Le corse automobilistiche autonome potenziano l’intelligenza artificiale per auto senza conducente più sicure

L'emozione delle corse automobilistiche deriva dalle decisioni in frazioni di secondo e dai passaggi audaci di piloti impavidi.

Immagina quella scena, ma senza l’autista: l’auto da sola, guidata dalla mano invisibile dell’intelligenza artificiale. Può l'impeto delle corse svolgersi senza un pilota a guidare il percorso? Si scopre che può.

Entra nelle corse autonome, un campo che non riguarda solo la competizione ad alta velocità ma anche il superamento dei limiti di ciò che i veicoli autonomi possono ottenere e il miglioramento della loro sicurezza.

Oltre un secolo fa, agli albori dell’automobile, mentre la società passava dai veicoli trainati da cavalli a quelli a motore, l’opinione pubblica nutriva dubbi sulla sicurezza e l’affidabilità della nuova tecnologia.

Le gare di sport motoristici sono state organizzate per mostrare le prestazioni tecnologiche e la sicurezza di queste carrozze senza cavalli.

Allo stesso modo, le corse autonome rappresentano l’arena moderna per dimostrare l’affidabilità della tecnologia dei veicoli autonomi man mano che le auto senza conducente iniziano a circolare sulle strade.

Le prove ad alta velocità delle corse autonome rispecchiano le sfide del mondo reale che i veicoli autonomi affrontano sulle strade: adattarsi a cambiamenti inaspettati e reagire in frazioni di secondo.

Superare queste sfide in pista, dove le velocità sono più elevate e i tempi di reazione più brevi, portano a veicoli autonomi più sicuri su strada.

Sono un professore di informatica che studia intelligenza artificiale, robotica e veicoli autonomi e dirigo il team Cavalier Autonomous Racing presso l'Università della Virginia.

Il team gareggia nell'Indy Autonomous Challenge, un concorso globale in cui le università mettono l'una contro l'altra auto da corsa Indy completamente autonome.

Sin dal suo inizio nel 2021, l'evento ha attirato i migliori team internazionali su circuiti prestigiosi come l'Indianapolis Motor Speedway.

Il campo, caratterizzato sia dalla rivalità che dal lavoro di squadra, mostra che la risoluzione collettiva dei problemi guida i progressi nella sicurezza dei veicoli autonomi.

Alla competizione di superamento dell'Indy Autonomous Challenge tenutasi al Consumer Electronics Show 2024 di Las Vegas nel gennaio 2024.

Il nostro team Cavalier ha conquistato il secondo posto e ha raggiunto la velocità di 143 mph (230 chilometri all'ora) sorpassando autonomamente un'altra macchina da corsa, affermando il suo status di squadra americana leader.

L'evento è stato vinto dalla TUM Autonomous Motorsport dell'Università Tecnica di Monaco.

Inizi in miniatura

Il campo delle corse autonome non è iniziato con le auto da corsa su piste da corsa professionali, ma con le auto in miniatura alle conferenze di robotica. Nel 2015, io e i miei colleghi abbiamo progettato un'auto da corsa autonoma in scala 1/10.

Abbiamo trasformato un'auto telecomandata in un piccolo ma potente strumento di ricerca ed educativo, che ho chiamato F1tenth, giocando sul nome della tradizionale macchina da corsa di Formula Uno, o F1.

La piattaforma F1tenth è ora utilizzata da oltre 70 istituzioni in tutto il mondo per costruire i propri piloti autonomi miniaturizzati.

Il decimo Gran Premio di corse autonome è ora un evento di spicco nelle conferenze di robotica in cui si riuniscono squadre provenienti da tutto il pianeta, ciascuna dotata di veicoli identici nell’hardware e nei sensori, per impegnarsi in quella che è essenzialmente un’intensa “battaglia di algoritmi”.

La vittoria in pista non è conquistata dalla potenza bruta, ma dal controllo delle auto da parte degli algoritmi avanzati di intelligenza artificiale.

F1tenth è emerso anche come un punto di accesso coinvolgente e accessibile per consentire agli studenti di approfondire la ricerca sulla robotica.

Nel corso degli anni, ho raggiunto migliaia di studenti attraverso i miei corsi e le serie di conferenze online, che spiegano il processo su come costruire, guidare e gareggiare in modo autonomo con questi veicoli.

Diventare reale

Oggi, l’ambito della nostra ricerca si è ampliato in modo significativo, passando da modelli su piccola scala a vere e proprie auto Indy autonome che competono a velocità superiori a 150 mph (241 km/h), eseguendo complesse manovre di sorpasso con altri veicoli autonomi in pista.

Le auto sono costruite su una versione modificata del telaio Indy NXT e sono dotate di sensori e controller per consentire la guida autonoma.

Le auto da corsa Indy NXT sono utilizzate nelle corse professionistiche e sono versioni leggermente più piccole delle auto Indy rese famose dalla 500 Miglia di Indianapolis.

La cruda realtà di gareggiare con queste macchine avanzate su circuiti reali spinge i confini di ciò che i veicoli autonomi possono fare.

Le corse autonome portano le sfide della robotica e dell’intelligenza artificiale a nuovi livelli, richiedendo ai ricercatori di affinare la nostra comprensione di come le macchine percepiscono il loro ambiente, prendono decisioni sicure e controllano manovre complesse ad alta velocità laddove i metodi tradizionali iniziano a vacillare.

La precisione è fondamentale e il margine di errore nello sterzo e nell'accelerazione è sottilissimo e richiede una comprensione sofisticata e un'esatta descrizione matematica del movimento dell'auto, dell'aerodinamica e del sistema di trasmissione.

Inoltre, i ricercatori di corse autonome creano algoritmi che utilizzano dati provenienti da telecamere, radar e lidar, che è come un radar ma con laser invece di onde radio, per aggirare i concorrenti e navigare in sicurezza nell’ambiente di corsa imprevedibile e ad alta velocità.

Il mio team ha condiviso il primo set di dati aperto al mondo per le corse autonome, invitando i ricercatori di tutto il mondo a unirsi per perfezionare gli algoritmi che potrebbero aiutare a definire il futuro dei veicoli autonomi.

Crogiolo per veicoli autonomi

Più che una semplice vetrina tecnologica, le corse autonome sono una frontiera fondamentale della ricerca. Quando i sistemi autonomi possono funzionare in modo affidabile in queste condizioni estreme, possiedono intrinsecamente un buffer quando operano nelle normali condizioni del traffico stradale.

Le corse autonome sono un banco di prova in cui la competizione stimola l’innovazione, la collaborazione favorisce la crescita e le auto controllate dall’intelligenza artificiale che corrono verso il traguardo tracciano un percorso verso veicoli autonomi più sicuri.

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Nota dell'editore: questo articolo è stato scritto da Madhur Behl, professore associato di robotica e intelligenza artificiale, Università della Virginia, e ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.