Юный техник, 2003 № 09

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ «Призраки» на шоссе

Справа-внизу: «Мерседес»-призрак. За его рулем — никого. Правда, управление осуществляется из автомобиля сопровождения. Пока идет отладка киберводителя. К самостоятельной работе он еще не готов.

Видеокамеры — «глаза» робота-шофера — следят за дорогой.

Взгляните на фотографию. Автомобиль движется по шоссе, а его водитель читает газету, уверенный, что машина самостоятельно разминется со всеми встречными.

Подобные испытательные поездки проводятся в рамках европейского проекта «Прометей». За этим названием скрывается не только имя известного мифологического героя, но и аббревиатура английской фразы, которая переводится так: «Программа европейского уличного движения высокой эффективности и беспрецедентной безопасности».

Программа «Прометей» представляет собой совместный проект, в котором участвуют ведущие европейские фирмы — «Ягуар», «СААБ», «БМВ». И тем не менее, киберводитель еще не создан, в то время как на самолетах и кораблях уже давным-давно существуют автопилоты и авторулевые. Почему?

Дело в том, что водить наземный транспорт намного сложнее, чем воздушный или морской. По существу автопилоту или авторулевому надо всего лишь поддерживать заданный человеком режим управления транспортным средством. Риск же того, что самолет или судно столкнется со встречным, весьма мал. Кроме того, за правильным курсом движения самолетов, кроме пилотов, присматривают еще и наземные диспетчеры.

Иное дело на оживленной улице. Здесь и автомобилей множество, и пешеходы то и дело появляются на проезжей части. Причем, не редкость нештатные ситуации, возникающие как из-за дождя или гололеда, так и из-за несоблюдения правил уличного движения некоторыми его участниками. Стало быть, главное умение, которым должен обладать киберводитель, — умение оперативно оценивать быстро меняющуюся дорожную обстановку, даже прогнозировать ее развитие, как это делает опытный шофер: «Вон тот лихач наверняка пойдет сейчас на обгон. А впереди знак, указывающий на крутой поворот. Сброшу-ка я скорость…»

При этом, как показали специальные исследования, водитель в течение секунды, а то и сотых долей ее перерабатывает огромное количество информации: оценивает интенсивность движения, состояние дороги, учитывает показания дорожных знаков и даже, кто сидит за рулем идущего рядом автомобиля — мужчина или женщина. Женщины, как говорит статистика, реже идут на явное нарушение правил дорожного движения. Зато от них гораздо чаще можно ожидать непредсказуемых действий в случае осложнения обстановки на дороге; то есть, говоря проще, женщины чаще впадают в панику.

В общем, когда ученые и инженеры лет десять тому назад попробовали реализовать алгоритмы поведения опытного шофера на практике, им понадобились сразу три мощные, быстродействующие ЭВМ (две основные и одна запасная) вместо одной головы и сеть различных датчиков, собирающих информацию — радаров, ультразвуковых сонаров и телекамер. Все это удалось разместить лишь в кузове огромного армейского грузовика. И что же?

Несмотря на все это, машина под управлением ЭВМ сумела проехать по ровной дороге около 500 м со скоростью… 6 км/ч. А потом все равно съехала в кювет.

Над этим «достижением» кибершофера вдосталь поиздевалась пресса. Но неудача не обескуражила создателей первого автоводителя. «Лиха беда — начало, — решили они. — Дорогу осилит едущий…» И продолжили свою работу, решая свою задачу поэтапно, шаг за шагом.

Если компьютер не может полностью контролировать дорожную обстановку, пусть сначала попробует контролировать сам автомобиль. Один мой знакомый, недавно вернувшийся из США, рассказывал:

— Едем по автобану — скоростному шоссе, на котором нет перекрестков. Скорость около 80 миль в час. А рядом с нами, по соседней полосе, что называется, колесо в колесо мчится другой автомобиль. Я удивился: в нашей машине за рулем молодой парень, в соседнем — дама весьма почтенного возраста. И надо же — жмет «на всю железку».

Сказал об этом водителю. Теперь уже удивился он: «А что тут такого? У меня компьютер, у нее — компьютер. Обоим задана скорость — 80 миль в час. Вот и движемся синхронно. А медленнее по автобану никто и не ездит…»

Кибернетическое устройство не похоже на человека-водителя.

Одно из первых автотранспортных средств, полностью управляемое электроникой.

Компьютер теперь также следит, чтобы при трогании с места все двери были закрыты, пассажиры и водитель были пристегнуты привязными ремнями. Ему же поручают контроль за исправностью основных агрегатов автомобиля. Он же следит, чтобы при нажатии на тормоз колеса все же вращались, предотвращая юз. В некоторых последних моделях уже нет привычных дверных замков — дверь отпирается… пальцем. Если приложить его к сенсорной пластине, компьютер сравнивает отпечаток пальца с эталоном и отпирает дверь при совпадении. Скоро, говорят, таким же образом будет кодироваться включение двигателя.

Еще одна обязанность компьютера — следить за окружающей обстановкой. Та же английская фирма «Ягуар», работающая в рамках программы «Прометей», испытывает три устройства. Первое — так называемая система улучшения видимости позволяет лучше видеть в тумане, в темноте, во время дождя. Для этого в автомобиле установлена инфракрасная камера, способная улавливать тепловые лучи от любого предмета — будь то нагретый двигатель или человек, корова, — находящегося впереди на расстоянии до 100 м. Таким образом возможность случайного наезда резко уменьшается.

Примерная схема обеспечения автомобиля необходимой информацией во время движения:

_{1 — данные от телекамеры заднего вида; 2 — данные об изменениях на трассе (погода, ремонт и т. д.); 3 — информация с навигационного спутника о текущих координатах автомобиля; 4 — ретрансляторы данных: 5 — антенна приемного устройства информации на автомобиле; 6 — данные о неожиданных изменениях на трассе (авария, обрушение моста).}

Аналогичная техника раньше использовалась на самолетах и танках для слежения за целями при плохой видимости. Теперь вот она пригодилась и в мирной жизни. Причем четкое синтезированное изображение окружающей обстановки должно быть отображено не только на дисплее, но и прямо на лобовом стекле, как это делается в современных истребителях.

Еще одна обязанность компьютера — следить с помощью ультразвуковых датчиков за расстоянием до идущих впереди и сзади автомобилей. Специалисты оценили: если эта дистанция близка к оптимальной, автомобиль расходует меньше бензина — впереди идущая машина «расталкивает» воздух, уменьшает аэродинамическое сопротивление, как в гонке за лидером. В то же время, при экстренном торможении использование компьютера уменьшает вероятность столкновения.

Постепенно перекладываются на компьютер и обязанности штурмана. Например, в Германии и других странах Западной Европы появились уже в продаже электронные карты. Вставляешь дискету в автомобильный компьютер, указываешь пункт назначения, и на карте тотчас высвечивается оптимальный маршрут движения.

При этом текущие координаты автомобиля киберштурман получает при помощи системы GPS прямо с навигационных спутников.

Так что, как видите, недалеко то время, когда киберводитель сможет водить автомобиль самостоятельно. А его хозяину останется, указав конечную точку маршрута, почитывать газету… Эксперты говорят, что такую картину на шоссе можно будет увидеть уже лет через десять. Пока же полным ходом идут испытания.

Так, с 2000 года сотрудники фирмы «Volkswagen» работают с роботом-водителем, прозванным Клаусом. У него три «руки», три «ноги», но… нет «головы»! Количество «ног» объясняется просто — по одной на каждую педаль.

С «руками» то же: одна включает зажигание, другая переключает передачи, третья рулит. Вместо головы робот оснащен тремя лазерными сканерами, стереокамерой, видео- и спутниковыми навигационными системами, а также радаром и устройствами для предотвращения столкновений. Все это подключено к электронному мозгу компьютера, помещающегося в багажнике автомобиля.

На испытательном полигоне Клаус уверенно заставляет микроавтобус описывать круги по трассе, благополучно избегает столкновения с препятствиями и не съезжает в кювет. Тем не менее, его создатели заявляют, что вряд ли мы увидим этого робота за рулем на шоссе; в лучшем случае, на его основе будут разработаны системы, которые помогут водителям избегать опасных ситуаций.

А вот специалисты из Аризонского университета, которые работают над совершенствованием самоуправляемого автомобиля «Vista» («Перспектива»), полагают, что их детище готово к самостоятельным рейсам. Радар на переднем бампере, видеокамера на ветровом стекле и множество датчиков собирают информацию в режиме реального времени и передают ее на центральный компьютер. Тот сопоставляет полученные данные и принимает решения, время от времени сверяясь с заложенной в память электронной картой: по тому ли маршруту движется автомобиль?

Предполагают, что скоро «Перспектива» и подобные ей машины будут работать как маршрутные такси между городами Тусон и Феникс в Аризоне. Именно здесь власти планируют открыть первую в США «интеллектуальную трассу».

С.НИКОЛАЕВ, инженер