كان البحث المُتواصل لتصميم السيارة المثالية ذاتية القيادة شائعًا منذ الأيام الأولى لتصنيع السيارات. بعد أكثر من قرن من الابتكار والحيل التكنولوجية المُتقدمة ، أصبح من المُمكن أكثر امتلاك سيارة يُمكنها قيادة نفسها ، حيث تعمل العديد من الشركات في مشاريع مُتعلقة بها على الطرق العامة بالفعل.
تُعتبر السيارات ذاتية القيادة واحدة من أكثر التقنيات الواعدة في القرن الحادي والعشرين فهي مُزوَّدة بأجهزة استشعار وأجهزة كمبيوتر تسمح لها بالقيادة دون تدخل بشري. حيث لديها القدرة على إحداث ثورة في طريقة السفر ، والعمل ، والعيش.
لكن كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة؟ وما مدى قربك من تحقيق أحلامك باستخدام السائق الآلي؟ تحقق من المدن الذكية والسيارات ذاتية القيادة: كيف يبدو مستقبل صناعة السيارات؟
ما هي السيارات ذاتية القيادة؟
كما يوحي الاسم ، فإنَّ السيارات ذاتية القيادة هي سيارات تستطيع استشعار بيئتها والتحكم في تحركاتها دون تدخل بشري. تتطلب معظم السيارات الحديثة ذاتية القيادة وجود سائق لتولي المسؤولية في حالات الطوارئ. خارج حالات الطوارئ أو المواقف التي تبدأ فيها السيارة في التصرف بشكل غريب ، من المُفترض أن تتعامل مع معظم القيادة دون أي شكل من أشكال تدخل السائق.
كيف تعمل السيارات ذاتية القيادة؟
تستخدم السيارات ذاتية القيادة مزيجًا من أجهزة الاستشعار والكاميرات لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للعالم من حولها. ثم يتم استخدام البرمجيات المتقدمة لاكتشاف السيارات والأشخاص والعقبات على الطريق ، مما يُمكِّن السيارة من قيادة نفسها بأمان مع اتباع قواعد الطريق.
تعمل العديد من الشركات على هذه التقنية ، وهذا يعني أنَّ هناك عدة طرق مختلفة لصنع سيارة ذاتية القيادة. هناك أيضًا مستويات مختلفة مخصصة للسيارات ذاتية القيادة بميزات مُختلفة.
يُعد حجز سيارة أجرة ذاتية القيادة من Waymo والركوب فيها من أسهل الطرق لتجربة سيارة ذاتية القيادة بنفسك ، ولكنك ستحتاج إلى أن تكون في أريزونا في أول رحلة لك عبر Waymo.
شرح مستويات السيارة ذاتية القيادة
معظم السيارات ذاتية القيادة في العالم ليست نماذج ذاتية القيادة بالكامل ، وهي تندرج تحت ستة مُستويات مختلفة من الأتمتة ، كل منها يقدم أتمتة أفضل من السابقة.
- لا تتمتع سيارات المستوى 0 بأي أتمتة أين سيكون السائق البشري مسؤولاً عن جميع مهام القيادة.
- تحتوي سيارات المستوى 1 على ميزات مساعدة السائق مثل المساعدة في الحفاظ على المسار أو التحكم التكيفي في ثبات السرعة ، ولكن السيارة يُمكنها القيام بمهمة واحدة فقط في كل مرة ، ويلزم وجود سائق بشري لقيادة السيارة.
- سيارات المستوى 2 لديها أتمتة جزئية. هذا يعني أنه يُمكنها التحكم في أشياء مثل التوجيه ، لكنها لا تزال تحتاج إلى قيادة بشرية. يُمكن للسيارة الجمع بين مُهمتين آليتين أو أكثر مثل التوجيه والتسارع في وقت واحد.
- تتمتع سيارات المستوى 3 بأتمتة مشروطة ، تكون السيارة قادرة على القيادة من النقطة أ إلى النقطة ب دون تدخل بشري ، ولكن فقط في ظروف معينة. لا يزال السائق بحاجة إلى الاستعداد لتولي المهمة في أي وقت لأن النظام سيطلب منه التدخل في المواقف الحرجة.
- تتمتع سيارات المستوى 4 بأتمتة عالية ، مما يُتيح للسيارة قيادة نفسها بالكامل داخل المناطق المسيجة جغرافيًا ولن تعمل بالضرورة في ظروف مناخية معينة..
- تتمتع سيارات المستوى الخامس بأتمتة كاملة ويُمكنها القيادة على الطرق العامة دون أي تدخل بشري ، قد لا تكون مُزوَّدة بعجلة قيادة أو دواسة فرامل.
تتطلب المستويات الثلاثة الأولى أن يتحكم السائق البشري في السيارة أثناء قيادتها ، بينما تتطلب المستويات الثلاثة المتبقية تفاعلًا بشريًا محدودًا أو معدومًا. يُعد كل مستوى من مستويات أتمتة المركبات علامة فارقة ، ولكن المستوى الخامس هو الأكثر إثارة وهو ما تعمل العديد من الشركات بجد لتحقيقه.
الأجهزة التي تُزوَّد بها السيارات ذاتية القيادة
والمُثير للدهشة أنَّ قيود الأجهزة ليست مشكلة كبيرة في مساحة السيارة ذاتية القيادة. من الناحية النظرية ، فإنَّ المُستشعرات الوحيدة التي تحتاجها لسيارة ذاتية القيادة لتعمل هي الكاميرات العادية ، مع المعالجة البرمجية التي تقوم بتحليل وتصور مُختلف البيانات التي يتم إلتقاطها. وبالطبع ، فإنه من الأكثر أمانًا استخدام مجموعة من أجهزة الاستشعار المُختلفة لمنح البرمجيات أكبر قدر مُمكن من المعلومات.
كيف تعمل LiDAR في السيارات ذاتية القيادة؟
تقيس مُستشعرات تحديد المدى عن طريق الضوء أو الليزر (LiDAR) العمق لإنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد دقيق لمحيط السيارة ذاتية القيادة. يتم تحقيق ذلك عن طريق إصدار ملايين نبضات الليزر كل ثانية وقياس الوقت الذي تستغرقه كل نبضة في الانعكاس. كلما زاد وقت الانعكاس ، زاد ابتعاد الكائن عن المُستشعر.
تُساعد هذه التقنية السيارة ذاتية القيادة على فهم بيئتها والأشياء المُحيطة بها. يشمل ذلك المباني والأشخاص والحيوانات ، بالإضافة إلى كل شيء آخر تمر به السيارة. في يوم صاف ، تُعتبر LiDAR كل ما تحتاجه السيارة للتنقل في بيئات المدينة المُزدحمة. ومع ذلك ، ينخفض أداؤها بسبب المطر أو الضباب ، ولهذا السبب لا يُمكن للسيارات ذاتية القيادة الاعتماد على LiDAR كنوع المُستشعر الوحيد. تحقق من ما هي تقنية LiDAR وكيف تعمل؟
كيف يعمل الرادار في السيارات ذاتية القيادة؟
يؤدي الرادار دورًا مشابهًا لدور LiDAR في السيارات ذاتية القيادة. بدلاً من إصدار أشعة الليزر ، فإنه يصدر موجات راديو ويقيس الانعكاسات من الأشياء من حولك. لا يزال الهدف هو فهم البيئة المُحيطة بالسيارة.
تتمتع مستشعرات LiDAR بدقة أكبر 10 مرات من الرادار ، لكن الرادار لا يتأثر بالظروف الجوية السيئة. أجهزة استشعار الرادار أرخص أيضًا من أجهزة استشعار LiDAR.
كيف تعمل الكاميرات المرئية في السيارات ذاتية القيادة؟
تستخدم شركات مثل Waymo من Google مزيجًا من LiDAR والرادار والكاميرات العادية لمصفوفات أجهزة الاستشعار الرئيسية. من ناحية أخرى ، اختارت Tesla الاستثمار بالكامل في الكاميرات العادية والبرمجيات المُتقدمة للتنقل في الطرق بشكل مُستقل.
كانت تقنية التعرف على الوجه موجودة منذ فترة طويلة ، على الرغم من أنها تستخدم في الغالب على الهواتف الذكية وحلول الأمان المُتقدمة. مع السيارات ذاتية القيادة ، يتمثل الهدف في الارتقاء بها إلى المستوى التالي ، من خلال التعرف على الأشياء التي تعتمد على تعلم الآلة ، واكتشاف المباني والسيارات والأشخاص وكل شيء آخر حول سيارتك.
أجهزة استشعار أخرى في السيارة ذاتية القيادة
غالبًا ما يكون الرادار و LiDAR والكاميرات العادية هي المُستشعرات الرئيسية في السيارة ذاتية القيادة ، لكن بعض السيارات لديها المزيد. تمنح الأجهزة الإضافية ، مثل أجهزة الاستشعار فوق الصوتية ، السيارة فهماً أكبر لمحيطها. وهذا يجعل من الممكن للسيارات ذاتية القيادة الاستجابة للإشارات غير المرئية ، مثل صوت صفارات الإنذار في سيارات الإسعاف.
“عقل” السيارة ذاتية القيادة
سواء كانت Tesla أو Waymo أو أي نظام آخر للسيارة ذاتية القيادة ، فإنَّ كل هذه السيارات تحتاج إلى كمبيوتر مركزي أو “عقل” لمعالجة البيانات التي تُوفرها أجهزة الاستشعار الخاصة بها. تُعد منصة Drive AGX من Nvidia مثالًا رائدًا على ذلك ، لكن بعض الشركات المُصنِّعة للسيارات تختار تطوير هذا النوع من التكنولوجيا داخل الشركة. تحقق من مُقارنة بين Model X و Model Y من Tesla: الاختلافات الرئيسية.
البرمجيات وراء السيارات ذاتية القيادة
يُعد إنشاء برنامج وظيفي للسيارة ذاتية القيادة أحد أكبر التحديات التي تُواجه الشركات المُصنِّعة. من السهل نسبيًا إنشاء برنامج يستخدم إشارات الطريق وبيانات الموقع الجغرافي لاتباع الطرق الحديثة. ولكن ماذا يحدث إذا مرت سيارة أخرى أمامك أو انطلق حيوان في الطريق؟
الطرق ليست أماكن يُمكن التنبؤ بها. يجب أن يكون برنامج السيارة ذاتية القيادة قادرًا على الاستجابة لمجموعة كبيرة من المواقف المُختلفة ، والتي يستحيل برمجة العديد منها مسبقًا.
الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة في السيارات ذاتية القيادة
يقع الذكاء الاصطناعي في صميم صناعة السيارات ذاتية القيادة. في جوهرها ، تهدف السيارات ذاتية القيادة إلى محاكاة العقل البشري أثناء القيادة ، مما يعني أنه يجب أن تكون قادرة على اتخاذ القرارات بناءً على مجموعة كبيرة من المُتغيِّرات. يتضمن ذلك تجاوز التقاطعات والتحقق من إشارات الطرق التي تشكل جزءًا من الطريق ، جنبًا إلى جنب مع المركبات والأشخاص والعوائق الأخرى التي عادة ما يكون السائق العادي على دراية بها.
سوف يستغرق البشر وقتًا طويلاً جدًا لإنشاء قواعد بيانات وخوارزميات تتعرف تمامًا على كل شيء على الطريق. بدلاً من ذلك ، تستخدم الشركات المُصنِّعة مثل Tesla تعلم الآلة لتدريب الخوارزميات الخاصة بها وتحسينها.
يجب أن تبدأ خوارزميات تعلم الآلة الموجودة في السيارات ذاتية القيادة ببعض البيانات الأساسية ، لكن جزءًا كبيرًا من تعلمها يتم على الطريق. هذا ما يجعل من الأهمية بمكان أن تتمكن الشركات من اختبار سياراتها على طرق حقيقية ، ولكن هذا يعني أيضًا أنَّ السيارات ذاتية القيادة ستتحسن كلما زادت قيادتها.
إنَّ خروج أحد المشاة أمامها هو حالة اختبار جيدة لتعلم الآلة في السيارة ذاتية القيادة. السيارة لديها عدة خيارات في هذا السيناريو ؛ يُمكنها محاولة الالتفاف حول الشخص ، أو الضغط على الفرامل ومحاولة التوقف ، أو استخدام البوق لتنبيهه. ستتبع معظم السيارات ذاتية القيادة أسلوبًا نشطًا في التعامل مع مثل هذه العوائق ، مع استبعاد الخيار الأخير.
من هنا ، يجب أن تُقرر ما إذا كان من الأفضل الانحراف أو الضغط على الفرامل ، مع مراعاة أشياء مثل السرعة والمسافة وظروف الطقس ومجموعة متنوعة من العوامل البيئية الأخرى. إذا كان الانحراف سيجعل السيارة في مسار السيارات القادمة ، على سبيل المثال ، فمن المُحتمل أن تختار استخدام الفرامل.
يُساعد الفشل في الاستجابة بشكل صحيح والنجاح في الرد كما هو مُتوقع السيارة ذاتية القيادة على تعلم كيفية معالجة المشكلات المُماثلة في المستقبل. من الناحية المثالية ، تتم مشاركة هذه البيانات بين السيارات ذاتية القيادة لضمان تحسينها معًا.
برمجيات السيارات ذاتية القيادة الأخرى
إلى جانب الذكاء الاصطناعي ، هناك الكثير من البرمجيات الأخرى المُضمَّنة خلف الكواليس في سيارة ذاتية القيادة. تُساعد أنظمة رسم الخرائط GPS السيارة على التنقل في الطرق بدقة ، بينما تضمن أنظمة مراقبة السائق أنَّ الشخص الذي يقف خلف عجلة القيادة مركّز ، حتى في وضع القيادة الذاتية.
تتبع كل شركة سيارات ذاتية القيادة أسلوبًا مختلفًا في التعامل مع البرمجيات ، وهذا يعني أنه من النادر بالنسبة لها أن تكون مُنفتحة بشأن كيفية عمل أدواتها. تحقق من أهم أنظمة مُساعدة السائق المُتقدمة في السيارات.
هل السيارات ذاتية القيادة آمنة؟
من العدل التشكيك في سلامة السيارات الحديثة ذاتية القيادة ، لا سيما مع القائمة المُتزايدة للوفيات والإصابات المُرتبطة بالقيادة الذاتية. كما يمكنك أن ترى من انتشار أنظمة مراقبة وعي السائق في العديد من السيارات ذاتية القيادة ، حتى الشركات المُصنِّعة لها تعرف أنها ليست مثالية بعد.
ولكن هذا ليس نقطة. لا يزال أمام السيارات ذاتية القيادة طريق طويل لتقطعه. هذا يعني أن عشاق السيارات المُستقلة يحتاجون إلى الانتظار لفترة أطول قليلاً للحصول على سيارة يتحكم فيها الذكاء الاصطناعي والتي تقود نفسها والتي ستكون قادرة على الوصول إليك في أي مكان. يُمكنك الإطلاع الآن على قرصنة شواحن السيارات الكهربائية: هل يجب أن تكون قلقًا؟
