Напомню: в прошлый раз мы начали обсуждать, что именно подразумевает автомобильная наука, когда говорит об автомобилях с автономным управлением. И для это использовали классификацию SAE International. Мы обсудили три первых уровня автономности, причем лишь третий (SAE Level 3 - Conditional assistance) допускает движение в беспилотном режиме, разумеется, только в ограниченных условиях.
Сегодня мы обсуждаем четвертый уровень автономности (SAE Level 4) и проблемы, с ним связанные. Оговорюсь сразу: считаю его самым сложным с точки зрения практической реализации и особенностей эксплуатации подвижного состава. Итак, по порядку...



Итак, SAE Level 4 (High automation) - здесь автомобиль осуществляет контроль дорожной ситуации и двигается самостоятельно только в расчетных условиях эксплуатации. Водитель остается в кабине, он может не просто отодвинуть сиденье от руля и откинуть его спинку, но даже уйти в спальник. Однако при резком изменении дорожных/погодных условий, водитель обязан взять управление на себя. Естественно, по соображениям безопасности о мгновенной передаче управления речь не идет: автомобиль, например, начнет с предупредительных сигналов, а потом вообще прекратит движение...
Под термином "расчетные условия", например, для автопоезда с картинки мы понимаем:
- отсутствие неисправностей, как у тягача, так и у полуприцепа;
- дороги с твердым покрытием;
- наличие инфраструктуры: спутники, связь, разметка, дорожные знаки;
- климатические условия находятся в рамках, предусмотренных спецификацией.
Также исключаются различные стихийные бедствия: торнадо, наводнения, землетрясения, равно как террористические угрозы, массовые беспорядки и военные действия.
Думаю, здесь возражений нет. И в таких условиях мы вполне можем допустить полностью автономное ("беспилотное") движение любого автомобиля, автобуса, автопоезда... Однако...



Фотография была сделана во время теста автобуса Setra в Германии в октябре 2012 года. Некий населенный пункт, где добрый немецкий бюргер припарковал прицеп (без тягача) прямо у тротуара. Дорожная разметка хорошо видна. Принятое решение требует разъяснений?
Но если мы говорим об автомобиле с автономным управлением, то здесь все сложней. Ибо еще на стадии разработки программного обеспечения, мы предвидя(!) подобную и аналогичные ситуации, должны дать ему разрешение... отступать от требований ПДД!!! Ведь он явно должен выехать на встречную полосу, причем - пересекая сплошную линию разметки.
Обратимся к мировому опыту. Еще в сентябре 2016 года на сайте U.S. Departament of Transportation был опубликован документ "Federal Automated Vehicles Policy". Это 160-страничный документ можно найти в сети, а мы ограничимся лишь главой 11 "Ethical Considerations" (дословно: "Этические соображения"). Основные положения:
1. Все будущие дорожные ситуации предусмотреть нельзя.
2. Ключевыми для беспилотников являются три принципа: мобильность, безопасность, соблюдение законодательства. Но все их действия должны быть понятны и предсказуемы для окружающих.
3. Если для обеспечения мобильности (не в ущерб безопасности) все-таки потребуется отступить от требований законодательства, беспилотник должен это делать (выделено мной - А.Са.).
4. Однако если ДТП неизбежно, система управления должна предпринять все действия, чтобы минимизировать ущерб.
Однако задумайтесь о последствиях, если хотя бы один участник дорожного движения (причем не автомобиль со включенными спецсигналами) получит право отступать от требований законодательства "для обеспечения мобильности". Логично, что такое разрешение должно распространяться на всех и в этом случае, простите, но разве можно считать нарушением, например, объезд пробки по обочине? А движение по свободной выделенной полосе для общественного транспорта? Вы скажете, что это запрещено ПДД, но пересекать сплошную как бы тоже, не правда ли? И мы не нарушаем, а "обеспечиваем мобильность"...
В данном случае видится единственная альтернатива: водитель в кабине, которому система и должна передать управление, ибо ситуацию с картинки вполне можно отнести к "нерасчетным условиям эксплуатации"... Однако здесь может быть проблема...



Внедорожник Volvo XC90 выехал из гаража Uber 18 марта 2018 года в 21:14 по местному времени. Он двигался в автономном режиме с 21:39. Скорость движения составляла около 43 миль (69 км/ч) при ограничении на участке в 45 миль. Тест-пилот находился на месте водителя. Около 21:58, или через 19 минут движения в автономном режиме, в пригороде Финикса (Аризона, США) под колеса попала 49-летняя Элиан Херзберг. Она пересекала дорогу в неположенном месте на велосипеде и позже скончалась в больнице...
Примерно через год в Сети были опубликованы лог-файлы (файлы регистрации) системы управления и вот как выглядит картина ДТП после их анализа:
= 5,8 сек до наезда: "(обнаружен) неопознанный объект";
= 4,4 сек - (классифицирован как) "транспортное средство";
= между 3,9 и 2,7 сек - неоднократное изменение классификации между "транспортное средство" и "неопознанный объект";
= 2,6 сек - "велосипед";
= 1,9 сек - "неопознанный объект";
= 1,3 сек до наезда - "велосипед", начато экстренное торможение...
Простейшее упражнение с калькулятором показывает, что несчастная женщина, но как "неопознанный объект", была обнаружена системой управления на расстоянии порядка 110 м, а значит, при скорости в 70 км/ч, Volvo XC90 даже не требовалось применять экстренного торможения, чтобы избежать наезда. Тем не менее, не было вообще никакого...
Причина проста: система управления беспилотника Uber перед принятием решения должна классифицировать объект, определить его скорость и направление движения, сравнивая его предыдущие и нынешнюю позиции, а затем выбрать алгоритм действий: простое снижение скорости, частичное торможение, экстренное полное торможение. В перспективе, если выяснится что дистанции для полной остановки недостаточно - изменить траекторию движения в безопасном направлении. Но в данном случае при постоянном изменении классификации, каждый раз объект (утрирую) как бы "обнулялся": один исчезал, появлялся новый и опять без истории. И система фактически (утрирую)... "растерялась", пытаясь определить характеристики множества исчезающих и появляющихся объектов. Это притом, что условия движения (невысокая скорость, пустая дорога, горящие фонари, видимая разметка, сухой асфальт и т.д.) трудно отнести к нерасчетным, посему не было сделано попытки передать управление оператору... Кстати, согласно материалам полицейского расследования он, а вернее она, хотя сидела за рулем, но смотрела некое ток-шоу на экране смартфона, а ситуацию перед капотом не контролировала от слова вообще, доверившись системе управления...
Согласитесь, это явная недоработка разработчиков программного обеспечения. Впрочем, даймлеровская Active Brake Assist тоже предварительно распознает объект и в зависимости от этого использует различные программы торможения...
Похоже, от водителя в кабине отказываться явно преждевременно, хотя...



Представьте: это вы счастливый владелец грузовика с номером "010".
Новый дизельный Freightliner с хорошим спальником в прошлом году у дилера на том берегу стоил 145-150 тысяч "вечнозеленых".
Но вы решили купить гибрид: есть ситуации с заездом в экологические зоны, где нужен нулевой уровень вредных выбросов (движение только на электроприводе в данном случае возможно, но электрогрузовик вам не подходит из-за слабо развитой сети зарядных станций на маршрутах возки). На такие версии ценник уже от 250 тысяч долларов.
Добавим автономность: стереовидеокамеры внешнего обзора; сонары и лидары дальнего и ближнего радиуса действия (360 градусов - зона контроля); система позиционирования, способная работать при потере сигнала со спутника (по сети наземных станции или вообще инерциальная); оборудование V2X для связи с другими участниками движения и инфраструктурой без участия водителя; система управления и программное обеспечение. Такая чудо-машинка обойдется примерно в 650-700 тысяч USD минимум.
Проблема в том, что она как-то и когда-то должна окупиться. Стандартное решение: за счет круглосуточного движения и зарплаты водителя... И сразу вопросы:
1. Как можно обеспечить круглосуточное движение, если человек остается в кабине? Может быть... по аналогии с экипажами речных и морских судов? Но тогда нужна чуть другая кабина, где должны быть душ, туалет, пара спортивных тренажеров. Естественно, на крышу периодически... должен садиться дрон с горячим питанием на внешней подвеске (минимум 2 раза в день). Представили это чудо? Тогда спрошу: за чей счет "банкет"?
2. Зарплата водителя-дальнобойщика в США до 70-90 тысяч USD в год (данные профсоюзов). Этому в койке тоже столько платить? Или заменить его на нелегального мигранта? А значит доверить последнему автопоезд, где только тягач стоит более 600 тысяч, а есть еще "хвост" и груз, который может стоить очень дорого... Но ведь нерасчетные условия бывают разными. Например, ледяной дождь на горном серпантине... Торнадо в Неваде... Или ночная пурга между Сургутом и Салехардом... Гастарбайтер-то справится?
3. Даже если мы оставили в кабине квалифицированного водителя, и он сам не уволился от скуки (зарплату-то ему ведь платим "настоящую"), остается еще одна проблема: неизбежная потеря практических навыков управления. Ибо как однажды выразился один из руководителей Toyota Motor: "Вмешательства в управление может не потребоваться за 100 и более тысяч километров пробега". Переводя на магистральные перевозки - раз в полгода, а то и реже водителю придется действительно сесть за руль. А теперь расскажите мне, как сохранить его квалификацию...






С вашего позволения - поделюсь воспоминаниями. 2006 год, Германия, Хокенкайм-ринг, автобусы Mercedes-Benz Travego 4x2 и 6x2, курс повышения квалификации по безопасному управлению автобусами.
Поясняю обе картинки. Уклон, по базальту течет вода (имитация гололеда). Заход на упражнение через ворота (между фонтанами воды), потом требовалось слегка объехать два последовательных препятствия: слева, следующее - справа (и наоборот - менялось в произвольном порядке). Внизу, причем на достаточно широком участке: еще одни ворота - это финиш, а потом - левый поворот по относительно большому радиусу. Кстати, в отличие от любых теоретических и практических курсов по безопасному/ предусмотрительному вождению для водителей автобусов, равно и состязаний по водительскому мастерству, здесь срабатывание любых систем активной безопасности (ABS и прочее) не считалось ошибкой, и ограничений на их использование не было...



Продолжаю. Перед стартом можно было выбрать 4х2 или 6х2, можно было оба (увы, время было ограничено и не у всех получилось). На старте единственное требование: скорость на линии ворот. Ее фиксировал радар, цифры выводились на большой дисплей, посему на спидометр смотреть не требовалось. Каждому давались три попытки: 35, 40 и 45 км/ч.
Так вот. На 30 - получалось у всех, на 40 - у некоторых, на 45 - у всех, не зависимо от стажа и квалификации, после первого поворота руля начиналось плавное неуправляемое скольжение с медленным разворотом поперек движения (корма у автобуса тяжелая из-за силового агрегата и "тянет"). Финиш тестовой поездки на картинке, последствия на реальной дороге представьте сами...
К чему это, спросите вы? Дело в том, что это было лишь одно из упражнений курса. Сначала была теория с анализом аварийности вообще и особенностями ДТП с участием автобусов; затем рассказ и обсуждение систем пассивной и активной безопасности, как существовавших в то время, так и перспективных. Затем знакомство с ними на практических заездах. Уклон из моего рассказа был лишь элементом программы, подтверждающий простой факт, что возможности систем активной безопасности ограничены. И перейти грань их возможностей очень легко: всего-то плюс 5 км/ч на спидометре (это не ее реклама, ибо по моим данным повторных программ больше не было)...

Возвращаясь к проблемам автономности SAE Level 4 (High automation): я даже теоретически не представляю, как сохранить квалификацию водителя, который несколько месяцев, простите, "лежит на боку" в спальнике, а потом - в экстренных условиях должен взять управление на себя...
Теория тут бессильна, нужна практика, минимум раз в год. Предложения на рынке есть, правда, это стандартные программы обучения, чаще - экономичному вождению и маневрированию. Но без любого экстрима. Тренажер? Знаем, "плавали": один раз на автопоезде в гололед вылетел на встречку и собрал пару маленьких, другой - в городе снес внезапно открытую дверь вместе с несчастным водителем. И что? Это же игра! Не внушает, одним словом... Тем не менее, вопрос: кто должен оплачивать дополнительное обучение водителей? У нас же грузовик с автономным управлением!!!



Иногда упоминается возможность создания некой супер-диспетчерской, операторы которой в нерасчетных условиях смогут осуществлять удаленное управление подвижным составом. Но... Во-первых, этот вариант вероятнее всего подходит лишь для неких участков дорог: перевалов, туннелей, мостовых переходов или объездных дорог мегаполисов. Во-вторых, оператору придется принимать очень быстрые решения, ибо время развития ситуации может составлять несколько секунд. В-третьих, он до разрешения ситуации сможет управлять только одним автомобилем. В-четвертых, ... В- десятых, ... Одним словом - вы поняли...

***
Напоминаю. Мы запланировали цикл тематических публикаций. Тема очередной: пятый уровень автономности SAE Level 5 (Full automation). По определению таким транспортным средствам следует задать только начальную и конечную точку маршрута... Проблема в том, что мы пока не размещали на сайте (и не планируем) фантастических произведений, разве что можем обсудить некие особенности искусственного интеллекта, которые следует учитывать, говоря о "полной автономности"...