La course automobile autonome renforce l’IA pour des voitures sans conducteur plus sûres

L'excitation de la course automobile vient des décisions prises en une fraction de seconde et des dépassements audacieux de pilotes intrépides.

Imaginez cette scène, mais sans le conducteur – la voiture seule, guidée par la main invisible de l’intelligence artificielle. Le rush de la course peut-il se dérouler sans un pilote qui dirige le parcours ? Il s’avère que c’est possible.

Entrez dans la course autonome, un domaine qui ne concerne pas seulement la compétition à grande vitesse, mais qui repousse également les limites de ce que les véhicules autonomes peuvent réaliser et améliore leur sécurité.

Il y a plus d’un siècle, à l’aube de l’automobile, alors que la société passait des véhicules hippomobiles aux véhicules à moteur, le public doutait de la sécurité et de la fiabilité de la nouvelle technologie.

Des courses de sport automobile ont été organisées pour mettre en valeur les performances technologiques et la sécurité de ces voitures sans chevaux.

De la même manière, les courses autonomes constituent l’arène moderne permettant de prouver la fiabilité de la technologie des véhicules autonomes à l’heure où les voitures sans conducteur commencent à circuler dans les rues.

Les essais à grande vitesse des courses autonomes reflètent les défis du monde réel auxquels les véhicules autonomes sont confrontés dans les rues : s'adapter aux changements inattendus et réagir en quelques fractions de seconde.

La maîtrise de ces défis sur piste, où les vitesses sont plus élevées et les temps de réaction plus courts, conduit à des véhicules autonomes plus sûrs sur la route.

Je suis professeur d'informatique qui étudie l'intelligence artificielle, la robotique et les véhicules autonomes, et je dirige l'équipe Cavalier Autonomous Racing à l'Université de Virginie.

L'équipe participe à l'Indy Autonomous Challenge, un concours mondial où les universités opposent des voitures de course Indy entièrement autonomes.

Depuis sa création en 2021, l'événement a attiré les meilleures équipes internationales sur des circuits prestigieux comme l'Indianapolis Motor Speedway.

Ce domaine, marqué à la fois par la rivalité et le travail d’équipe, montre que la résolution collective de problèmes fait progresser la sécurité des véhicules autonomes.

Lors du concours de réussite Indy Autonomous Challenge organisé au Consumer Electronics Show 2024 à Las Vegas en janvier 2024.

Notre équipe Cavalier a décroché la deuxième place et atteint des vitesses de 143 mph (230 kilomètres par heure) tout en dépassant de manière autonome une autre voiture de course, affirmant ainsi son statut d'équipe américaine de premier plan.

TUM Autonomous Motorsport de l'Université technique de Munich a remporté l'événement.

Des débuts modestes

Le domaine des courses autonomes n'a pas commencé avec des voitures de course sur des circuits professionnels, mais avec des voitures miniatures lors de conférences sur la robotique. En 2015, mes collègues et moi avons conçu une voiture de course autonome à l'échelle 1/10.

Nous avons transformé une voiture télécommandée en un petit mais puissant outil de recherche et d'enseignement, que j'ai baptisé F1tenth, en jouant sur le nom de la voiture de course traditionnelle de Formule 1, ou F1.

La plateforme F1tenth est désormais utilisée par plus de 70 institutions dans le monde pour construire leurs voitures de course autonomes miniaturisées.

Le dixième Grand Prix de course autonome est désormais un événement phare des conférences sur la robotique où des équipes de toute la planète se rassemblent, chacune brandissant des véhicules identiques en termes de matériel et de capteurs, pour s'engager dans ce qui est essentiellement une intense « bataille d'algorithmes ».

La victoire sur la piste n'est pas revendiquée par la puissance brute mais par le contrôle des voitures par les algorithmes avancés d'IA.

F1tenth est également apparu comme une passerelle attrayante et accessible permettant aux étudiants de se plonger dans la recherche en robotique.

Au fil des années, j'ai touché des milliers d'étudiants via mes cours et mes séries de conférences en ligne, qui expliquent le processus de construction, de conduite et de course autonome de ces véhicules.

Devenir réel

Aujourd'hui, la portée de nos recherches s'est considérablement élargie, passant de modèles à petite échelle à de véritables voitures Indy autonomes qui rivalisent à des vitesses supérieures à 150 mph (241 km/h), exécutant des manœuvres de dépassement complexes avec d'autres véhicules autonomes sur le circuit.

Les voitures sont construites sur une version modifiée du châssis Indy NXT et sont équipées de capteurs et de contrôleurs pour permettre une conduite autonome.

Les voitures de course Indy NXT sont utilisées dans les courses professionnelles et sont des versions légèrement plus petites des voitures Indy rendues célèbres par l'Indianapolis 500.

La dure réalité de piloter ces machines avancées sur de véritables circuits repousse les limites de ce que les véhicules autonomes peuvent faire.

Les courses autonomes portent les défis de la robotique et de l'IA à de nouveaux niveaux, obligeant les chercheurs à affiner notre compréhension de la façon dont les machines perçoivent leur environnement, prennent des décisions sûres et contrôlent des manœuvres complexes à grande vitesse là où les méthodes traditionnelles commencent à faiblir.

La précision est essentielle et la marge d'erreur en matière de direction et d'accélération est très mince, ce qui nécessite une compréhension sophistiquée et une description mathématique exacte du mouvement, de l'aérodynamique et du système de transmission de la voiture.

De plus, les chercheurs en courses autonomes créent des algorithmes qui utilisent les données des caméras, des radars et des lidars, qui sont comme des radars mais avec des lasers au lieu d'ondes radio, pour contourner les concurrents et naviguer en toute sécurité dans un environnement de course rapide et imprévisible.

Mon équipe a partagé le premier ensemble de données ouvertes au monde sur les courses autonomes, invitant les chercheurs du monde entier à se joindre au perfectionnement des algorithmes qui pourraient aider à définir l'avenir des véhicules autonomes.

Creuset pour véhicules autonomes

Plus qu’une simple vitrine technologique, la course autonome constitue une frontière essentielle de la recherche. Lorsque les systèmes autonomes peuvent fonctionner de manière fiable dans ces conditions extrêmes, ils possèdent intrinsèquement un tampon lorsqu’ils fonctionnent dans les conditions normales de circulation routière.

La course autonome est un banc d'essai où la concurrence stimule l'innovation, la collaboration favorise la croissance et les voitures contrôlées par l'IA qui courent jusqu'à la ligne d'arrivée tracent la voie vers des véhicules autonomes plus sûrs.

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Note de l'éditeur : cet article a été rédigé par Madhur Behl, professeur agrégé de robotique et d'intelligence artificielle, Université de Virginie, et republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lisez l'article original.