تعمل سباقات السيارات المستقلة على تعزيز الذكاء الاصطناعي من أجل سيارات أكثر أمانًا بدون سائق

الإثارة في سباقات السيارات تأتي من القرارات اللحظية والتمريرات الجريئة التي يتخذها السائقون الشجعان.

تخيل هذا المشهد، ولكن من دون السائق – السيارة وحدها، تسترشد باليد الخفية للذكاء الاصطناعي. هل يمكن أن يتكشف اندفاع السباق دون أن يقوم السائق بتوجيه المسار؟ اتضح أنه يستطيع.

أدخل عالم السباقات ذاتية القيادة، وهو مجال لا يتعلق فقط بالمنافسة عالية السرعة، بل أيضًا بتخطي حدود ما يمكن أن تحققه المركبات ذاتية القيادة وتحسين سلامتها.

منذ أكثر من قرن من الزمان، عند فجر صناعة السيارات، ومع تحول المجتمع من المركبات التي تجرها الخيول إلى المركبات التي تعمل بمحرك، كانت هناك شكوك عامة حول سلامة وموثوقية التكنولوجيا الجديدة.

تم تنظيم سباقات رياضة السيارات لعرض الأداء التكنولوجي والسلامة لهذه العربات التي لا تجرها الخيول.

وبالمثل، فإن السباقات ذاتية القيادة هي الساحة الحديثة لإثبات موثوقية تكنولوجيا المركبات ذاتية القيادة مع بدء ظهور السيارات ذاتية القيادة في الشوارع.

تعكس تجارب السباقات ذاتية القيادة عالية السرعة التحديات الواقعية التي تواجهها المركبات ذاتية القيادة في الشوارع: التكيف مع التغييرات غير المتوقعة والتفاعل في أجزاء من الثانية.

إن التغلب على هذه التحديات على المسار، حيث تكون السرعات أعلى وأوقات رد الفعل أقصر، يؤدي إلى ظهور مركبات ذاتية القيادة أكثر أمانًا على الطريق.

أنا أستاذ علوم الكمبيوتر وأدرس الذكاء الاصطناعي والروبوتات والمركبات ذاتية القيادة، وأقود فريق Cavalier Autonomous Racing في جامعة فيرجينيا.

يتنافس الفريق في تحدي إندي المستقل، وهي مسابقة عالمية حيث تضع الجامعات سيارات سباق إندي المستقلة بالكامل ضد بعضها البعض.

منذ انطلاقته في عام 2021، اجتذب الحدث أفضل الفرق الدولية إلى حلبات مرموقة مثل Indianapolis Motor Speedway.

يُظهر هذا المجال، الذي يتسم بالمنافسة والعمل الجماعي، أن حل المشكلات الجماعي يؤدي إلى التقدم في مجال سلامة المركبات ذاتية القيادة.

في مسابقة اجتياز تحدي Indy Autonomous Challenge التي أقيمت في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية 2024 في لاس فيغاس في يناير 2024.

حصل فريق Cavalier الخاص بنا على المركز الثاني ووصلت سرعته إلى 143 ميلاً في الساعة (230 كيلومترًا في الساعة) بينما تجاوز بشكل مستقل سيارة سباق أخرى، مما يؤكد مكانته كفريق أمريكي رائد.

فازت شركة TUM Autonomous Motorsport من الجامعة التقنية في ميونيخ بالحدث.

بدايات بحجم باينت

لم يبدأ مجال السباق المستقل بسيارات السباق على مسارات السباق الاحترافية، بل بالسيارات المصغرة في مؤتمرات الروبوتات. في عام 2015، قمت أنا وزملائي بتصميم سيارة سباق مستقلة بمقياس 1/10.

لقد قمنا بتحويل سيارة يتم التحكم فيها عن بعد إلى أداة بحثية وتعليمية صغيرة ولكنها قوية، وأطلقت عليها اسم F1tenth، وهي تشبه اسم سيارة السباق التقليدية Formula One، أو F1.

يتم الآن استخدام منصة F1tenth من قبل أكثر من 70 مؤسسة حول العالم لبناء سيارات السباق المستقلة المصغرة الخاصة بها.

أصبح سباق الجائزة الكبرى للسباقات المستقلة رقم 10 الآن حدثًا بارزًا في مؤتمرات الروبوتات حيث تتجمع فرق من جميع أنحاء الكوكب، كل منها تستخدم مركبات متطابقة في الأجهزة وأجهزة الاستشعار، للمشاركة في ما يعتبر في الأساس "معركة خوارزميات" مكثفة.

لا يتم تحقيق النصر على المسار من خلال القوة الخام ولكن من خلال سيطرة خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتقدمة على السيارات.

وقد برز F1tenth أيضًا كبوابة جذابة ويمكن الوصول إليها للطلاب للتعمق في أبحاث الروبوتات.

على مر السنين، تمكنت من الوصول إلى آلاف الطلاب من خلال دوراتي وسلسلة محاضراتي عبر الإنترنت، والتي تشرح عملية كيفية بناء هذه المركبات وقيادتها والتسابق بها بشكل مستقل.

تصبح حقيقية

اليوم، توسع نطاق بحثنا بشكل كبير، حيث تقدمنا ​​من النماذج الصغيرة إلى سيارات إندي ذاتية القيادة الفعلية التي تتنافس بسرعات تصل إلى 150 ميلاً في الساعة (241 كم/ساعة)، وتنفذ مناورات تجاوز معقدة مع مركبات ذاتية القيادة أخرى على مضمار السباق.

تم بناء السيارات على نسخة معدلة من هيكل Indy NXT ومجهزة بأجهزة استشعار ووحدات تحكم للسماح بالقيادة الذاتية.

تُستخدم سيارات السباق Indy NXT في السباقات الاحترافية وهي نسخ أصغر قليلاً من سيارات Indy التي اشتهرت بواسطة Indianapolis 500.

إن الواقع القاسي المتمثل في سباق هذه الآلات المتقدمة على حلبات سباق حقيقية يتخطى حدود ما يمكن أن تفعله المركبات ذاتية القيادة.

يأخذ السباق المستقل تحديات الروبوتات والذكاء الاصطناعي إلى مستويات جديدة، مما يتطلب من الباحثين تحسين فهمنا لكيفية إدراك الآلات لبيئتها، واتخاذ قرارات آمنة والتحكم في المناورات المعقدة بسرعة عالية حيث تبدأ الأساليب التقليدية في التعثر.

الدقة أمر بالغ الأهمية، وهامش الخطأ في التوجيه والتسارع ضئيل جدًا، مما يتطلب فهمًا متطورًا ووصفًا رياضيًا دقيقًا لحركة السيارة والديناميكا الهوائية ونظام نقل الحركة.

بالإضافة إلى ذلك، يقوم الباحثون في مجال السباقات المستقلة بإنشاء خوارزميات تستخدم البيانات من الكاميرات والرادار وتقنية الليدار، التي تشبه الرادار ولكن باستخدام أشعة الليزر بدلاً من موجات الراديو، للتوجيه حول المنافسين والتنقل بأمان في بيئة السباق عالية السرعة وغير المتوقعة.

لقد شارك فريقي أول مجموعة بيانات مفتوحة في العالم للسباقات ذاتية القيادة، ودعا الباحثين في كل مكان للانضمام إلى تحسين الخوارزميات التي يمكن أن تساعد في تحديد مستقبل المركبات ذاتية القيادة.

بوتقة للمركبات ذاتية القيادة

إن السباقات ذاتية القيادة هي أكثر من مجرد عرض تكنولوجي، فهي تمثل حدودًا بحثية مهمة. عندما تتمكن الأنظمة الذاتية من العمل بشكل موثوق في هذه الظروف القاسية، فإنها تمتلك بطبيعتها حاجزًا عند العمل في الظروف العادية لحركة المرور في الشوارع.

السباقات ذاتية القيادة هي بمثابة اختبار حيث تحفز المنافسة الابتكار، ويعزز التعاون النمو، وتسابق السيارات التي يتم التحكم فيها بواسطة الذكاء الاصطناعي إلى خط النهاية لترسم مسارًا نحو مركبات ذاتية القيادة أكثر أمانًا.

توصيات المحررين:

• تظهر تقنية التزييف العميق للذكاء الاصطناعي لأول مرة على الساحة السياسية من خلال مكالمة بايدن الآلية
• لماذا لا تزال مراقبة الحركة الجوية بحاجة إلى اللمسة الإنسانية في عصر الذكاء الاصطناعي؟
• بقاء ChatGPT على المحك في دعوى قضائية لصحيفة نيويورك تايمز
• إن ChatGPT واللغات الأخرى التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي غير عقلانية مثلنا تمامًا

ملاحظة المحرر: كتب هذا المقال مادهور بيهل، أستاذ مشارك في الروبوتات والذكاء الاصطناعي، جامعة فيرجينيا، وأعيد نشره من The Conversation بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. إقرأ المقال الأصلي.