Автономные автогонки способствуют повышению безопасности беспилотных автомобилей

Азарт автогонок возникает благодаря мгновенным решениям и смелым проходам бесстрашных водителей.

Представьте себе эту сцену, но без водителя – машина одна, управляемая невидимой рукой искусственного интеллекта. Может ли гонка развернуться без водителя, управляющего трассой? Оказывается, может.

Примите участие в автономных гонках — области, которая не только связана с соревнованиями на высоких скоростях, но и расширяет границы возможностей беспилотных транспортных средств и повышает их безопасность.

Более века назад, на заре появления автомобилей, когда общество перешло от конных транспортных средств к моторным, общественность сомневалась в безопасности и надежности новой технологии.

Автоспортивные гонки были организованы, чтобы продемонстрировать технологические характеристики и безопасность этих безлошадных повозок.

Аналогичным образом, автономные гонки — это современная арена, призванная доказать надежность технологии автономных транспортных средств, поскольку беспилотные автомобили начинают появляться на улицах.

Высокоскоростные испытания автономных гонок отражают реальные проблемы, с которыми автономные транспортные средства сталкиваются на улицах: адаптация к неожиданным изменениям и реагирование за доли секунды.

Решение этих задач на трассе, где скорости выше, а время реакции короче, приводит к повышению безопасности беспилотных транспортных средств на дороге.

Я профессор информатики, изучаю искусственный интеллект, робототехнику и автономные транспортные средства, а также возглавляю команду Cavalier Autonomous Racing в Университете Вирджинии.

Команда участвует в Indy Autonomous Challenge, глобальном соревновании, в котором университеты сражаются друг с другом полностью автономными гоночными автомобилями Indy.

С момента своего создания в 2021 году это мероприятие привлекло лучшие международные команды на такие престижные трассы, как Indianapolis Motor Speedway.

Эта область, отмеченная как соперничеством, так и командной работой, показывает, что коллективное решение проблем способствует прогрессу в области безопасности беспилотных транспортных средств.

На проходных соревнованиях Indy Autonomous Challenge, проходивших на выставке Consumer Electronics Show 2024 в Лас-Вегасе в январе 2024 года.

Наша команда Cavalier заняла второе место и развила скорость 143 миль в час (230 километров в час), автономно обогнав другую гоночную машину, подтвердив свой статус ведущей американской команды.

Победителем соревнования стала компания TUM Autonomous Motorsport из Технического университета Мюнхена.

Начало размером с пинту

Сфера автономных гонок началась не с гоночных автомобилей на профессиональных гоночных трассах, а с миниатюрных автомобилей на конференциях по робототехнике. В 2015 году мы с коллегами разработали автономный гоночный автомобиль в масштабе 1/10.

Мы превратили автомобиль с дистанционным управлением в небольшой, но мощный исследовательский и образовательный инструмент, который я назвал F1tenth, играя от названия традиционного гоночного автомобиля Формулы-1, или F1.

Платформа F1tenth в настоящее время используется более чем 70 организациями по всему миру для создания своих миниатюрных автономных гонщиков.

Десятый Гран-при автономных гонок F1 теперь стал ярким событием на конференциях по робототехнике, где собираются команды со всей планеты, каждая из которых владеет транспортными средствами, идентичными по оборудованию и датчикам, чтобы принять участие в том, что по сути является напряженной «битвой алгоритмов».

Победа на трассе достигается не за счет грубой мощи, а за счет управления автомобилями передовыми алгоритмами искусственного интеллекта.

F1tenth также стал привлекательным и доступным порталом для студентов, позволяющим им погрузиться в исследования в области робототехники.

За прошедшие годы я обратился к тысячам студентов через свои курсы и серию онлайн-лекций, в которых объясняется процесс создания, управления и автономного участия в гонках на этих транспортных средствах.

Становление реальным

Сегодня объем наших исследований значительно расширился: от небольших моделей до реальных автономных автомобилей Indy, которые соревнуются на скорости более 150 миль в час (241 км/ч), выполняя сложные маневры обгона других автономных транспортных средств на гоночной трассе.

Автомобили построены на модифицированной версии шасси Indy NXT и оснащены датчиками и контроллерами, обеспечивающими автономное вождение.

Гоночные автомобили Indy NXT используются в профессиональных гонках и представляют собой немного уменьшенные версии автомобилей Indy, прославившихся благодаря гонке Indianapolis 500.

Суровая реальность гонок на этих передовых машинах на реальных гоночных трассах расширяет границы возможностей автономных транспортных средств.

Автономные гонки выводят проблемы робототехники и искусственного интеллекта на новый уровень, требуя от исследователей уточнить наше понимание того, как машины воспринимают окружающую среду, принимают безопасные решения и управляют сложными маневрами на высокой скорости, где традиционные методы начинают давать сбои.

Точность имеет решающее значение, а вероятность ошибки в рулевом управлении и ускорении очень мала, что требует сложного понимания и точного математического описания движения автомобиля, аэродинамики и системы трансмиссии.

Кроме того, исследователи автономных гонок создают алгоритмы, которые используют данные камер, радара и лидара, который похож на радар, но с лазерами вместо радиоволн, чтобы обходить конкурентов и безопасно перемещаться в высокоскоростной и непредсказуемой гоночной среде.

Моя команда поделилась первым в мире открытым набором данных по автономным гонкам, пригласив исследователей со всего мира присоединиться к совершенствованию алгоритмов, которые могут помочь определить будущее автономных транспортных средств.

Тигель для автономных транспортных средств

Автономные гонки — это не просто демонстрация технологий, это важнейший рубеж исследований. Когда автономные системы могут надежно функционировать в таких экстремальных условиях, они по своей сути обладают буфером при работе в обычных условиях уличного движения.

Автономные гонки — это испытательный полигон, где конкуренция стимулирует инновации, сотрудничество способствует росту, а автомобили с искусственным интеллектом, мчащиеся к финишу, прокладывают путь к более безопасным автономным транспортным средствам.

Рекомендации редакции:

• Дипфейки с использованием искусственного интеллекта дебютируют в политике с роботизированным вызовом Байдена
• Почему в эпоху искусственного интеллекта авиадиспетчерская служба по-прежнему нуждается в человеческом вмешательстве
• Выживание ChatGPT поставлено на карту в иске New York Times
• ChatGPT и другие языковые ИИ так же иррациональны, как и мы.

Примечание редактора: эта статья была написана Мадхуром Белом, доцентом кафедры робототехники и искусственного интеллекта Университета Вирджинии, и переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.