Вулицями Берклі обережно пробирається автомобіль із лазерним сенсором на даху та камерами з усіх боків. Він майже не викликає ажіотажу. На каліфорнійських шляхах уже перестали бути дивиною навіть безпілотні машини: понад 100 таких авто проходять випробування там на дорогах загального користування. Але в цій машині сидить справжній водій: Джордж (так автівку назвали в берлінській картографічній компанії HERE, що належить BMW, Audi й Daimler) не їздить самостійно. Він збирає дані, які допоможуть автономно пересуватись іншим машинам.
За кожну секунду руху високоточний GPS-приймач на даху Джорджа по 10 разів фіксує географічну широту, довготу й висоту над рівнем моря точки, у якій машина перебуває на відповідний момент. Система відстежування руху по 100 разів фіксує никання, тангаж і крен. Лазерний сканер обчислює відстань від авто до близько 600 тис. різних точок: дерев, бордюрів, будинків тощо. Водночас чотири камери через кожні 6 м роблять панорамний 360-градусний знімок на 96 мегапікселів. За один день такого катання можна назбирати понад 100 гігабайтів даних. На їх основі HERE складає деталізоване тривимірне зображення маршруту Джорджа (у цифровій картографії такі зображення називаються HD-мапами).
Кілька років тому деякі автовиробники сподівалися, що безпілотні автомобілі зможуть орієнтуватися під час руху за допомогою мап із низькою роздільною здатністю, адже до їхніх послуг сучасні навігаційні пристрої та програми, які вказують маршрут покроково. Решту мали робити сенсори. Наприклад, якщо на дорозі є чітка розмітка, візуальні сенсори можуть безпечно утримувати автомобілі на потрібній смузі руху і навіть розрізняти суцільні або пунктирні лінії. Але повністю автономна машина повинна працювати безпечно в усіх ситуаціях. «Щоб просто залишатися на своїй смузі, мапа не потрібна», — каже Джон Рістевскі, який у HERE обіймає посаду з амбіційною назвою «віце-президент з картографування реальності». «Утім, їдучи п’ятисмуговою магістраллю, ви маєте знати, на котрій зі смуг перебуваєте, які з них можна безпечно перетнути і в якому конкретно місці з’явиться з’їзд».
Читайте також: На зарядці
Біда в тому, що дорожня розмітка може стиратись або ховатися під снігом. А сучасні лазерні системи сенсорного вимірювання відстаней у таких умовах не завжди працюватимуть точно. Адже лідари підсвічують ціль лазерним променем і вимірють час, за який світло повертається до джерела. Радар працює приблизно так само, тільки з радіохвилями. У автомобілях лідари й радари діють у радіусі близько 50 м, але їхня точність може значно зменшуватися під час дощу або коли об’єкти перекриті автомобілями, що рухаються попереду. Навіть найрозумніший автомобіль, їдучи на швидкості, звичній для автомагістралей, може «бачити» лише на півтори секунди перед собою. А HD-мапи допомагають машинам помічати повороти й розв’язки далеко за межами дії сенсорів.
Іще важливішою для автономного транспорту є здатність точно визначати місце свого перебування; кількаметрова похибка може завести авто на інший бік дороги. Комерційні GPS-системи можуть помилятись у радіусі до 5 м, але в районах висотної забудови — аж до 50 м, а в тунелях узагалі не працюють. А в HD-мапи можуть вбудовуватися так звані локалізаційні шари, які через взаємодію з різними сенсорами забезпечуватимуть орієнтування автомобіля в просторі з точністю до кількох сантиметрів. У HERE зараз власне експериментують із такими нашаруваннями. Один шар, наприклад, фіксує об’єкти на зразок мостів, дорожних знаків та огорож зі знімків, зроблених автомобілем-картографом, і порівнює їх із тими, що їх «бачать» власні камери безпілотного авто.
Нідерландська фірма TomTom, яка виробляє навігаційне обладнання, відмовилася від такого підходу через його ненадійність. «Нам здається, що моделювання реальності з точністю до кожної опори моста, надто чутливе до змін усіх цих об’єктів», — каже один із віце-президентів фірми Пітер Гіллегот-Вергаувен. Проблеми можуть виникнути, наприклад, щойно спиляють дерево, або коли змінюються пори року. TomTom натомість створює «глибинну мапу» за допомогою лідарів на своїх автокартографах. Ця система постійно записує конкретні форми й відстані у придорожньому ландшафті, але не ідентифікує окремих об’єктів. У схожий спосіб створює свій локалізаційний шар Google, яка вже давно випробовує автономні машини. І HERE теж тестує систему, яка за допомогою штучного інтелекту розпізнає об’єкти з даних від камер та лідарів. Але незалежно від підходу всі три компанії заявляють, що нині вони в змозі забезпечити орієнтування безпілотного автомобіля на дорозі з точністю до 10–20 см.
У деяких компаніях-автовиробниках, зокрема Nissan, Ford, Kia й Tesla, вважають, що технології безпілотного керування будуть готові уже до 2020-го. Volvo планує вже наступного року запропонувати повністю автономні автомобілі 100 водіям. Усе це змушує якомога швидше картографувати світ із високою роздільною здатністю ще до того, як автомобілі без водіїв почнуть виїжджати із салонів. Отож HERE має кількасот «колег» Джорджа, які картографують мільйони кілометрів доріг за рік у 32 країнах. А TomTom — 70 автомобілів на автомагістралях і важливих шляхах Європи та Північної Америки. Японська картографічна фірма Zenrin, яка частково належить Toyota, особливо активно працює в Азії.
Читайте також: Шляхетне «сімейство»
Одна з найбільших проблем — аналіз і обробка даних від такої великої кількості машин. За словами Рістевскі, у HERE спочатку вхідні дані з лідарів перевіряли люди. Вони ж таки в редакторських програмах, схожих на «Minecraft для мап», перетворювали їх на цифрові моделі. Але вилучення даних уручну відбувалося страшенно повільно, і тепер компанія розробила алгоритми машинного навчання, щоб автоматично знаходити об’єкти на кшталт дорожньої розмітки або країв тротуару. Системи штучного інтелекту від HERE можуть розпізнавати дорожні знаки та сигнали світлофора зі знімків Джорджа. Після цього люди оновлюють і коригують результати, перевіряючи їх на помилки.
Але дані Джорджа починають застарівати відразу після того, як їх отримано. Нове будівництво, дорожні роботи або зміна обмеження швидкості можуть призвести до того, що автопілот послуговуватиметься небезпечно застарілою мапою. Автомобілі-картографи регулярно повертаються до великих міст, як-от Сан-Франциско, але більшість опрацьованих ними автошляхів повторно фотографувати можуть у найкращому випадку раз на рік. Часткове вирішення проблеми — так звані дані зондування: цифрові сліди мільйонів людей, які користуються для навігації смартфонами й автомобільними інтернет-системами. HERE щодня отримує близько 2 млрд таких груп даних. Деякі з них надходять із пристроїв з ОС Windows. Інформація збирається й анонімізується, щоб зберегти конфіденційність. Вона ж таки дає HERE змогу швидко виявляти суттєві зміни, як-от перекриття автошляхів. Колись, на думку Рістевскі, безпілотні авто самі оновлюватимуть власні мапи. Безпілотники Google роблять це вже зараз: вони вміють виявляти й повідомляти про дорожні конуси та ремонтників у жилетах підвищеної видимості. А все тому, що в Google не тільки більше безпілотних автомобілів на шляхах, ніж у будь-якого автовиробника, а й доступ до навігаційних даних із 1,5 млрд телефонів та інших пристроїв на базі Android.
Що більше нових автомобілів матиме елементи «розумного керування», як-от автоматичне гальмування, контроль смуги руху та обгін, то дужче вони наближатимуться до цілковитої автономії. А HD-мапи існуватимуть не лише для автомобільних шляхів. І HERE, і TomTom збирають дані для низьковисотної авіації (про лінії електропередач, мости, дерева, споруди висотою до 15 поверхів). Нею можуть послуговуватись і дрони. Саме тому компанія Amazon, яка планує використовувати безпілотні літаки для доставки товарів, веде перемовини про купівлю частини акцій HERE.
© 2011 The Economist Newspaper Limited. All rights reserved
Переклад з оригіналу здійснено «Українським тижнем», оригінал статті опубліковано на www.economist.com