8 фактов о беспилотных автомобилях от эксперта «Яндекс.Такси»

Журналист «Медузы» Султан Сулейманов прокатился по московским улицам на автомобиле Teddy (машины в компании называют в честь героев «Мира Дикого Запада») и поговорил с Дмитрием Полищуком, руководящим разработкой беспилотников в «Яндекс.Такси» — о том, как это работает, можно ли собрать беспилотник дома, о том, чем беспилотное авто отличается от автопилота и способности беспилотников «предсказывать будущее».

Дмитрий Полищук

Автопилот и беспилотный автомобиль – это разное

— Тут существует некоторая путаница. Например, на машинах Tesla есть технология, которую производители называют «автопилотом». Она позволяет удерживать автомобиль в полосе и притормаживать перед впереди идущими машинами. Но это не «беспилотный» автомобиль. Все думают, что он сам ездит, а на самом деле он пока может ездить только по трассе, где нет светофоров и пешеходных переходов.

Есть пять «уровней беспилотности».

— Они определяют уровень автономности технологии. Суть в том, что самый низкий уровень — когда без водителя почти ничего не происходит, а самый высокий уровень — это, грубо говоря, когда машина без человека может перемещаться в условиях города.

Мы делаем уровень 5 — систему, которая в конечном итоге не будет требовать наличия водителя за рулем. Робота, который в условиях города будет полностью автономно перемещать машину из точки А в точку Б.

У беспилотника есть пять подзадач

— Первая — мы должны понять, где мы находимся и как мы ориентированы, куда мы смотрим. Это так называемая проблема локализации, когда нужно определить положение, причем сделать это нужно крайне точно. В нашем случае нам нужна сантиметровая точность.

Следующий шаг — нам нужно понять, что происхоит вокруг. Это так называемая задача восприятия. Нужно увидеть и классифицировать другие автомобили, увидеть пешеходов, велосипедистов, в общем, всех участников дорожного движения. Кроме того, есть разные препятствия, как регламентированные ПДД — например, конусы или отбойники, — так и не регламентированные — например, коробка, которую ветром сдуло с обочины, и она стоит и преграждает путь.

Дальше нужно спрогнозировать, что случится дальше. Куда этот автомобиль поедет, куда пойдет этот пешеход, переходит он дорогу или стоит? Это задача предсказания.

Следующий большой кусок — это задача планирования. Когда мы знаем, где мы, что вокруг нас и что случится дальше, и знаем, куда нам надо доехать, мы должны спланировать, собственно, наши действия. Автомобиль должен решить, что ему в следующие несколько секунд, точнее, миллисекунд, нужно делать — с учетом того, как он увидел и понял текущую дорожную ситуацию.

И последняя задача — это задача контроля, когда мы исполняем план, отдавая команды системам управления автомобилем.

У беспилотных авто и мобильных телефонов есть общая деталь

— Самый популярный сенсор, который используют для локализации беспилотных машин, есть в каждом телефоне — это GNSS-приемник, который принимает сигналы GPS, ГЛОНАСС, или, например, Beidou. Этот приемник дает машине только базовую информацию, а дальше в работу включаются расширения этой системы, которые позволяют скорректировать разные ошибки, возникающие из-за искажения сигналов в ионосфере и так далее. Проблема с GNSS в том, что она не надежна. Точность решения может снижаться до метров и даже десятков метров в зависимости от окружения. Если ехать в плотной городской застройке, где плохо видно небо — точнее, спутники, — то и погрешность будет очень высокой. А ведь в городе даже важнее точно понимать, где находишься, чем в поле, где меньше препятствий.

Способ, который мы наиболее активно используем, — лидарная локализация. Лидар в каждой точке пространства говорит нам, какие объекты находятся вокруг нас. Он сообщает машине «облако точек», отражений от всех таких объектов. Дальше машина строит специальную карту с учетом этих объектов и понимает, где находится — с сантиметровой точностью.

Беспилотник способен «предсказывать будущее»

— Между измерениями у нас накапливается какая-то история. За секунду происходит несколько десятков измерений, и на каждом шаге мы с помощью восприятия получаем, где какие объекты находятся. И зная, кто где был и куда он переместился за то время, которое прошло [между измерениями], предсказывается направление движения автомобилей и пешеходов (если мы говорим только о них).

Еще мы из карты берем знания о том, какие здесь правила дорожного движения. Понимая, что автомобиль, который движется нам навстречу, скорее всего, едет по полосе, мы можем предположить, что если дорога загибается, то и он будет поворачивать. При этом мы не исключаем вероятность того, что он не поедет по правилам.

А если мы зафиксировали пешехода, который идет по тротуару и направляется к переходу, можно предположить с определенной долей уверенности, что он собирается перейти дорогу и нужно затормозить, чтобы его пропустить.

Это один подход. Другой — мы просто копим большое количество знаний о том, как обычно ведут себя объекты во времени. И потом обучаем модель, которая со временем начинает предсказывать: если мы видим такую сцену, и в прошлый раз видели такую, что, скорее всего, случится дальше? Например, если модель видит машину, которая совершает странные движения, она сможет определить, собирается ли водитель ехать прямо или паркуется.

Перемещение беспилотника по городу без водителя запрещена законом

— Если у вас автомобиль эксплуатируется в городе, то по текущему законодательству за рулем обязательно должен быть водитель. Тут все в рамках закона. А на закрытом полигоне, где мы проводим эксперименты, машина может ездить сама, без водителя.

[В будущем] скорее всего, будут определенные требования к такого рода системам. Например, наличие телеуправления: когда система входит в аварийное состояние, не может сама справиться с ситуацией, понимает, что дальше ей никак не проехать. Машина остановилась, потому что, например, люди постоянно идут или кто-то занял всю дорогу. В этом случае она, наверное, должна будет посылать куда-то сигнал, к ней будет подключаться оператор, чтобы вырулить.

При этом важно понимать, что, по всей видимости, вначале будет поэтапное внедрение. Не случится же такого, что завтра выйдут новые ПДД и все — в городе можно будет ездить беспилотникам. Вначале появятся какие-то зоны, где они смогут ездить, и эти зоны будут с более-менее хорошей дорожной инфраструктурой, с легким трафиком.

Беспилотники увеличат эффективность трафика на дорогах

— Утопичная идея: если представить далекое будущее, где на дорогах только беспилотники, то эффективность дорожной инфраструктуры многократно возрастет. Она будет сильно безопаснее, чем сейчас. Во многих местах мы сможем сильно поднять скорости, и это по-прежнему будет безопасно. Какие-то перекрестки мы сможем сделать вообще нерегулируемыми, машины сами смогут договориться, кто когда проезжает. Это все чистый экономический плюс для города.

А еще нам не нужна будет парковка, потому что такой машине не надо стоять. После того как она меня высадила, она может поехать повозить кого-нибудь еще. Полезная утилизация автомобиля сильно бы возросла.

Построить беспилотник у себя в гараже можно, но

— Доработать автомобиль до возможности управлять им по проводу — реальная задача даже для энтузиаста в гараже. И решить ее можно по-разному. Можно поставить свои актуаторы, а можно подключиться к электронным блокам управления, понять их протокол и говорить им делать то, что ты хочешь.

Но если вы делаете это для своих целей, ради интереса, это одна история. А другая — если нужно сделать это надежно, чтобы машина ни в коем случае не вывернула руль на высокой скорости или не включила заднюю, когда она едет вперед. Вмешиваясь в систему управления, желательно минимизировать вмешательство. Иметь возможность контролировать автомобиль, но не нарушать встроенные в автомобиль системы безопасности.

Источник: «Медуза»