استقلالية السيارة ومستقبل الهندسة الكهربائية

هل سبق لك أن شاهدت فيلم خيال علمي حيث كانت الابتكارات المستقبلية المذهلة تطير أو تقود عبر الشاشة؟

هل اعتقدت يومًا أن هذه الاختراعات ستحدث في حياتك؟ حسنًا ، المستقبل هنا في شكل مركبة ذاتية القيادة.

تستخدم هذه الأعاجيب من التكنولوجيا الحديثة ، المعروفة باسم المركبات الكهربائية المستقلة (AEV) ، مزيجًا من أجهزة الاستشعار والكاميرات وغيرها من التقنيات المتقدمة لمراقبة المناطق المحيطة بالمركبة ومعرفة ما إذا كانت هناك أي هياكل أمامها.

نظرًا لتزايد معدلات حوادث السيارات بسبب خطأ السائق ، يبحث مصنعو السيارات عن طرق جديدة لبناء سيارات أكثر أمانًا لا تعتمد على السائقين البشريين.

ما هي السيارة الكهربائية المستقلة؟

السيارة الكهربائية المستقلة هي مركبة لا تتطلب سائقًا بشريًا.

لذلك ، فإنه يستخدم مزيجًا من الرادار وأجهزة الاستشعار والكاميرات والذكاء الاصطناعي للتنقل بين الوجهات.

تحتاج السيارة المستقلة بالكامل إلى القيام بذلك دون تدخل بشري ، ويتم استخدام عدة مستويات من الاستقلالية لقياس ذلك.

مستويات الحكم الذاتي

تُفصِّل الإدارة الوطنية الأمريكية للسلامة المرورية على الطرق السريعة (NHTSA) المستويات الستة للاستقلالية ، بدءًا من المستوى 0 ، حيث لا يمكن قيادة السيارة إلا بمساعدة إنسان.

توضح المستويات الخمسة الأخرى بالتفصيل واستكشاف الميزات المستقلة حتى السيارة ذاتية القيادة بالكامل التي لا تتطلب أي مساعدة.

المستوى 1

يتضمن هذا المستوى نظامًا متقدمًا لمساعدة السائق (ADAS) يساعد السائق في وظائف السيارة ، مثل التوجيه والتسارع والفرملة ، ولكن ليس في وقت واحد.

علاوة على ذلك ، يتضمن هذا النظام كاميرات خلفية يمكنها التقاط أي شيء خلف السيارة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحدد تحذيرات للسائقين إذا انحرفوا عن مسارهم.

تعد ميزات الأمان هذه قياسية مع المركبات التجارية ، وعادة ما يتوفر نظام مساعدة السائق مع المركبات الجديدة.

المستوي 2

يتضمن المستوى الثاني من الاستقلالية نظامًا متقدمًا لمساعدة السائق يمكنه التوجيه أو المكابح أو التسريع في وقت واحد أثناء قيادة السائق خلف عجلة القيادة.

يمكن للسيارة أن تتولى مهمة القيادة ، لكن يمكن للسائق استعادة السيطرة في أي وقت.

مستوى 3

يتضمن المستوى 3 نظام قيادة آلي (ADS) بدلاً من نظام مساعدة للسائق يمكنه أداء جميع أنواع القيادة في ظل ظروف معينة.

مثال على المستوى 3 هو السيارة التي يمكن أن تركن للسائق دون مساعدة. ومع ذلك ، لا يزال السائق البشري بحاجة إلى توخي الحذر والسيطرة على السيارة معظم الوقت.

المستوى 3 هو المكان الذي تبدأ فيه السيارة في اكتشاف المناطق المحيطة ومعرفة البيئة المحيطة بالسيارة.

مستوى 4

هذا المستوى هو المكان الذي يكون فيه السائق البشري أكثر من راكب ويمكنه الجلوس والاسترخاء أثناء قيام نظام القيادة الآلي بجميع المهام ومراقبة البيئة.

تعتبر السيارة موثوقة بدرجة كافية في هذا المستوى بحيث يمكن للإنسان القيام بأشياء أخرى أثناء الركوب وعدم إيلاء نفس القدر من الاهتمام مثل المستويات المختلفة.

مستوى 5

المستوى 5 هو مثال للاستقلالية ، حيث تقوم السيارة بكل ما يفعله السائق البشري أثناء جلوس الركاب ولا يُتوقع منهم مراقبة السيارة.

هذا هو المستوى الذي يسعى صانعو السيارات إلى تحقيقه لأنه يوفر لك سائقًا افتراضيًا. لذا فأنت حر في القيام بأشياء أخرى أثناء ركوب السيارة بدلاً من الاهتمام بحركة المرور.

هناك بعض المركبات من المستوى 5 في مرحلة الاختبار والتي لها نتائج واعدة ، مما يدل على أن المركبات التي تتمتع بهذه القدرة يمكن تصنيعها غير مكلفة وبالتالي يمكن تحقيقها لأي شخص.

كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة؟

تعمل المركبات الكهربائية المستقلة من خلال الذكاء الاصطناعي ، والذي يستخدم كميات هائلة من البيانات لبناء نظام لمساعدة السيارة في التنقل دون مساعدة السائق.

تشمل الأنظمة التعرف على الصور والتعلم الآلي والشبكات العصبية التي تتطلب درجة عالية من الخبرة الهندسية لصيانتها وتنفيذها.

تحدد الشبكات العصبية الأنماط في كميات كبيرة من البيانات ، والتي يتم إدخالها بعد ذلك في خوارزميات تعلم الكمبيوتر.

تتعلم الشبكات العصبية بعد ذلك التعرف على أشياء مثل إشارات المرور ، والحواجز ، والأشجار ، والمشاة ، وعلامات الشوارع ، والأجزاء الطبيعية الأخرى لبيئة القيادة.

لذلك ، فإن السيارة هي التي تذهب إلى مدرسة لتعليم القيادة وتتعلم ما الذي تبحث عنه. يمكن لهذا النظام أن يقلل الحوادث لأن الذكاء الاصطناعي يمكنه استشعار ما حول السيارة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للسيارة التنبؤ بما يمكن أن تكون عليه هذه الأشياء واتخاذ خيارات القيادة وفقًا لذلك في غضون ثوانٍ. يتحسن النظام فقط كلما كان يعمل ، لأنه سيتعلم المزيد في كل مرة يخرج فيها لقيادة.

مثال على كيفية عمل نظام متقدم هو مشروع Waymo من Google:

• يحدد الراكب الوجهة ، ويحسب برنامج السيارة أفضل مسار.

• يراقب مستشعر دوار على السطح نطاقًا يصل إلى 60 مترًا حول السيارة ويخلق خريطة ثلاثية الأبعاد للبيئة المحيطة بالمركبة.

• يكتشف مستشعر آخر على العجلة الخلفية اليسرى أي حركة جانبية لمراقبة موضع السيارة بالنسبة للخريطة ثلاثية الأبعاد.

• الرادارات الموجودة على كلا المصدات تحسب العوائق ومسافة السيارة عنها.

• يرتبط برنامج الذكاء الاصطناعي بجميع المستشعرات ويجمع البيانات من برنامج التجوّل الافتراضي من Google والبيانات من كاميرات الفيديو في السيارة.

• يحاكي التعلم العميق لنظام الذكاء الاصطناعي الإدراك البشري وقدرات اتخاذ القرار للتحكم في الإجراءات مثل التوجيه والفرامل والتسارع.

• يتواصل برنامج السيارة مع خرائط Google للحصول على أي إشعار مسبق بالمعالم أو المشكلات القادمة مثل الحوادث وإشارات المرور وإشارات المرور.

• يتم تضمين وظيفة التجاوز في النظام إذا احتاج السائق إلى التحكم في السيارة.

هذا النوع من النظام عبارة عن مركبة مستقلة حقًا حيث يكون السائق موجودًا فقط للسيطرة على السيارة إذا لزم الأمر.

فوائد المركبات ذاتية القيادة

أمان

تشير التقديرات إلى أن 94٪ من جميع حوادث المرور ناتجة عن خطأ السائق أو سوء سلوك السائق.

مع ظهور المركبات ذاتية القيادة ، لن يعتمد السفر على قدرة الإنسان على التركيز واتباع قواعد الطريق.

لذلك ، يبدو من المنطقي أن يتم تقليل وقوع حوادث المرور إلى الصفر.

استقلال

يمكن للسيارة ذاتية القيادة أن تجلب الاستقلال المطلوب لهؤلاء الأفراد الذين لا يستطيعون القيادة بسبب الإعاقة.

مثل كبار السن الذين لم يعد بإمكانهم القيادة بسبب الضمور البقعي أو المرأة المشلولة من الخصر إلى الأسفل ولم تعد بحاجة إلى الاعتماد على أشخاص آخرين للتنقل في المهمات.

تعتبر السيارة ذاتية القيادة حلاً ممتازًا لأولئك الذين لا يزالون يرغبون في الحفاظ على استقلاليتهم والعيش حياة عالية الجودة دون الاعتماد على الآخرين.

يوفر المال

يمكن أن تساعد هذه المركبات في توفير المال على مطالبات التأمين لأن وقوع الحوادث سينخفض.

مع مرور الوقت ، يمكن أيضًا تخفيض أسعار التأمين على السيارات ذاتية القيادة لأن حالات المطالبات ستنخفض بشكل كبير.

بالإضافة إلى ذلك ، مع ارتفاع أسعار الغاز باستمرار ، يمكن للناس توفير المال لأن هذه المركبات تعمل بالكهرباء.

زيادة الإنتاجية

لن يضطر الركاب بعد الآن إلى مشاهدة السيارة التي أمامهم أثناء الاختناقات المرورية من المصد إلى المصد.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنهم قراءة كتاب أو إنهاء تقرير أو الراحة استعدادًا لليوم التالي.

يمكن أن تسمح التكنولوجيا أيضًا للمركبة بإنزال الركاب في وجهتهم ثم إيقاف السيارة بنفسها.

يقلل الاحتقان

يمكن لهذه المركبات تخفيف الازدحام المروري عن طريق تقليل عدد الحوادث التي تسبب التأخير.

أفضل للبيئة

الحد من الاختناقات المرورية يعني تقليل التباطؤ وتقليل الغازات الدفيئة التي تلحق الضرر بالغلاف الجوي. تعتبر السيارة ذاتية القيادة أيضًا وسيلة مثالية لاستخدام السيارات المشتركة ، مما يقلل من عدد السيارات على الطريق.

هندسة المركبات الكهربائية المستقلة

تمثل الهندسة في مجال المركبات ذاتية القيادة تحديًا. يمكن أن تكون أيضًا مهنة مجزية متعددة التخصصات تتضمن تعليمًا في علوم الكمبيوتر والروبوتات والسيارات والتعلم الآلي.

لذلك ، يمكن للمهندسين في هذه الصناعة البحث عن عمل مع إحدى شركات السيارات الكبرى التي تقود الطريق في الابتكارات الرائدة.

إذا كنت مهتمًا بالعمل مع المركبات المستقلة ، فيمكنك التسجيل في برنامج ماجستير ECE مثل البرنامج المقدم في Kettering University Online.

علاوة على ذلك ، تم تصميم هذا النوع من البرامج خصيصًا لتعليم هندسة المركبات الكهربائية وذاتية القيادة مع التركيز على مستقبل صناعة السيارات.

تتجاوز السيارات ذاتية القيادة الهندسية التعليم الهندسي التقليدي والفروع في العديد من مجالات الخبرة.

صفات مهندس السيارة الكهربائية المستقل

عندما تسعى للحصول على درجة الماجستير في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر لأنظمة التنقل المتقدمة ، فسوف تركز على الجوانب التالية:

• تكامل أنظمة الكمبيوتر والأنظمة الكهربائية لاستخدامها في المركبات ذاتية القيادة وتطبيقات التنقل المتقدمة الأخرى

• تطوير تطبيقات التنقل المتقدمة للمركبات الكهربائية والمستقلة والهجينة ، بالإضافة إلى أنظمة النقل الأخرى - على وجه التحديد ، كيفية تطوير أنظمة الذكاء الاصطناعي والروبوتات لأنها تنطبق على مجال تطبيقات التنقل المتقدمة

• كيفية تصميم الأنظمة الديناميكية التي تعزز الوظائف المستقلة

• الروبوتات المعززة بواسطة الذكاء الاصطناعي

يتطلب الأمر شخصًا مخلصًا لديه عقل وعين شديدان للمستقبل للسعي ليصبح مهندس سيارات ذاتي القيادة.

إذا كنت تعمل بدوام كامل ، فيمكنك متابعة دراستك عبر الإنترنت. لذلك ، يتطلب هذا في حد ذاته تصميمًا وانضباطًا فريدًا للمتعلمين المستقلين.

هذه المهنة ليست سباقًا حتى النهاية ولكنها ماراثون سيأخذك إلى مجالات تقنية جديدة.

سيتم توسيع الابتكارات التي ستعمل عليها باستمرار مع تغير مجال المركبات ذاتية القيادة وتحسينه على قدم وساق.

قد ترغب في النظر في هذه المهنة الديناميكية إذا كانت لديك بعض هذه الخصائص:

• أن تكون متعلمًا مدى الحياة ومستعدًا لتعزيز مهاراته ومعرفته باستمرار

• شغف بالبحث للمساعدة في تحسين التكنولوجيا

• التفاني في حل المشكلات والمثابرة حتى عند مواجهة مهمة صعبة

• القدرة على البرمجة والترميز النظيف

• القدرة على التفكير تقنيًا

• قادرة على تحليل الأنظمة لمعرفة أوجه القصور

يمكن للأفراد الذين لديهم خلفيات حالية في الهندسة مع مختلف الأساليب والاهتمامات ومجموعات المهارات أن يحققوا نجاحًا كبيرًا في التعاون مع شركة تشارك في هندسة المركبات المستقلة.

هناك العديد من المجالات المفتوحة لمن يحمل درجة علمية متقدمة ، والتي تشمل:

• مهندس الروبوتات: يعمل مهندس الروبوتات على دمج الروبوتات في التقنيات الحالية مثل المركبات ذاتية القيادة والغواصات والمركبات الجوية المستقلة وأنواع أخرى من الروبوتات

• مهندس كهربائي: مهندس كهربائي يركز على العمل مع الكهرومغناطيسية والكهرباء والإلكترونيات

• مهندس التحقق من القيادة الذاتية (ADVE): يقوم هؤلاء المهندسون باختبار والتحقق من صحة منصة الكمبيوتر للمركبات ذاتية القيادة

• مهندس الأنظمة: هذا مهندس يقوم بتطوير وصيانة الأنظمة الوظيفية (على سبيل المثال ، أنظمة الاتصال اللاسلكية من مركبة إلى مركبة ، وأنظمة اتصالات الأقمار الصناعية الفضائية ، وأنظمة الحوسبة السحابية)

• مهندس الضوابط والمحركات: يركز هذا النوع من المهندسين على صيانة البرامج والأجهزة للمكونات الوظيفية لنظام الذكاء الاصطناعي ، مثل المشغلات وأجهزة الاستشعار.

• مبرمج الكمبيوتر: هذا هو الشخص الذي يكتب ويختبر كود برمجة الكمبيوتر لتشغيل البرامج والأجهزة

• مهندس نظام الاستشعار: يركز مهندس نظام الاستشعار على جوانب البرامج والأجهزة لأنظمة الاستشعار مثل الرادار واليدار والكاميرات

يتطلب أن تصبح مهندسًا للمركبات المستقلة دراسة متعددة التخصصات في مجالات هندسة البرمجيات والرياضيات والروبوتات.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة أيضًا إلى برمجة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار وتصميم السيارات والميكانيكا والهندسة الميكانيكية.

إنه تطور الهندسة ، وهو احتمال رائع أن نرى ما هي الابتكارات التي ستأتي بعد ذلك.

افكار اخيرة

المستقبل هنا ، وفي يوم من الأيام عندما نركب جميعًا مركباتنا ذاتية القيادة بدون عجلات قيادة ، سوف نتساءل كيف فعلت الأجيال الماضية أي شيء آخر.

مركباتنا التي تعمل بالغاز والتي يجب أن يقودها البشر ستسير في طريق الحصان والعربة.

ستتوقف الحوادث عن الوجود لأن السيارات المستقبلية سيتم ضبطها مع بعضها البعض وستستمر في معرفة المزيد مع مرور كل يوم.

تكنولوجيا السيارات الكهربائية المستقلة يمكن الوصول إليها أكثر مما نعتقد. علاوة على ذلك ، تسعى بعض الشركات جاهدة لجعل هذه التكنولوجيا ميسورة التكلفة قدر الإمكان.

كيف ستساعد المركبات الكهربائية ذاتية القيادة بيئتنا وسلامة السائقين أمر رائع.

هل لديك أي أفكار حول هذا؟ انقل المناقشة إلى Twitter أو Facebook.

توصيات المحررين:

• يمكن أن توفر الاختراقات التقنية مفتاح القيادة الذاتية الآمنة
• يقال إن Apple Car تعمل بكل شيء في القيادة الذاتية ويمكن أن تصدر بحلول عام 2025
• لحوادث الطيار الآلي في تسلا آثار كبيرة على السيارات ذاتية القيادة
• المركبات ذاتية القيادة والسلامة على الطرق