O tym, czy drony-kurierzy Amazona i DHL-u będą czymś więcej niż tylko marketingowymi gadżetami, przekonamy się zapewne w najbliższych latach. Inne autonomiczne pojazdy, zarówno latające, jak i jeżdżące, są wykorzystywane już od dłuższego czasu – przynajmniej w ramach pilotażowych projektów. Zanim jednak inteligentne roboty staną się stałym elementem naszego świata, trzeba będzie przezwyciężyć jeszcze wiele przeszkód technicznych i prawnych, a przede wszystkim przekonać ludzi, że są przydatne i bezpieczne.
Z tego względu zautomatyzowane roboty dostarczające paczki raczej szybko nie trafią do masowego użytku, za to możliwość wykorzystania ich na mniejszą skalę, do bardziej specjalistycznych zadań, budzi duże zainteresowanie. Przykładowo niemiecka firma Height-Tech chce produkować drony niosące pomoc: w ramach projektu Defi-Copter stworzono i przetestowano pojazd umożliwiający szybkie dostarczanie sprzętu do udzielania pierwszej pomocy, zwłaszcza w trudnym terenie. Po wezwaniu przez app zainstalowany w smartfonie ośmiowirnikowy minihelikopter o zasięgu 10 km i maksymalnej prędkości 70 km/h błyskawicznie dotrze na miejsce wypadku i opuści na niewielkim spadochronie zautomatyzowany defibrylator, umożliwiający przywrócenie krążenia na przykład osobie, która doznała zawału serca podczas wycieczki w góry. Podobne drony wytwarzane przez różne firmy z całego świata służą również do innych celów: umożliwiają kręcenie filmów i fotografowanie z powietrza za ułamek kosztów wynajęcia śmigłowca, pozwalają na zdalne dokonywanie inspekcji elektrowni wiatrowych, pylonów mostów czy słupów energetycznych albo obserwowanie uczestników dużych imprez takich jak koncerty czy zawody sportowe. Ceny sięgają od około 1000 złotych za amatorski kwadrokopter firmy Parrot do ponad 40 000 euro za model Microdrones md4-1000 wykorzystany przez DHL. Profesjonalne pojazdy są tak drogie przede wszystkim ze względu na dodatkowe wyposażenie: md4-1000 może unieść nie tylko zwykłą kamerę, ale również kamerę na podczerwień czy wykrywacze gazów. Zasadniczo konstrukcja wszystkich dronów napędzanych śmigłami jest podobna – do typowych elementów należą sensory (patrz: infografika na str. xx), takie jak żyroskop mierzący prędkość kątową, czujniki przyspieszeń czy ultradźwiękowe czujniki odległości. Sygnały z czujników oraz jednostki sterującej są przetwarzane przez niewielki komputer pokładowy. W przypadku prostego modelu firmy Parrot jego sercem jest procesor ARM Cortex A8 o częstotliwości taktowania 1 GHz (podobny do tego w smartfonie Samsung Galaxy S pierwszej generacji) obsługujący 1 GB pamięci RAM.
Drony są zawsze sterowane z ziemi – albo za pośrednictwem pilota zdalnego sterowania, albo przez program komputerowy autonomicznie określający tor lotu i wysyłający odpowiednie komendy. Przykładowo pojazdy firmy Microdrones mogą poruszać się po stałych trasach ustalonych na podstawie zdjęć satelitarnych Google’a albo zdjęć zarejestrowanych w locie przez kamerę drona. Dzięki dodatkowemu modułowi POI-Orbit nakażemy robotowi nawet krążenie wokół wybranego punktu (ang. Point of Interest, w skrócie: POI) – w praktyce może on latać na przykład dookoła turbiny elektrowni wiatrowej, rejestrując materiał filmowy pozwalający na zdalną ocenę jej stanu technicznego.
Nawet teoretycznie autonomiczne drony nie mogą jednak latać bez nadzoru – w świetle obowiązujących przepisów muszą one zawsze znajdować się w zasięgu wzroku operatora, który w razie potrzeby przejmie stery i zapobiegnie kolizji. Oprócz tego dron nie może wznosić się powyżej pułapu 100 metrów ani naruszać niczyjej prywatności, na przykład nagrywając go. Gdy się przestrzega tych reguł, można bez dodatkowych pozwoleń używać latających pojazdów do celów amatorskich. Myśląc o ich komercyjnym wykorzystywaniu, trzeba najpierw otrzymać zgodę Urzędu Lotnictwa Cywilnego. Odpowiednią aprobatę musiałyby uzyskać również drony dostarczające przesyłki, przy czym nie byłby to jedyny problem dla ich ewentualnego operatora. Odpowiedzi wymagają również inne pytania. Czy odbiorca przesyłki musi dysponować specjalnym lądowiskiem? Jak chronić pojazd i ładunek przed kradzieżą czy aktami wandalizmu? Ani Amazon, ani DHL jeszcze nie mają odpowiedniej recepty, gdyż ich drony-kurierzy są na razie jedynie egzemplarzami pokazowymi.
Laser, radar, kamera… i w drogę!
Zbudowanie autonomicznego drona, który utrzymywałby tor lotu niezależnie od wiatru i nie zderzałby się z drzewami, wymaga technicznego mistrzostwa. Jeszcze większym wyzwaniem jest stworzenie w pełni samodzielnego samochodu. Musiałby on poruszać się w niezwykle złożonym świecie wąskich pasów ruchu, gąszczu przepisów drogowych oraz natłoku znaków i sygnałów. Na dodatek jest to uniwersum wypełnione stworzeniami, których zachowania są trudne do przewidzenia, a czasami zupełnie irracjonalne – ludźmi. Z tego względu wizja dróg pełnych autonomicznych samochodów wciąż wygląda na wyjętą z filmu science fiction. Jest ona niezwykle sugestywna: nie byłoby żadnych korków, wypadków ani problemów z szukaniem miejsca parkingowego, a wszystko to przy mniejszym zanieczyszczeniu środowiska. Jednocześnie ludzie, zwłaszcza starsi i niepełnosprawni, staliby się bardziej mobilni, podróżowanie przestałoby wiązać się ze stresem i wysiłkiem, a utrzymanie i ubezpieczenie pojazdu byłoby znacznie tańsze niż dziś.
Na realizację tego scenariusza musimy jeszcze poczekać, gdyż integracja licznych inteligentnych systemów to powolny proces, który jednak trwa nieprzerwanie już kilkadziesiąt lat. Od lat 80. systemy ABS i kontroli trakcji wspomagają kierowcę podczas hamowania i przyspieszania. Później pojawił się asystent pasa ruchu czy asystent parkowania – funkcje ostrzegające przed opuszczeniem jezdni czy kolizją.
Niemal wszyscy liczący się producenci aut koncentrują się obecnie na dalszym rozwijaniu i łączeniu tego typu systemów. Przykładowo niektóre modele BMW i Audi mogą poruszać się w korku bez udziału kierowcy, zaś Volvo oferuje system automatycznego parkowania – pojazd sam wjeżdża na miejsce parkingowe znalezione przez kierowcę przy użyciu appu do smartfonu. Z kolei w Singapurze uruchomiono linię ośmioosobowych autonomicznych mikrobusów przewożących pasażerów na odcinku jednego kilometra – z niezbyt imponującą z prędkością 20 km/h. Wykorzystane tam pojazdy Induct Navia używają do nawigacji systemu LIDAR przypominającego radar, w którym falę radiową zastąpiono wiązką światła. Obrotowa głowica emitująca 64 wiązki laserowe w każdej sekundzie mierzy odległość od miliona punktów w przestrzeni, tworząc trójwymiarowy model otoczenia i łącząc go z mapami załadowanymi do pamięci. Uzupełnieniem opisanego systemu jest konwencjonalny radar, kamera oraz odbiornik GPS. Podobnie wyposażone samochody już od 2009 roku testuje Google – dotychczas przejechały one przeszło 500 000 kilometrów, nie powodując żadnego udokumentowanego wypadku. W Mountain View przewidują, że w pełni autonomiczne pojazdy trafią do sprzedaży już w 2018 roku, zaś amerykański start-up Uber, będący połączeniem korporacji taksówkowej i wypożyczalni limuzyn, zapowiedział, że od razu kupi 2500 egzemplarzy.
Sprawne autonomiczne auto zaprezentował również Mercedes: zmodyfikowany model S 500 z systemem Intelligent Drive przejechał bez pomocy kierowcy stukilometrową trasę z Mannheimu do Pforzheimu. System ten opiera się na dostępnym już w mercedesach klasy E i S asystencie kierowcy Distronic Plus oraz funkcji Stop&Go Pilot, czyli autopilocie działającym podczas jazdy w korku. Oprócz tego otoczenie pojazdu śledzi kamera 3D zainstalowana przy lusterku wstecznym, dwie zwykłe kamery, radary o różnym zasięgu, czujniki odległości (patrz: infografika) oraz opcjonalne kamery na podczerwień. Wszystkie wymienione sensory rejestrują w ciągu godziny około 300 GB danych, dzięki którym komputer pokładowy decyduje w czasie rzeczywistym na przykład o konieczności wyminięcia jakiegoś obiektu czy o zachowaniu pojazdu w trakcie przejazdu przez skrzyżowanie. Przy maksymalnej szybkości 100 km/h komputer dziesięć razy na sekundę porównuje odbierane sygnały z zaprogramowaną mapą. Nie jest to jednak zwykła mapa: ma ona dokładność do 10 cm, zawiera informacje o wszystkich sygnalizacjach świetlnych oraz przejściach dla pieszych znajdujących się na trasie i została przygotowana specjalnie na potrzeby przejazdu testowego, gdy okazało się, że ogólnodostępne zdjęcia satelitarne nie były wystarczająco precyzyjne. Dostępność dokładnych materiałów kartograficznych jest konieczna, aby autonomiczne samochody mogły być wykorzystywane na szerszą skalę. Największą trudność stanowiłoby przy tym prawdopodobnie jego szybkie aktualizowanie, na przykład w związku z robotami drogowymi.
Kolejny problem jest, zdaniem Mercedesa, natury technicznej – chodzi o rozpoznawanie sygnalizacji świetlnej. Tu podzespoły pojazdu stoją przed podobnym wyzwaniem jak ludzkie oko, ponieważ sygnalizatory nierzadko są umieszczone pod niekorzystnym kątem lub pada na nie bezpośrednie światło słońca. Identyfikacja obiektów (na przykład sygnalizatorów) nie jest jedynym wyzwaniem. “Największym i, na razie, nierozwiązanym problemem jest umieszczanie rozpoznanych obiektów w kontekście” – mówi prof. Frank Kirchner, szef Robotics Innovation Center w Niemieckim Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją. Celem jego badań jest stworzenie modelu rzeczywistości, który służyłby autonomicznym systemom jako podstawa do podejmowania decyzji. Człowiek doskonale potrafi oddzielać istotne informacje od nieistotnych i odpowiednio reagować na zastane warunki. “Komputerom wciąż sprawia to wiele trudności, zwłaszcza gdy są konfrontowane z irracjonalnymi działaniami innych uczestników ruchu” – wyjaśnia prof. Kirchner. Jednym z możliwych rozwiązań tego problemu jest rozwój systemów komunikacyjnych typu car-to-x, pozwalających pojazdom wymieniać informacje między sobą oraz z elementami infrastruktury drogowej.
Prawo z 1968 roku hamuje postęp
Prof. Kirchner jest zdania, że autonomiczne samochody trafią na drogi już za pięć lat – “przynajmniej na autostrady, gdyż jest to otoczenie mniej skomplikowane, a dzięki temu łatwiejsze do modelowania”. O podobnym horyzoncie czasowym mówią przedstawiciele przemysłu motoryzacyjnego, w tym Mercedes. Tak długo nie zamierza czekać brytyjskie miasto Milton Keynes, w którym już w przyszłym roku mają rozpocząć się testy 20 autonomicznych taksówek wożących pasażerów po centralnej dzielnicy. W 2017 roku ma ich być już 100.
Przejście od etapu testów do codziennej eksploatacji pojazdów-robotów wymaga jednak również unowocześnienia prawa. Wciąż w mocy jest Konwencja wiedeńska o ruchu drogowym z 1968 roku, której artykuł 8. głosi, że “Każdy kierujący powinien stale panować nad swoim pojazdem”. Z tego względu pomocnicze systemy takie jak asystent parkowania czy jazdy w korku mogą być używane wyłącznie pod warunkiem, że kierowca w każdej chwili może przejąć kontrolę nad samochodem. Aktualizacji wymaga również dyrektywa Rady Europejskiej o układach kierowniczych, zgodnie z którą “Urządzenia mechanizmu kierowniczego ze wzmacniaczem nie są dopuszczone”. Mercedes spodziewa się, że stosowne zmiany przepisów nastąpią w ciągu najbliższych trzech lub czterech lat. Jednak nawet po wprowadzeniu nowej dyrektywy i obowiązku wyposażania samochodów w czarne skrzynki rejestrujące wszystkie dane z kamer i czujników w celu ustalania przyczyn ewentualnych wypadków jedno pytanie pozostanie otwarte: kto odpowiada za wypadek – właściciel autonomicznego auta czy może jego producent?
