Что такое автопилот, на бытовом уровне, наверное, знает каждый. Это устройство или же совокупность устройств и систем управления, которые поддерживают выбранный курс и параметры движения по заранее заданной траектории без участия человека. Наиболее ярко автопилоты представлены в авиации, особенно летающей на больших высотах: в воздухе попросту нет препятствий для движения самолета, и системе необходимо всего лишь выдерживать параметры стабилизации по нескольким осям, а также скорости и направления. Более совершенные системы позволяют включить в автоматическое пилотирование и более сложные этапы полета, в том числе взлет и посадку. В боевой авиации автоматизированные системы уже давно взяли на себя десятки функций, значительно разгрузив пилота.
На воде
Немного иначе дело обстоит с автопилотом, который управляет судами – все-таки на воде вероятность столкнуться с какой-либо помехой значительно выше, чем в воздухе. Кроме того, самолеты могут при необходимости менять эшелон или высоту, в то время как корабли вынуждены маневрировать исключительно на поверхности воды. Однако в условиях открытого моря автоматизированные системы также давно и, надо признать, успешно берут на себя заботу о поддержании скорости и стабилизации курса. Однако человечеству нужно нечто большее, чем просто вспомогательные процессы автоматизации.
Согласно отчету специалистов, до 75 % аварийных ситуаций в море, в том числе с серьезными последствиями для экологии, экономики и жизни людей, происходят из-за человеческого фактора. Кроме того, налицо нерациональное использование квалифицированных кадров и человеческого ресурса на флоте.
Сегодня, согласно международным правовым нормам, минимальный экипаж многотоннажных грузовых судов должен составлять как минимум 20 человек, включая трех штурманов. При этом сама профессия штурмана испытывает перманентный кризис кадров, так как количество судов растет гораздо быстрее числа квалифицированных специалистов. Старые морские волки уходят на пенсию, а молодые не торопятся занять их место, так как не готовы жертвовать семьей и интересами на суше ради перспективы полгода болтаться в океане, пусть и за приличные деньги.
Проект MUNIN
Ученые из гамбургского Центра морской логистики имени Фраунгофера долго размышляли над этими проблемами и пришли к выводу, что существенную часть из них можно устранить, оснастив некоторые корабли автоматикой, которая проведет судно из точки А в точку Б вообще без экипажа на борту. Так появился проект MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks, или «Морская беспилотная навигация посредством сетей с высокоразвитой логикой»), который призван полностью автоматизировать движение нефтеналивных танкеров, контейнеровозов, навалочников и прочих крупнотоннажных грузовых судов.
Предполагается, что система MUNIN позволит кораблю избежать столкновения с другими судами, крупным мусором или водными объектами. При этом связь с судном и навигация будет происходить по спутнику, а при необходимости вмешательства со стороны человека пилотирование смогут осуществлять специалисты из центра управления на побережье. В случае же обрыва связи корабль немедленно остановится, бросит якорь, если позволяет глубина, и будет ждать восстановления сеанса или технического десанта.
Прототип центра управления плаваньем уже создан в лаборатории гамбургского центра. Он представляет собой копию капитанского мостика со всеми возможными системами управления и навигации, а также огромными мониторами, на которые подается картинка с камер наблюдения, установленных на судне. Различные показатели снимают и передают в центр десятки датчиков и систем, которые контролируют все возможные показатели: температуру забортной воды, воздуха, скорость и направление ветра, волнение на море, а также распознают преграды и контролируют выполнение корректировки курса и т.д. Таким образом, штурман и капитан, жизненно необходимые на любом судне, смогут наблюдать за его движением из центра управления плаваньем без необходимости отправляться в дальнее путешествие на несколько месяцев. Это совершенно определенно вдохнет новую жизнь в высококвалифицированные морские профессии.
Особенности реализации
Критики проекта, конечно же, указывают на то, что морские профессии будут существенно переосмыслены и довольно быстро потеряют связь со своей сутью после реализации проекта MUNIN. Более того, в условиях автоматизированной системы или даже дистанционного управления практически нет места профессиональной интуиции опытного штурмана или капитана, не говоря уже о том, что человечество все еще не обладает настолько умной системой, которая могла бы превзойти компетентного профессионала. Тем не менее перспективность проекта MUNIN очевидна, дело лишь за грамотной реализацией. Так, специалисты центра сами утверждают, что полагаться исключительно на автопилот было бы слишком рискованно. Поэтому, согласно их концепции, автоматические суда будут провожать из порта отправления и встречать в порту назначения вполне классическим образом – с экипажем на борту. Но большую часть пути – собственно переход – судно должно осуществлять само.
Конечно, как и любое другое, это нововведение неизбежно сталкивается с рядом проблем, как, например, безопасность судна, его защищенность от пиратов, а также невозможность мгновенно среагировать на внештатную ситуацию. Один из подводных камней, поджидающих разработчиков системы – нормы морского права, согласно которым судно без экипажа считается ничейным и может быть захвачено и присвоено любым, кто его обнаружит. При вводе в строй MUNIN не избежать внесения поправок в нормативную базу, а это долгий и непростой процесс. С другой стороны, по словам разработчиков проекта, корабли на автопилоте не выйдут бороздить моря раньше 2030 года. Наиболее вероятен сценарий, при котором автоматизированные системы управления будут внедряться поэтапно, поначалу работая в тесной связи с основным экипажем.
На земле
Наиболее простая схема работы автоматизированных транспортных систем на земле применяется для управления поездами и иными транспортными средствами, двигающимися по различным рельсовым или выделенным путям. Автоматика следит за скоростью каждой движущейся единицы и соблюдает несколько правил, препятствующих столкновению. Именно так, например, во многих странах уже давно работает любое уважающее себя метро – в определенных ситуациях система блокирует действия машинистов и единолично регулирует процесс движения составов. Но поистине прекрасный образец полностью автоматической системы – такси в аэропорту Хитроу в Лондоне.
Автоматическая транспортная сеть Хитроу называется ULTraPod. Она была запущена в 2009 году с целью автоматизировать и ускорить коммуникацию между терминалами аэропорта, а также снизить нагрузку на внутреннюю транспортную сеть. ULTra представляет собой замкнутую систему монодорог, которые тянутся над землей. По таким выделенным трассам со скоростью 40 км/ч абсолютно без помощи водителя курсируют электрокары – практически бесшумные, безопасные, полностью автоматические и экологически чистые четырехместные машинки урбанистического вида. Хитроу является самым загруженным аэропортом в Европе, поэтому вопросы логистики чрезвычайно важны для его нормального функционирования. Электрокары способны за 3 минуты довезти небольшую группу пассажиров до любой точки в аэропорту. Время ожидания машины, если на стоянке не окажется свободной, составляет около 12 секунд. При посадке необходимо отметить пункт назначения и удобно расположиться в кресле. За счет того, что выделенная трасса для системы практически везде идет над землей, пассажирам обеспечивается не только полная безопасность от посторонних участников движения, но и панорамные виды аэропорта.
Беспилотные автомобили
Самое сложное место в концепции автоматизированных систем управления транспортом – это разработка полноценного автопилота для классических автомобилей. Однако самый многочисленный и, по статистике, самый опасный вид транспорта по старинке управляется человеком и довольно неохотно отдает автоматике функции пилотирования.
Конечно, сейчас в автомобилях с успехом применяются вспомогательные системы, например круиз-контроль или система позиционирования внутри полосы. Но, как говорят специалисты, это только самый первый уровень автоматизации движения, при котором центральная роль все равно принадлежит водителю. Следующий уровень автоматизации – это возможность управлять автомобилем дистанционно посредством пульта. Тут получается двоякая ситуация: с одной стороны, автомобиль не требует водителя как такового, с другой – функции пилота начинает выполнять оператор, который по-прежнему в режиме реального времени ведет автомобиль, нажимая, правда, вместо педалей на кнопки и находясь при этом в кабинете за монитором. Ну и самая желанная степень автоматизации автомобилей – это собственно автопилот, который вовсе не требует участия водителя. И если два первых уровня успешно пройдены еще до наступления ХХI века, то над освоением концепции беспилотного автомобиля специалисты продолжают работать и по сей день.
Дело в том, что ее реализация сопряжена с огромным списком сложностей самого различного характера: от чисто аппаратного до правового и даже этического. Пока успешнее всех реализует проект полностью беспилотного автомобиля технологический гигант Google через свое спецподразделение Google Х.
Гугломобиль
Работа над проектом началась в середине 2000-х, когда на должность начальника проекта беспилотного автомобиля был назначен Себастьян Трун, директор Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта. До этого Трун уже успешно поработал в составе команды специалистов над созданием GoogleStreetView – системы панорамного осмотра городских улиц. Основной костяк команды составили около полутора десятков разработчиков, из рук которых к 2010 году вышло устройство, позволяющее контролировать движение автомобиля без вмешательства водителя на дорогах общего пользования. Оно представляло собой совокупность программного обеспечения и ряда физических надстроек: датчики, видеокамеры, радары, в том числе лазерные, модули GPS и другие. Такими автопилотами Google в 2010 году оснастила десяток классических автомобилей и начала обкатку. К 2012 году автомобили наездили около 500 тыс. километров в автоматическом и полуавтоматическом режиме. К 2014 году километраж перевалил за миллион, а сами системы подверглись существенной доработке. Так, обработка данных с датчиков внутри операционной системы приобрела масштаб трехмерного моделирования окружающей обстановки со всеми вытекающими отсюда процессами распознавания и реакций: на скорость и положение других машин, на пешеходов, на велосипедистов, на окружающие статичные объекты и т.д.
В период с 2010 по настоящее время системы автопилота тестировали различными способами, в том числе довольно агрессивными. Например, автовладельцы знают, что один из самых напряженных и внезапно появляющихся моментов – это когда впереди идущая машина вдруг резко тормозит. Огромное количество аварий случается потому, что водитель следующего за экстренно тормозящим автомобиля попросту не успевает среагировать и вовремя остановить свое собственное транспортное средство. При моделировании этой ситуации с беспилотным автомобилем Google оказалось, что система настолько чутко отслеживает изменение в скорости других объектов (в том числе впереди едущей машины), что способна не только вовремя затормозить, избегая ДТП, но и сделать это настолько плавно, насколько позволяет ситуация.
Сейчас кроме техногиганта Google концепцию в той или иной степени беспилотного автомобиля разрабатывают буквально все ведущие автомобильные компании: General Motors, Tesla, Renault, Toyota, Audi, BMW, Volkswagen, Ford, Mercedes-Benz, Nissan, Volvo, RangeRower, Jaguar и многие другие.
Модель для серийного производства
В 2015 году компания Google представила общественности не апгрейд классического автомобиля посредством установки системы автопилота, а полноценную модель беспилотного авто собственной разработки. Машина имеет современный урбанистический дизайн, округлые формы и бесконечно милый внешний вид. Габариты ее довольно компактны – она рассчитана на двух пассажиров с багажом. Пожалуй, единственное существенное отличие во внешнем облике автомобиля от классических собратьев – это комплекс датчиков, помещенный на крыше и имеющий вид черной мигалки. А вот в салоне хватает необычных вещей. Точнее, не хватает вещей обычных – педалей газа и тормоза, коробки переключения передач, руля… Вместо всего этого лишь большой экран на месте панели управления, на который выводится информация о поездке: скорость, карта маршрут, время и т.д. На нем же пассажиры могут насладиться просмотром фильма во время поездки.
Как уже отмечалось, автомобиль рассчитан на двух пассажиров. Мягкие кожаные кресла оборудованы надежными и проверенными ремнями безопасности. Угол наклона кресел регулируется, чтобы любой пассажир мог устроиться с комфортом. Между сиденьями расположена панель управления, на которой находится стандартный набор управления функциями внутри салона: подогрев сидений, стеклоподъемники, кондиционер, блокировка дверей, управление звуком и освещением. Лишь две кнопки относятся непосредственно к управлению автомобилем – «Ехать» и «Остановиться немедленно». Первая запускает автомобиль по заданному маршруту, вторая используется в случае чрезвычайной и не предусмотренной программой ситуации для остановки автомобиля. Как отмечают в компании, данный прототип является практически завершенным вариантом беспилотного автомобиля от Google. От постановки на конвейер его отделяет всего лишь несколько тестовых этапов и сертификация.
ДТП и беспилотные машины
Как отмечают эксперты, до 90% автомобильных аварий происходит по вине человека. Причем в данном случае не очень важно – виноват пешеход или водитель. Главное, что человек несовершенен и не может с постоянно хорошим результатом держать в напряжении внимание, при переходе ли улицы или во время управления автомобилем.
Автоматизированная, никогда не спящая и не знающая усталости система автопилота, напротив, не только находится в рабочем режиме на протяжении всего времени путешествия, но и контролирует поведение объектов на 360 градусов вокруг, в том числе преодолевая такие неприступные для человеческого глаза преграды, как постройки, заборы или зеленую зону вдоль дороги. Использование автопилотов в автомобилях существенно снизит количество аварий, а также смягчит другие особенности движения машин.
За 6 лет тестирования беспилотные автомобили Google попадали в ДТП около полутора десятков раз. Однако если исключить некоторые случаи чисто аппаратного характера, когда автомобиль в ходе тестирования мягко въезжал в столб из-за недостатков системы распознавания вертикальных объектов, то в итоге мы получим довольно комичную картину дорожных происшествий с участием автопилота от Google.
Начнем с того, что ни в одном ДТП с участием гугломобиля не пострадал ни один человек. Небольшое исключение составляет случай, когда в беспилотник, стоявший на светофоре города Маунтин-Вью в Калифорнии, сзади врезался другой автомобиль под управлением человека. При этом находившиеся в гугломобиле тестировщики получили незначительные ушиби и ссадины, равно как и сам виновник аварии. Из этого случая также вытекает одно небезынтересное обстоятельство – ни в одной аварии с участием другого транспортного средства не был виновен беспилотный автомобиль. Лишь один раз гугломобиль взял на таран впереди идущую машину, и то только потому, что в это время контроль над движением осуществлял один из сотрудников компании, который просто взял машину, отключил в ней автопилот и поехал куда-то по своим делам.
Беспилотные автомобили не только снизят аварийную обстановку на дорогах, но и станут своего рода универсальными свидетелями любых других происшествий, в том числе и ДТП. Автомобиль, доверху напичканный радарами и датчиками и постоянно воспроизводящий дорожную обстановку, исходя из полученных данных, сможет с огромной точностью воспроизвести любые зафиксированные события. Таким образом, отпадет необходимость в очевидцах ДТП, так как полиции необходимо будет всего лишь получить записи с датчиков и камер беспилотного аппарата.
Однако проблемы есть и тут. Как отмечают юристы, законодательная база всего мира не готова к появлению автоматических транспортных средств. Законодательство США, к примеру, четко указывает, что любое транспортное средство должно управляться человеком. Во многом это вытекает из концепции ответственности за возможный ущерб, так как в случае нанесения такового беспилотным автомобилем непонятно, кого привлекать к ответственности. Впрочем, на этот вопрос Google уже дал ответ в 2011 году – в случае происшествия, где виновником будет признан беспилотный автомобиль, наказание будет нести компания-разработчик, а не лицо, владеющее данным автомобилем. Благодаря этой оговорке лоббисты Google в правительстве сумели протолкнуть изменения в законодательства штатов Флорида, Невада и Калифорния, где теперь официально разрешено использование беспилотных автомобилей на дорогах и в городах.
Грузовой транспорт на автопилоте
Не стоят на месте и разработки автопилотов для грузовых автомобилей, в первую очередь для крупнотоннажных тягачей, перевозящих контейнеры или полуприцепы с товаром. Признанная легенда автомобилестроения и один из ключевых игроков мирового рынка, компания Mercedes-Benz (входит в концерн Daimler AG), не так давно представила свою новейшую разработку – многотонный тягач Future Truck 2025. Благодаря встроенной системе автопилота представленный грузовик сможет двигаться по проложенному маршруту без участия водителя. В компании при этом подчеркивают, что о полном устранении пилота от процесса речи не идет – водитель должен будет вывести автомобиль на шоссе и только потом задействовать автоматику. Заезд к месту разгрузки также должен осуществляться вручную. Но уж во время езды по автобану водитель может чуть ли не спать за рулем – автопилот все сделает сам. Система будет выдерживать заданную скорость, держаться в середине полосы, а при необходимости перестраиваться в другую, корректировать маршрут и даже оповещать специальной изменяющейся подсветкой других участников движения о своем беспилотном присутствии. Другой беспилотный автомобиль от того же Daimler AG – Freightliner Inspiration Truck – уже наездил несколько десятков тысяч миль в тестовом режиме и сейчас допущен к курсированию в американском штате Невада.
Строго говоря, тенденция к автоматизации грузовых автомобилей сейчас настолько сильна, что не заниматься ею крупные автопредприятия просто не могут. В своеобразную гонку грузовых автопилотов кроме немецких автозаводов Daimler AG вовлечены такие именитые автобренды, как Volvo, Mitsubishi, российский КАМАЗ и другие.
Как видно, сложившуюся ситуацию можно вполне назвать началом беспилотной эры в транспорте. Безусловно, специалистам из самых разных областей еще предстоит дать ответы на многие вопросы касательно беспилотных транспортных средств – хотя бы в той же юридической области, или в области философии и этики. Однако уже сейчас очевидно, что человек строит машину, которой в прямом смысле слова будет вынужден вручить собственную жизнь уже через пару десятков лет.
