سیستم هوشمند خودران

تغییرات بزرگی در صنعت اتومبیل دنیا در حال رخ دادن است: ماشین های خودران یک پس از دیگری و با هدف ایمن تر نمودن حمل و نقل وارد خیابان ها می شوند. از همین رو، رویای آینده ای همراه با این وسایل نقلیه که از مدت ها قبل در ذهن انسان شکل گرفت، ظاهرا در حال تحقق است.

طی سال های اخیر، جمع کثیری از مهندسان صنعت خودروی دنیا، موفق شدند که با ممارست و پیگیری خود مشکل ساخت این نوع ماشین ها را حل کرده و با کوچک تر کردن مقیاس این تکنولوژی قابلیت هایش را به میزان چشم گیری وسعت ببخشند.

American Wonder

در اوت سال ۱۹۲۵ میلادی، فرانسیس هودینا سفری را به سرتاسر خاک آمریکا آغاز کرد تا ماشینش را که توسط رادیو کنترل می شد در معرض دید عموم قرار دهد. این ماشین American Wonder یا شگفتی آمریکایی نام داشت و نمایش آن در نیویورک سیتی با جنجال های خبری فراوانی روبرو شد.

راننده این ماشین در خودروی دیگری که پشت سر آن حرکت می کرد نشسته بود و با استفاده از امواج رادیویی فرمان، کلاچ، ترمز و دنده های آن را کنترل می کرد. البته ایمنی، اصلی ترین خصوصیت مطرح شده برای آن ماشین نبود و حتی یک بار، عملکرد نامناسبش باعث شد به اتومبیل کناری که پر از خبرنگار و عکاس بود برخورد نماید.

با این همه هودینا دلسرد نشد و همچنان به سفرش ادامه داد تا تکنولوژی مذکور را در معرض دید عموم قرار دهد. گفتنی است که برخی به خاطر ترجمه اشتباه انجام شده از مقاله تایمز این ماشین را Linrrican Wonder می خواندند.

بزرگراه آینده

در سال ۱۹۳۹ میلادی، جنرال موتورز نمایشگاهی تحت عنوان Highways & Horizon’s را برگزار کرد و در آن محصولات آینده نگرانه متعلق به دهه ۱۹۶۰ میلادی را در معرض دید عموم قرار داد.

در این نمایشگاه بزرگراه های خودکار همراه با برج های کنترل رادیویی و همچنین ماشین هایی که در لاین های دیوار کشی شده حرکت می کردند به نمایش گذاشته شدند.

خودروی مفهومی Firebird II که در سال ۱۹۵۶ میلادی ساخته شد در اصل نخستین تلاش جنرال موتورز برای محقق ساختن دیدگاهش در مورد ایمنی خودرو و سیستم های هدایت خودکار ماشین بود. در سال ۱۹۵۸ میلادی، Firebird III رونمایی شد و در همان زمان هم جنرال موتورز و هم سازمان رادیویی آمریکا آزمایشاتی را روی بزرگراه های خودکار به انجام رساندند.

در مورد جنرال موتورز باید بگوییم که این شرکت با استفاده از کابل هایی که در بستر زمین قرار داده شده بودند پالس های الکترونیکی را برای گیرنده های کار گذاشته شده در داخل  این خودروها ارسال می کرد.

سیستم های هوشمند رهگیری

در سال ۱۹۶۶، تیمی از محققین مرکز هوش مصنوعی موسسه تحقیقاتی استنفورد کار توسعه ماشینی به نام شِیکی را آغاز کردند که می توانست در محیط های جهان واقعی مسیریابی کند. این سیستم البته هیچگاه به سطح جاده ها راه پیدا نکرد و تا ابد پشت درهای بسته باقی ماند با این همه، حسگرها و نرم افزار طراحی شده برای آن در قیاس با انواع مشابه جزو بهترین ها بودند.

خطای انسانی

در سال ۱۹۷۱ آزمایشگاه تحققیات جاده ای انگلستان از انجام پروژه ای مشابه به سازمان رادیویی آمریکا و جنرال موتورز خبر داد. در آن پروژه، ماشین ها به سیستم های الکترونیکی-مکانیکی «هدایت خودکار» مجهز می شدند که در واقع راحتی رانندگی در اتوبان را با ایمنی سفرهای ریلی تلفیق می کرد.

اسلید پینویر از آزمایشگاه تحقیقات جاده ای انگلستان در مقاله ای که همان سال در نشریه New Scientist and Science Journal منتشر کرد اعلام داشت که این سیستم صد برابر نسبت به یک راننده انسانی ایمن تر است.

حرکت مبتنی بر دوربین

در سال ۱۹۷۷ میلادی، تیمی از محققین آزمایشگاه تحقیقات مهندسی Tsukuba یکی از نخستین ماشین های خودرانی که از دوربین برای تشخیص خط های سفید سطح خیابان استفاده می کرد را ساختند.

در سال ۱۹۸۳ میلادی، یکی از پروژه های دارپا که در قالب برنامه وسیع تری به نام محاسبات استراتژیک انجام می گرفت پژوهشی تحت عنوان وسایل زمینی خودکار را با محوریت سیستم های خودکار انجام داد.

آن وسیله در اصلی نوعی «درون» زمینی نظامی بود که با استفاده از دوربین (و سپس راهکارهای رهگیری محاسباتی) مسیر خود را شناسایی می کرد و تلاش داشت که به خودمختاری کامل در حرکت دست پیدا کند.

دید پویا

پرفسور ارنست دیکمنز از دانشگاه der Bundeswehr Munchen کار توسعه «دید [کامپیوتری] پویا» و ماشین های خودران را در دهه های هفتاد و هشتاد میلادی آغاز کرد. او بودجه خود را از EUREKA Prometheus (یک پروژه توسعه و تحقیق اروپایی که با هدف بهبود ایمنی جاده ها کلید خورده بود) دریافت کرد و به همراه تیمش چندین نمونه تجربی از ماشین های خودران را طراحی کرد.

نخستین موفقیت چشمگیر آفای دیکمنز VaMP نام داشت که در سال ۱۹۹۳ و ۹۴ میلادی ساخته شد. در این پروژه یک خودروی مرسدس ۵۰۰ SEL (مرسدس بنز یکی از شرکای این پروژه بود) به تعدادی دوربین و حسگر مجهز گردید تا بتواند به صورت آنی به محرک های محیطی واکنش نشان دهد. این ماشین با موفقیت و به صورت خودکار توانست ۱۰۰۰ کیلومتر از یک اتوبان با ترافیک معمولی را از طریق همین سیستم طی کند.

پردازش سیار

در سال ۱۹۸۶ میلادی، دانشگاه کارنگی ملون بررسی سیستم های رهگیری خودکار را در دستور کار خود قرار داد. Navlab 1 یکی از دستاوردهای محققین این دانشگاه بود که در آن پنل یک شورولت با پنج سری از تجهیزات کامپیوتری پر شد تا ماشین بتواند در بیشینه سرعت ۲۰ مایل بر ساعت حرکت خود را کنترل نماید.

در گام بعدی یک خودروی اهدایی Pontiac Tran Sport مدل سال ۱۹۹۰ که ۵ سال از عمرش می گذشت مورد استفاده قرار گرفت. این ماشین که Navlab 5 نام گرفت با استفاده از سیستم رهگیری پیشرفته پرتابلش می توانست برآوردهایی در مورد موقعیت خود انجام دهد، هدایت فرمان را بر عهده بگیرد و ایمنی سفر را تامین نماید.

اصلاح مقرون به صرفه

دانشگاه های پارما و پاویدا در ایتالیا با استفاده از بودجه ای که از EUREKA Prometheus دریافت کردند پروژه ای به نام آرگو را کلید زدند. این ماشین همچون بسیاری از نمونه های ساخته شده قبلی، دارای نوعی دید پیرامونی بود؛ بدان معنا که از تعدادی دوربین برای تشخیص محیط پیرامونی اش بهره می گرفت.

در سال ۱۹۹۸ میلادی این ماشین موفق شد ۲۰۰۰ کیلومتر را در سفری به نام MilleMiglia in Automatico. طی کند. سخت افزار ارزان قیمت و سیستم مبتنی بر دوربین آن نشان داد که طرح های کم هزینه مبتنی بر داده های ورودی بصری می توانند در دنیای واقعی نیز موفق ظاهر شوند.

چالش های زمینی دارپا

در سال ۲۰۰۴ میلادی، دارپا برای تحقق ایده ماشین های خودران نخستین تلاش خود به نام گرند چلنج یا چالش بزرگ را کلید زد. در آن سال، هیچ تیمی نتوانست مسیر تعیین شده در بیابان Mojave را با استفاده از وسایل ساخته شده خود به انتها برساند. اما در سال ۲۰۰۵ میلادی، تیم شرکت کننده از دانشگاه استنفورد با ماشین خود به نام استنلی موفق شدند مسیر را به پایان برسانند.

این ماشین برای حرکت، به ابزارهایی فراتر از دوربین مجهز شده بود که از آن جمله می توان به لیزر های مادون قرمز، سیستم های راداری برای مشاهده بردهای طولانی، حسگر جی پی اس، و چند مادربرد پنتیوم ام اشاره نمود.

رانندگی شهری

سه سال بعد از برگزاری نخستین گرند چلنج، دارپا رقابت خود را از بیابان به یک منطقه شهری انتقال داد. این بار تیم شرکت کننده از دانشگاه استنفورد دوم شد و تیم Tartan Racing هم جایگاه نخست را به خود اختصاص داد. یکی دیگر از برندگان این رقابت هم دانشگاه کارنگی ملون بود که با حمایت جنرال موتورز، Caterpillar و بسیاری دیگر توانست به این موفقیت دست پیدا کند.

ماشین های شرکت کننده در این مسابقه باید در تمام طول مسیر به صورت خودکار حرکت می کردند و در عین حال با اتومبیل های دیگری که در مسیر بودند هم برخورد نمی کردند و مراقب تابلوها، موانع و ترافیک های انسانی هم می بودند.

در جستجوی جاده ها

در سال ۲۰۰۹ میلادی، گوگل که دیگر اتومبیل های شرکت کننده در چالش دارپا را حمایت می کرد، پروژه ماشین خودران خودش را کلید زد.

این اتومبیل ها وارد خیابان های مجاور به ساحل اقیانوس آرام شدند و در سال ۲۰۱۰ میلادی ۱۴۰ هزار مایل را در نوردیدند. ماشین های خودران گوگل همزمان پشتیبانی و حمایت مهندسان را نیز داشتند (که بسیاری از این افراد برندگان رقابت های سال ۲۰۰۵ و ۲۰۰۷ دارپا بودند) و از ویدئو، رادار و لیزر برای مسیریابی خودکار خود استفاده می کردند.

چالش بین قاره ای

در سال ۲۰۱۰ میلادی، تیم VisLab که سیستم دوربین خود را در اختیار خودروی آرگو قرار داده بود، یک چالش میان قاره ای را کلید زد. در این رقابت چهار ماشین خودران از ۹ کشور مختلف دنیا از جمله ایتالیا و چین عبور کردند و در جریان مسیر ۱۳ هزار کیلومتری خود چالش های رانندگی بیشماری را پشت سر گذاشتند.

گفتنی است که همه سیستم های رهگیری به خدمت گرفته شده در این ماشین ها انرژی مورد نیازشان را از پنل های خورشیدی دریافت می کردند و یک ابزار جانبی واقعا پایدار و سودمند را برای ماشین های کنونی به نمایش گذاشتند.

شاتل هوشمند

یک شرکت رباتیک فرانسوی به نام  Induc دستگاهی به نام ناویا شاتل را تولید کرد که در واقع نوعی وسیله نقلیه خودران است و بیشتر در پارک ها و کمپ ها کاربرد دارد تا اتوبان ها. این وسیله قادر است که مسیرهای ممنوعه را یاد بگیرد و با استفاده از حسگرهای LIDAR خود موانع را در حین حرکت با بیشنیه سرعت ۱۳ مایل بر ساعت تشخیص دهد.

گفتنی است که نسخه دیگری از این ماشین هم اکنون در انگلستان در دست ساخت است که به آن Meridian گفته می شود. این ماشین در اصل بخشی از یک پروژه حمایت شده از سوی دولت است که با هدف بهبود اتومبیل های خودران کلید خورده.

حمل و نقل زیبا

در سال ۲۰۱۴ میلادی، گوگل از طرح های خود برای تولید ماشین های خودران کوچک خبر داد و در سال ۲۰۱۵ میلادی نخستین نمونه از این ماشین ها برای رانندگی آزمایشی تولید گردید. مسافران این خودروها صرفا کافی است که در صندلی عقب بنشینند و از سفر خود لذت ببرند چراکه هیچگونه فرمانی در داخل کابین آنها در نظر نگرفته شده.

ماشین آینده در امروز

مرحله بعدی در تولید اتومبیل های خودران توسط جمعی از خودروسازان مطرح دنیا در حال شکل گیری است. برای نمونه ماشین مفهومی مرسدس بنز F015 امسال رونمایی گردید که اگر خاطرتان باشد فضای داخلی آن مملو از نمایشگر است و صندلی هایش هم قابلیت چرخش در کابین لوکس آن را دارند.

جگوار-لندروور در حال حاضر در حال مطالعه و توسعه‌ی خودرو‌های آفرود خودران هستند. اما این شرکت برنامه‌های ویژه‌ی دیگری برای توسعه‌ی خودرو‌های خودران معمولی نیز دارد.

بخش جگوار این شرکت اخیرا اعلام کرده است که کاروانی متشکل از ۱۰۰ خودروی خودران را در جاده‌های شهری آزمایش خواهد کرد. این برنامه طی چهار سال اجرا خواهد شد. جگوار در قدم اول سیستم‌های ارتباطی خودرو با خودروها و خودرو با زیرساخت‌های شهری را آزمایش خواهد کرد و سپس به بررسی تکنولوژی‌های دوربین‌های استریو خودرو در کنار تکنولوژی‌های خودران می‌پردازد. سیستم‌های نام برده در نهایت به صورت مشترک و در کنار یکدیگر در خودروهای جگوار لندروور به کار خواهند رفت.

اولین قابلیتی که جگوار در برنامه‌ی چهار ساله‌ی خود توسعه‌ی آن را آغاز می‌کند، با نام Roadwork Assist شناخته می‌شود. این سیستم با استفاده از دوربین‌های استریو، نقشه‌ای سه بعدی تهیه می‌کند که خودرو با استفاده از آن از عملیات‌های در حال اجرا روی جاده‌های مطلع شود. بدین ترتیب خودرو به راننده در خصوص بخش‌هایی از جاده که تحت عملیات بازسازی قرار دارند، اخطار‌های لازم را می‌دهد. تونی هارپر مدیر تحقیق و توسعه‌ی جگوار در خصوص این سیستم گفت که در مرحله‌ی اول توانایی اطلاع‌رسانی به راننده را دارد و پس از توسعه‌ی بیشتر امکان کنترل خودرو و هدایت آن به بخش‌های دیگر جاده را به صورت خودکار، دارد.

یکی دیگر از تکنولوژی‌های در حال توسعه‌ی جگوار Safe Pullaway‌ نام دارد. این تکنولوژی نیز از دوربین‌های تعبیه شده در خودرو بهره می‌برد تا از برخورد بین خودرو‌ها در ترافیک‌های سنگین و هنگام پارک جلوگیری کند. این سیستم به صورت پیاپی محیط اطراف خودرو را بررسی می‌کند و در صورت وجود مانعی که راننده از آن بی‌خبر است و احتمال برخورد وجود دارد، به صورت خودکار خودرو را متوقف و آن را هدایت می‌کند.

در نهایت نیز باید به تکنولوژی جدید جگوار با نام Over the Horizon Warning اشاره کرد. این سیستم از تکنولوژی ارتباط خودرو‌ها با یکدیگر استفاده می‌کند. این تکنولوژی می‌‌تواند به رانندگان اطلاعات ارزشمندی از شرایط موجود اعم از وجود اشیایی در جاده، ترافیک سنگین و ترمز شدید خودروی مقابل بدهد. توسط این تکنولوژی، خودرویی که در حال ترمزگیری است، به خودرو‌های پشتی خود سیگنال مخصوصی ارسال می‌کند و آن‌‌ها را از شرایط خود مطلع می‌کند تا برخوردی بین آن‌ها شکل نگیرد. یکی دیگر از کاربرد‌های این تکنولوژی برای خودروهای اورژانس اعم از پلیس و آمبولانس است. بدین ترتیب این دسته از خودرو‌های می‌‌توانند بدون نیاز به فعال کردن آژیر، حضور خود را به خودروهای مقابل اطلاع بدهند تا آن‌‌ها به صورت خودکار لاین مربوطه را خالی کنند. این تکنولوژی می‌تواند به خدمات رسانی نیرو‌های دولتی کمک شایانی بکند.