Automatisoidut autot

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Junior 2, automatisoitu Volkswagen Passat Stanfordin yliopiston pihalla

Automatisoitu auto, usein myös itseohjautuva auto tai robottiauto, on auto joka on kokonaan tietokoneen ohjaama, erotuksena kauko-ohjatusta autosta. Tietokone käsittelee antureista tulevaa tietoa ja tekee sen perusteella kaikki ohjaamisen vaatimat päätökset, mukaan luettuna reitin valinta, ohitukset, risteysalueelle ryhmittymisen ja äkilliset jarrutukset yllättävien esteiden eteen tullessa. Anturit ovat mm. kameroita, kiihtyvyysantureita, mikrofoneja ja lidar-sensoreita.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Testiradoilla itseohjautuvat autot ovat toimineet jo 1960-luvulla, jolloin Englannin Berkshiressa demonstroitiin tekniikkaa käyttäen muun muassa hydraulisesti kontrolloiotavaa Citroën DS autoa. Testiradan tiehen oli upotettu kaapeli, jonka auton edessä ja takana olevat sensorit pystyivät havaitsemaan. Auto kulki luotettavasti lähes 130 km/h nopeudella myös lumisella ja jäisellä kelillä. Automaatinen ohjaus todettiin testeissä ihmiskuskia tarkemmaksi. Ongelmia tekniikassa kuitenkin oli. Autoa ei saatu esimerkiksi vaihtamaan kaistaa.[1][2]

1980-luvulla itseohjautuvat autot osasivat jo liikkua normaaleilla autoteillä. Esimerkiksi Saksassa Ernst Dickmannsin tutkimusrymä rakensi auton, joka pystyi kulkemaan 96 km/h nopeudella, kun tiellä ei ollut muuta liikennettä.[3] 1990-luvun loppupuolella tekniikka oli jo kehittynyt sille tasolle, että useissa tutkimusprojekteissa itseohjautuvilla autoilla voitiin ajaa moottoriteillä muun liikenteen seassa ilman ihmisen apua.[4]

Autonomisia ajoneuvoja olivat myös vuonna 2004 Marsiin laskeutneet mönkijäluotaimet Spirit ja Opportunity, jotka kulkivat osan matkastaan Mars-planeetan pinnalla automaattisesti ja osan matkasta osittain kauko-ohjatusti.

Nykytilanne ja tulevaisuuden näkymät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Useilla suurilla valmistajilla on itseohjautuvia autoja testi- ja kehitysvaiheissa.

Monet yritykset kuten General Motors, Volkswagen, Audi, BMW, Volvo ja Google ovat alkaneet testata autonomisia autoja. Osa testeistä on tapahtunut yleisillä teillä siten että ohjaamossa matkustaja on ollut jatkuvassa valmiudessa puuttua toimintaan. Kehittelevistä yhtiöistä vain osa on autoyhtiöitä jotka tähtäävät alusta asti autonomisiksi tehtyjen autojen suunnitteluun ja toisaalta ainakin yksi yhtiö tähtää autonomisuuden jälkiasentamiseen olemassa oleviin automalleihin.

Yleisillä teillä käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alueet, joilla saa jo jollain tavalla käyttää robottiautoja julkisilla teillä:[5]

  1. Nevada, Yhdysvallat
  2. Florida, Yhdysvallat
  3. Kalifornia, Yhdysvallat
  4. Michigan, Yhdysvallat
  5. Singapore

Lähes kaikilla alueilla maailmassa tarvitaan lakimuutoksia jos automatisoituja autoja otetaan käyttöön yleisillä teillä. Nevadan edustajainhuone USA:ssa on ensimmäinen joka otti kantaa asiaan ja kuskittomat autot hyväksyttiin vuonna 2011. Kalifornian osavaltiossa vastaava laki hyväksyttiin vuonna 2012. Ihmiskuskin on kuitenkin varalta istuttava kuljettajan paikalla.[6]

Vuonna 2013 automatisoitujen autojen testikäyttö oli sallittua useissa Yhdysvaltojen osavaltioissa. Lisäksi Singaporessa on sallittu kokonaan autonomisten joukkoliikennevälineiden liikkua liikenteen seassa.[7]

Autonomisilla autoilla on ajettu muun liikenteen seassa yhteensä jo noin miljoona testikilometriä ilman ainuttakaan auton aieuttamaa onnettomuutta.[7]

Suomessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sovelto-yrityksen käynnistämän Suomi 2.0 -ohjelman osana useiden suurien kaupunkien, Sitran sekä liikenne- ja viestintäministeriön asiantuntijoiden johdolla pyritään edistämään henkilö- ja tavaraliikenteen siirtymistä robottien ohjaukseen ja kaksinkertaistamaan henkilötyön keskimääräinen tuottavuus Suomessa vuoteen 2030 mennessä. Mahdollisiksi säästöiksi arvioidaan jopa 10 miljardia euroa vuoteen 2030 mennessä.[5] [8]

Eduskunnan tulevaisuusvaliokunta arvioi itseohjautuvien autojen tulevan sarjatuotantoon vuosien 2018-2020 välillä. Henkilöautojen automatisoituminen Suomessa aiheuttaisi kyseisen tutkimuksen mukaan arviolta 10-20 miljardia euroa säästöjä vuodessa. Myös tavaraliikenteen automatisointi saavuttaisi merkittäviä säästöjä, esimerkiksi kymmeniä tuhansia henkilötyövuosia ja kansalaisten arjessa säästämä aika nousisi helposti sataan miljoonaan tuntiin. [7] Muutos tulee olemaan suuri myös kotitalouksien rahankäytössä, sillä suuri osa suomalaisten kansallisvarallisuudesta on kiinni autoissa. Pelkästään henkilöautokannan kustannus on joka vuosi 20 miljardia euroa.[9]

Merkittävä yhteiskunnallinen keskustelu ja eduskunnan aloitteellisuus robottiautojen hyödyntämisessä ovat kuitenkin Suomessa puuttuneet. Selontekoa erityisesti robottiautojen merkityksestä ja mahdollisuuksista ei ole teetetty tai käsitelty eduskunnassa.

Tulevaisuuden ennusteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Eksperttijäsenet IEEEssä ovat arvioineet että jopa 75% kaikista ajoneuvoista ovat autonomisia vuoteen 2040 mennessä.[10]
  • Navigant Research ennustaa että autonomiset ajoneuvot tulevat asteittain saamaan suosiota markkinoilla seuraavien kahden vuosikymmenen aikana ja vuoteen 2035 mennessä autonomisten ajoneuvojen myynti saavuttaa 95,6 miljoonaa autoa vuosittain, joka on 75% kaikkien kevytajoneuvojen myynnistä.[11]
  • ABI Research ennustaa että aidosti itseään ajavat autot toteutuvat vuoteen 2020 mennessä ja että vuosittain 10 miljoonaa uutta tällaista autoa ajaisi Yhdysvaltojen teille vuoteen 2032.[12]
  • PricewaterhouseCoopers ennustaa liikenneonnettomuuksien vähenemistä 10-kertaisesti, kun Yhdysvaltain autokanta putoaa 245 miljoonasta vain 2,4 miljoonaan.[13]
  • KPMG LLP ja Center for Automotive Research (CAR) ennustavat parannuksia tuottavuuteen ja energiatehokkuuteen sekä liiketoimintamalleihin.[14]


Tekniikka[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Stereonäkö- ja muut konenäköalgoritmit ohjelmiston tärkeimpänä havaitsevana osana, selvittäen etäisyyksiä karkeasti, pintojen kaltevuuksia ja pintojen etäisyysjärjestyksiä. Vaatimuksista riippuen myös erilaisia tekstuurin- ja hahmontunnistusalgoritmeja voi olla käytössä, tosin joillain syrjäseuduilla kuten aavikolla, jäällä tai jäätiköllä ei välttämätöntä.

Osa ohjelmiston toiminnasta vastaa navigaattorien toimintaa kun satelliittipaikannus on käytettävissä. Toisaalta, ajava tietokone helpottaa itsenäisen satelliiteista riippumattoman suunnistustoiminnon käyttöä.

Yhdistäminen liikennetelematiikka järjestelmiin antaa erityisiä etuja yksittäiselle autolle ja toisaalta liikennejärjestelmän toiminnalle vaikka vain muutama prosentti autoista olisi automatisoituja.

Ohjauspäätöksiin tarvittavan systeemin voi jaotella kerroksiin abstraktiotason mukaan:

  • kamerat ja muut sensorit

laskentaa ohjelmistossa ja ehkä myös erikoislaitteistossa:

  • kuvan tulkinta 3D mallin muodostamiseksi ja tunnistettujen kohteiden ja pintatyyppien sijoittaminen malliin.
  • ohjausmahdollisuuksien määrittely, pinta jolle on fyysisesti mahdollista ajaa.
  • Tavoite ajolinjasta näköpiirissä olevalla pinnalla, perustuen edelliseen ja myös määränpäähän. Tämä on ylin taso.

Ohjaustavoitteet ja -päätökset lähtevät valumaan omassa hierarkiassaan alas, kunnes saavutetaan konkreettinen taso, kuten sytytystulpat ja pyörien kulmat.

Kuvan tulkinta voi vaatia niin paljon laskentaa, että erikoistettu prosessori on tarpeen, vastaavalla tavalla kuin 3D-grafiikan tuottamisessa käytettävät näytönohjaimet ja niiden GPU:t. Itse asiassa joissain näytönohjaimissa on openCL valmius, joka mahdollistaa niiden käytön myös tässä.

Autonomian jälkiasennus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Joihinkin etenkin vanhempiin automalleihin autonomisuuden jälkiasentaminen on mahdollista vain asentamalla myös uusia sähkömoottoreita. Uudemmissa autoissa on elektroninen ohjaus, joka mahdollistaa erillisen yhtiön jälkiasennettavan tietokoneen liittämisen suoraan elektroniikan kautta.

Ajoneuvojen viestintäjärjestelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ajoneuvoviestintäjärjestelmissä autot ja tiensivussa olevat yksiköt ovat viestintäverkon solmuja. Joissain suunnitelmissa on suunniteltu käytettäväksi 5,9 Gigahertzin taajuutta 75 megahertzin kaistanleveydellä.

Täysautomaattinen käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Täysin autonomisessa käyttömoodissa auton pitää pystyä siirtymään ennalta määrättyyn pisteeseen ilman erityistä infrastruktuuria, liikennesääntöjä rikkomatta, turvallisesti, tehokkaasti ja ajaen kohteliaasti muita tien käyttäjiä kohtaan. Auton tavoitteena voi olla yhden pisteen saavuttamisen sijasta myös tietyissä pisteissä käynti ohjelmiston itse määrittelemässä optimaalisessa järjestyksessä, saattueen osana oleminen, tiestön kartoittaminen / paikkojen tutkiminen ja itsensä evakuointi vaara-alueelta turvalliselle alueelle.

Kadut ja tiet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaduilla ja teillä on pystyttävä tulkitsemaan liikennemerkkejä ja liikennevaloja.

Järjestelmät jotka nojaavat valmiiseen infrastruktuuriin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

On pohdittu ja kokeiltu tarkkojen paikannusjärjestelmien liittämistä suoraan tien yhteyteen, siten että auto tietäisi sijaintinsa suhteessa tien reunoihin ja muihin autoihin vain infrastruktuurin kautta. Tämä tapa on hylätty.

Pelkkä kuskia avustava käyttötapa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuski voi esimerkiksi vain kommunikoida kosketusnäytöllä, nappuloilla tai suullisesti "vasemmalle", "oikealle", "suoraan" tai "pysähdy". Tai tietokoneen tehtävä voi vastata lentokoneen kakkospilottia siten, että tietokone puuttuu ajamiseen vain vaaratilanteissa kuten äkkijarrutusta vaativissa esteen eteen tulemisissa.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. John Reynolds: Cruising into the future The Telegraph (verkkolehti). 26.5.2001. Viitattu 4.12.2013. (englanniksi)
  2. Rob Waugh: How the first "driverless car" was invented in Britain in 1960 Yahoo! News. 17.6.2013. Viitattu 4.12.2013. (englanniksi)
  3. Geschichte des Autonomen Fahrens Autonomes Fahren -verkkosivut. Viitattu 4.12.2013. (saksaksi)
  4. Chloe Albanesius: Google Car: Not the First Self-Driving Vehicle PC Magazine (Verkkoversio pcmag.com). 11.10.2010. Viitattu 4.12.2013. (englanniksi)
  5. a b Talouselämä: "Robottiautot tulossa Suomen suurkaupunkeihin - "Nevada ja Kalifornia sallivat jo" ", julkaistu 8.1.2013, luettu 20.1.2014
  6. Tuomas Linnake: Kalifornia nyökkää itsestään ajaville autoille digitoday. 31.8.2012. Viitattu 4.12.2013.
  7. a b c Linturi R., Kuusi O., Ahlqvist A.: Suomen sata uutta mahdollisuutta: radikaalit teknologiset ratkaisut (pdf) (sivut 18-19 ja 91, ISBN 978-951-53-3514-2 (nid.) ISBN 978-951-53-3515-9 (PDF)) Eduskunnan tulevaisuusvaliokunnan julkaisu 6/2013. Viitattu 4.12.2013.
  8. Sovelto, tiedote: Julkinen liikenne robottien ohjaukseen. Julkaistu 8.1.2013. Luettu 20.1.2014.
  9. Suomen Kuvalehti: "Kotiovelle tilattavat robottiautot voivat vapauttaa ihmiset autoriippuvuudesta" Julkaistu: 2.6.2013 Luettu: 20.1.2014
  10. Look Ma, No Hands! 2 September 2012. ieee.org. Viitattu 6 September 2013.
  11. Autonomous Vehicles Will Surpass 95 Million in Annual Sales by 2035 21 August 2013. navigantresearch.com. Viitattu 6 September 2013.
  12. Self-driving cars could be a decade away 5 September 2013. dailycamera.com. Viitattu 6 September 2013.
  13. Look Mom, No Hands! February 2013. emarketing.pwc.com. Viitattu 6 September 2013.
  14. Self-drivng cars: The next revolution 5 September 2013. kpmg.com. Viitattu 6 September 2013.