Auto 2020, czyli przyszłość motoryzacji

Auto 2020, czyli przyszłość motoryzacji

Skonstruowanie samochodu, który będzie przemierzał ulice bez kierowcy, jest już dziś możliwe. Technika ta zapewnia większe bezpieczeństwo w ruchu drogowym, ale wiąże się z nowymi niebezpieczeństwami. Wystarczy jedno kliknięcie na autopilota – i maszyna przejmuje kontrolę, a potem bezpiecznie zawozi swoich pasażerów do celu. To, co w przypadku samolotów jest już od dawna standardem, w najbliższych latach ma przyjąć się także w ruchu drogowym. Auta, które jeżdżą samodzielnie, a przy tym bezpiecznie dowożą podróżnych z punktu A do punktu B – to brzmi jak science fiction, ale już od jakiegoś czasu znajduje się w fazie testowania. Już w roku 2004 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), urząd podlegający Ministerstwu Obrony Narodowej USA, spowodował swoisty boom konstruktorski za sprawą “Grand Challenge”– konkursu, w którym najlepszy pojazd autonomiczny ma wygrać milion dolarów. Od tego czasu rozwój postępuje w zawrotnym tempie.

Samosterujący samochód Google

Samosterujący samochód Google

Niedawno na genewskim Autosalonie swój autonomiczny TT zaprezentowało Audi. Jednak najbardziej znane samosterujące auta to dziesięć samochodów Google’a, które od trzech lat przemierzają ulice USA. Dotychczasowy bilans: na trasie o długości ponad 500 000 km pojazdom tym przytrafiły się tylko dwa wypadki, które według Google’a nie były jednak spowodowane przez samochód, lecz przez człowieka. W tym właśnie wielu konstruktorów upatruje wielką przewagę samochodu autonomicznego. Jazda staje się nie tylko znacznie wygodniejsza, ale i bezpieczniejsza, ponieważ największe ryzyko w ruchu drogowym powoduje kierowca. Aby auto nie zjeżdżało z pasa ruchu i przy tym inteligentnie omijało przeszkody, potrzebuje ono swego rodzaju percepcji.

Uniwersytety i producenci, tacy jak Audi, BMW czy Toyota, pracują z myślą o tym m.in. nad czujnikami laserowymi, GPS-ami, radarami i kamerami, dzięki którym samochód będzie mógł zdefiniować swoje otoczenie i określić własną pozycję. Prof. dr Raúl Rojas jako kierownik Pracowni Systemów Inteligentnych i Robotyki na Wolnym Uniwersytecie w Berlinie od lat pracuje nad samosterującymi samochodami. “Nasz najnowszy pojazd ma siedem skanerów laserowych, pięć kamer i cztery radary” – mówi Rojas.

Jaka technika tkwi w autonomicznych autach?

Jaka technika tkwi w autonomicznych autach?

Jako że różne typy czujników pełnią odmienne funkcje, każdy z nich ma własny procesor, który pracuje na zebranych przez czujnik danych. Następnie notebook, który służy jako komputer centralny, analizuje wszystkie informacje, sprowadza je do jednolitego obrazu i ustala na tej podstawie najlepszą strategię kierowania. Poziom złożoności obliczeń jest tu nieprzeciętnie wysoki. Same tylko kamery mają bardzo zróżnicowane zadania. Dwie czarno-białe szacują odstępy od innych pojazdów i pieszych, kamera centralna kontroluje pas ruchu, a dwie pozostałe, wyposażone w barwne czujniki obrazu, szukają sygnalizacji świetlnej. “Inne znaki drogowe nie są rozpoznawane” – mówi Rojas – “ponieważ przy obecnym stanie badań byłoby to jeszcze zbyt skomplikowane”. Zamiast tego samochód musi polegać na mapach systemu nawigacji. Taki sposób działania wiąże się jednak z pewnym warunkiem: mapy muszą być kompletne i super aktualne, w przeciwnym razie auto będzie ignorowało znaki drogowe i ostrzeżenia.

Istnieją także inne koncepcje, które zasadzają się na kompleksowym współdziałaniu. BMW nazywa tę metodę komunikacją Car-to–X. Pod tym pojęciem ukrywa się rozbudowana sieć połączeń między pojazdami oraz między pojazdem i jego otoczeniem, np. przez WLAN lub sieć komórkową. “Jeśli np. zostanę odpowiednio wcześnie uprzedzony, jak zmienia się sygnalizacja świetlna albo że przede mną właśnie doszło do zderzenia, mogę na to zareagować, załagodzić niebezpieczną sytuację albo w ogóle do niej nie dopuścić” – mówi Karl-Ernst Steinberg, kierownik ds. technologii informacyjnych i komunikacyjnych w BMW Group Forschung und Technik.

Jednak od momentu, w którym autonomiczne samochody staną się uczestnikami ruchu drogowego, dzieli nas jeszcze sporo prac badawczych. Prof. Rojas szacuje, że obecność samosterujących samochodów w ruchu miejskim możliwa jest dopiero za 30 czy nawet 40 lat, ponieważ istotną rolę odgrywa w nim zbyt wiele nieznanych czynników, takich jak piesi, rowerzyści czy roboty drogowe. Inaczej jest na autostradach – tu używanie takich aut byłoby możliwe już za 10-15 lat, bo panują tam jasne reguły. Także Rupert Stadler, przewodniczący zarządu Audi, wychodzi z założenia, “że seryjny samochód z pilotowaną funkcją zautomatyzowanego kierowania jest od strony technicznej możliwy do realizacji jeszcze w tym dziesięcioleciu”. Na terenach zamkniętych, np. na lotniskach, można już dziś wprowadzać samochody, które samodzielnie jeżdżą.

Samochód jako kierowca

Obecnie autonomiczny samochód, który w zależności od użytych czujników i komputerów mógłby kosztować 300 000 do 400 000 euro, byłby – przede wszystkim z punktu widzenia osób prywatnych – horrendalnie drogi. Technika jutra będzie jednak wprowadzana już teraz. Dotyczy to np. ACC (Adaptive Cruise Control), funkcji, która za pomocą czujników pozwala ustalić odstępy między dwoma pojazdami i optymalizuje siłę hamowania. Niektóre pojazdy dysponują dodatkowo opcją Stop&Go, która automatycznie dostosowuje prędkość do ruchu na drodze. Stosowana jest również funkcja wspomagania parkowania, gdzie kamery i czujniki ultradźwiękowe wyszukują dla kierowcy odpowiednie wolne miejsce na parkingu, obliczają optymalny pas ruchu i ostrzegają przed kolizjami. Technika w aucie nie tylko uwalnia kierowcę od coraz trudniejszych decyzji, lecz także oferuje nowe złącza między człowiekiem i maszyną. Najnowszym trendem jest obecnie przyłączanie smartfonu. Na przykład Volvo za pomocą aplikacji Volvo on Call używa telefonu komórkowego jako rozbudowanego wyświetlacza i urządzenia do zdalnego sterowania. Użytkownik może sterować z daleka ogrzewaniem fotela, sprawdzić stan akumulatora i ocenić przejechany dystans albo zużycie paliwa – w celu nadzorowania pojazdu możliwy jest dostęp do nadajnika GPS. Kompatybilne powinny być wszystkie pojazdy tego producenta, które zjechały z taśmy od roku 2012.

Jeszcze o krok dalej chce pójść Ford: producent udostępnił przez AppLink otwarty interfejs (API) i zestaw narzędzi do programowania (SDK), które mogą być używane także przez innych wytwórców samochodów oraz programistów. Cel: jednolita i wspólna dla różnych samochodów platforma zawierająca również aplikacje – porównywalna z Androidem Google’a. Smartfon może być uzupełnieniem samochodu, ale możliwa jest też inna sytuacja – to samochód stanie się uzupełnieniem

smartfonu. Wtedy obraz z ekranu smartfonu wyświetlany jest na konsoli pojazdu, a samo sterowanie smartfonem jest możliwe za pośrednictwem systemu pokładowego. Jako interfejs wykorzystuje się tu standard przemysłowy MirrorLink.

Od złodzieja samochodów do autohakera

Opisane techniki oferują nie tylko bezpieczeństwo i komfort w ruchu drogowym – auto wSieci narażone jest na zupełnie nowe niebezpieczeństwa. Pojazd staje się wtedy swoistym mobilnym komputerem i w związku z tym jest – tak samo jak PC i smartfony – narażony na ataki. Dlatego badaniem tzw. carhackingu od kilku lat zajmują się naukowcy. Uniwersytety Kalifornijski (San Diego) i Waszyngtoński m.in. testowały różnorodne scenariusze, w jaki sposób auto może zostać zainfekowane i jak dalece napastnik może nim potem manipulować. Wyniki ich badań są przerażające, ponieważ kilka pojazdów, które były podłączone do Internetu, mogłoby już teraz być zdalnie kontrolowane przez włamywaczy.

Możliwy jest także atak przez port OBD 2 (On-Board Diagnostics, czyli autodiagnostyki pokładowej), który od 2001 jest montowany w samochodach benzynowych, a od 2004 – w tych z silnikiem Diesla. System diagnostyczny sterowany przez oprogramowanie powinien wykrywać błędy w funkcjonowaniu pojazdu, ale posłużyć również może do wprowadzenia złośliwego oprogramowania do pamięci komputera pokładowego. Aby zasymulować takie działanie, naukowcy zainfekowali w notebooku samo oprogramowanie analityczne, a ten przeszmuglował szkodliwy program przez port do auta. Ponieważ jednak taka metoda wymaga bezpośredniego dostępu do pojazdu, przeniesienie malware’u byłoby dla hakera bardzo pracochłonne. Ale także na taki wypadek badacze mają opracowany scenariusz. Otóż gdyby manipulować software’em analitycznym w warsztatach samochodowych, można by szybko zainfekować dziesiątki aut w trakcie przeglądu. Wynik ataku: kiedy szkodliwe oprogramowanie jest już w samochodzie, można nim niemal dowolnie manipulować. Naukowcom udało się np. podsłuchać rozmowę przez zintegrowany z samochodem mikrofon, korzystać z systemu GPS, aby śledzić przejazd auta, i otworzyć zamki w drzwiach. Dlatego po wprowadzeniu zupełnie autonomicznego samochodu możliwe stanie się, że w przyszłości to nie złodziej przyjedzie po samochód, ale samochód sam przyjedzie do złodzieja.

Wiele potencjalnych luk w bezpieczeństwie i scenariuszy ataków musi jeszcze zostać zbadane, podobnie jak możliwe środki ochrony. W przypadku samochodów autonomicznych niejasna jest jednak jeszcze jedna zasadnicza kwestia: kto będzie odpowiedzialny, jeśli auto spowoduje wypadek? Podstawa prawna do tego jeszcze nie istnieje. Przykładem może być tu Kalifornia. Stan ten uchwalił ustawę dopuszczającą samosterujące samochody do ruchu drogowego w celach testowych – dopóki obecny w nim będzie kierowca. Szczegółowa regulacja powinna pojawić się do 2015 r. To, że właśnie Kalifornia jako pierwsza wprowadziła taką ustawę, nie jest przypadkiem. Używa się tu sporo samosterujących aut, ponieważ w Kalifornii znajduje się siedziba Google’a.