از اغاز دهه ۲۰۰۰ می بود که مفهوم اتومبیل‌های خودران در رسانه‌ها نقل شد؛ یقیناً تاریخچه خودروهای خودران زیاد طویل‌تر از آن است که تصورش را می‌کنید. در نوشته امروز دیجیاتو، نگاهی به تاریخچه ماشین‌های خودران می‌اندازیم. اگر می‌خواهید با آینده صنعت حمل‌ونقل جهان آشنا شوید، تا آخر نوشته با ما همراه باشید.

از تخیل تا حقیقت

همانند رمان‌های علمی-تخیلی «ژول ورن»، ایده خودروهای خودران از قبل‌های دور در ذهن انسان‌ها وجود داشته است. از نخستین روزهایی که خودروها اتفاق‌ای عمومی در سطح شهرها شدند، انسان‌ها تمایل داشتند سطحی از خودمختاری را در اتومبیل‌هایشان توانایی کنند. هم‌زمان با تخیل مصرف‌کنندگان و روزنامه‌نگاران، مخترعان نیز به‌أنبال راهکارهایی برای خودران‌کردن اتومبیل‌ها می‌گشتند.

یقیناً محدودیت‌های فناوری گسترش خودروهای خودران را تا قرن بیست‌ویکم به تأخیر انداخت. تا روزگار ما که پیشرفت‌های دیدنی در گسترش حسگرها، هوش مصنوعی دانا این چنین پردازش سریع محاسبات به پشتیبانی کامپیوترها، به مخترعان اجازه داده‌اند سطوح مختلفی از خودمختاری را در اتومبیل‌ها اجرا کنند. یقیناً گسترش سیستم‌های خودران هم چنان ادامه دارد و خودروهای کاملاً جدا گانه تا این مدت به خیابان‌ها نرسیده‌اند.

تاریخچه خودروهای خودران در مرحله های گوناگون تاریخی

نخستین جرقه‌های تشکیل اتومبیل خودران بعد از جنگ جهانی اول، در دهه‌های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ میلادی، زده شد. نخستین خودروهای خودران را شرکت آمریکایی جنرال موتورز گسترش داد. این خودروها در واقع اصلاً خودران نبودند! بلکه خودروهایی بودند که با کنترل رادیویی از دور هدایت می‌شدند؛ به‌گفتن‌دقیق‌تر، نخستین خودروهای خودران اتومبیل‌های کنترلی در مقیاس بزرگ‌تر بودند.

در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی، نخستین قدم‌های واقعی در جریان گسترش خودروهای خودران برداشته شد. در این دهه‌ها، محققان صنعت خودروسازی اغاز به منفعت گیری از سیستم‌هایی کردند که با سیم‌های مغناطیسی کار می‌کرد. این سیم‌ها در قسمت‌های گوناگون ماشین تعبیه شده بودند و می‌توانستند برخی عملکردها را خودکار انجام بدهند. ازآنجایی‌که هیچ سیستم هوش مصنوعی در این دوران عملیاتی نشده می بود، نخستین سیستم‌های خودران آنالوگ فقط در محیط‌های آزمایشگاهی می‌توانستند فعالیت کنند؛ به‌عبارتی خودروهای خودران دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ فقط می‌توانستند در محیطی تعیین‌شده حرکت کنند.

تاریخچه خودروهای خودران در دوران انقلاب رایانه‌ها

این حالت تا دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ ادامه داشت؛ وقتی که انقلاب کامپیوترها دنیا را به لرزه درآورد. بعد از گسترش شبکه‌های کامپیوتری در این دوران، تحقیقات جدیدی درمورد گسترش خودروهای خودران در مراکز نظامی اغاز شد. نخستین کاربران جدی خودروهای خودران ارتش‌ها بودند.

ارتش آمریکا دهه ۱۹۹۰ جستوجو اتومبیل خودرانی می بود که بتواند بدون نیاز به راننده و هراس کشته شدن او نیروها و لوازم را بین نقاط گوناگون صحنه جنگ جابه‌جا کند. این پروژه در ارتش آمریکا با نام ALV (Autonomous Land Vehicle) یا وسایل نقلیه خودران زمینی شناخته می‌شد و دانشگاه کارنگی ملون نیز در گسترش آن سهم داشت. پیشرفت‌های دیدنی این پروژه علتشد نخستین خودروهای خودران واقعی به مفهوم امروزی تشکیل شوند. دانشگاه کارنگی ملون سال ۱۹۹۵ اتومبیل خودران و آزمایشی خود به نام Navlab 5 را معارفه کرد که ۹۸ درصد امور رانندگی در آن خودران انجام می‌شد.

اروپایی‌ها گسترش را تجاری اغاز می‌کنند

در قاره اروپا، آن سوی اقیانوس اطلس، پروژه گسترش خودروهای خودران از ابتدا تجاری اغاز شد. خودروسازان اروپایی با همکاری دانشگاه‌های این قاره، ابرپروژه‌ای به نام پرومتئوس را راه‌اندازی کردند. پرومتئوس یکی از شخصیت‌های اساطیری یونان باستان می بود که می‌توانست آینده را پیش‌بینی کند. پروژه تشکیل خودروهای خودران اروپایی موسوم به پرومتئوس بین سال‌های ۱۹۸۷ تا ۱۹۹۵ میلادی اجرا شد. نتیجه این پروژه تدوین استاندارد امروزی برای سیستم‌های پشتیبانی‌راننده فعال یا ADAS است. این پروژه به خودروهای اروپایی اجازه داد رانندگی خودران در اتوبان‌ها با شدت‌های زیاد را توانایی کنند.

با ورود به قرن بیست‌و‌یکم و پیشرفت‌های فناوری، شدت گسترش خودروهای خودران نیز افزایش یافت. ابتدای دهه ۲۰۰۰، در سال‌های ۲۰۰۴، ۲۰۰۵ و ۲۰۰۷ سری مسابقات DARPA Grand Challenge برگزار شد. در این مسابقات، تیم‌هایی از دانشگاه‌های گوناگون و شرکت‌های خودروسازی وجود داشتند. مقصد این مسابقات گسترش خودروهای خودران ایده‌آل می بود که بتوانند در همه مسیرها فعالیت کنند.

نقش گوگل در تاریخچه خودروهای خودران

سال ۲۰۰۹، گوگل پروژه گسترش ماشین خودران خود را اغاز کرد. این پروژه بعدها با نام وایمو شناخته شد. پروژه گوگل از ابتدا روی گسترش خودروهای کاملاً خودران یا سطح پنجم فعالیت می‌کرد. این پروژه ابتدا هدفی دورازدسترس به نظر می‌رسید اما امروزه به رویدادی مرسوم تبدیل شده است.

از دهه ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰، باوجود کوششهای زیاد، جهش بزرگ در تاریخچه خودروهای خودران از سال ۲۰۱۰ به سپس رقم خورد. در این دهه خودروسازان بزرگ همانند تسلا، مرسدس بنز، بی‌ام‌و، ولوو و جنرال موتورز اندوخته‌های هنگفتی را به شرکت‌های فناوری تزریق کردند تا سیستم‌های خودران بهتری گسترش یابد؛ برای مثال فورد سهام شرکت Argo AI را در اختیار گرفت و جنرال موتورز استارتاپ کروز (Cruise) را خرید.

تسلا و قابلیت خودران معروفش

جهش مهم در تاریخچه خودروهای خودران وقتی رقم خورد که تسلا قابلیت خودران کامل یا (FSD) را در خودروهایش معارفه کرد. این فناوری پیشرفته به راننده اجازه می‌داد با نظارت حداقلی، کنترل اتومبیلش را به سیستم‌های هوش مصنوعی بسپارد. این سیستم‌ها تا این مدت به نظارت راننده نیاز دارند و نهادهای ایمنی ماشین اجازه منفعت گیری کامل از آنها را نمی‌دهند، یقیناً برخی مالکان تسلا کاملاً خودران از اتومبیل‌هایشان منفعت گیری می‌کنند.

دهه ۲۰۱۰، شرکت‌های خودروسازی اغاز به آزمایش خودروهای خودران خود در جاده‌های عمومی کردند تا مجوز تردد را از دولت‌های گوناگون بگیرند. در همین دوران، مفهوم «تاکسی روباتیک» یا روبوتاکسی نیز نقل شد. ابتدا شرکت‌های وایموو و کروز این مفهوم را نقل کردند اما اکنون تسلا نیز به این جریان مدام است. این خودروها تاکسی‌هایی کاملاً خودران می باشند که بدون راننده مسافران را جابه‌جا می‌کنند.

چالش‌های مهم پدیدار خواهد شد

با آخر دهه ۲۰۱۰ و ورود به دهه ۲۰۲۰، چالش‌های مهم در تاریخ خودروهای خودران آشکار شدند. تعداد بسیاری از سیستم‌های خودران به آن اندازه که تبلیغات می‌شد، دقیق و بی‌نقص نبودند. تصادف‌های رانندگی تعداد بسیاری در این دهه رقم خورد که علت آن کارکرد آشفته و خطاهای پیش‌بینی‌نشده سیستم‌های خودران می بود. یقیناً چالش‌های فرد دیگر نیز در راه بودند.

با تلاش برندهای گوناگون برای گسترش انواع گوناگون سیستم‌های خودران، دولت‌ها تصمیم گرفتند قوانینی برای محدودکردن این سیستم‌ها اجرا کنند. در تصمیم‌گیری سیستم‌های خودران در شرایط پیچیده نیز چالش‌های فنی وجود دارد. از نظر دیگر، روال شرکت‌ها نیز با هم متفاوت است. برخی خودروسازان به‌سمت گسترش سیستم‌های خودران کامل، سطح ۴ و ۵، می‌روال و گروه فرد دیگر از خودروسازان جستوجو از بین بردن ایرادات و تکامل نسل ۲ و ۳ این سیستم می باشند.

از طرف دیگر، اخبار مثبتی نیز به گوش می‌رسد. پیشرفت‌های سخت‌افزاری به معارفه سنسورهای لیدار، رادارهای تازه و حسگرهای اولتراسونیک منجر شده‌اند. این حسگرها اطلاعات بیشتری از محیط حوالی ماشین در اختیار سیستم خودران می‌گذارند. هم‌زمان پیشرفت‌های نرم‌افزاری نیز به گسترش الگوریتم‌های یادگیری عمیق یا  (Deep Learning) هوش مصنوعی منجر شده است. این الگوریتم‌ها می‌توانند تحلیل بهتری از داده‌ها، اشیای پیرامونی و تعامل با انسان‌ها فراهم بیاورند.

چند نوع سیستم خودران داریم؟

انجمن مهندسان ماشین (SAE) استانداردی جهانی برای سیستم‌های خودران تدوین کرده است که شامل ۵ سطح می‌شود. این طبقه‌بندی از صفر اغاز می‌شود و تا سطح ۵ ادامه دارد. با افزایش رقم، مقدار دخالت سیستم خودران زیاد تر و نیاز به نظارت انسان کمتر می‌شود.

سطح صفر یا غیر خودران

زیاد تر خودروهای مرسوم که در بازار ایران می‌بینیم، در این سطح قرار می‌گیرند. در خودروی با سیستم خودران سطح صفر، همه فعالیت‌ها بر مسئولیت راننده است و او مسئول همه جنبه‌های رانندگی است. حتی امکان پذیر ماشین به سنسورهای پارک تجهیزباشد اما به‌علت نبوده است سیستم اتوماسیون، این ماشین در سطح صفر قرار می‌گیرد.

سطح اول یا دستیارهای پشتیبانی راننده

در این سطح یکی از قسمت‌های ماشین به طور خودران کنترل می‌شود. سیستم خودران در این سطح کنترل فرمان یا شدت ماشین را برعهده می‌گیرد. در سطح یک راننده هم چنان مسئولیت نظارت بر محیط را برعهده دارد. به گفتن مثال اگر اتومبیل شما به کروز کنترل تطبیقی یا رادار نگهدارنده بین خطوط تجهیزباشد، اتومبیل شما یک ماشین خودران سطح ۱ محسوب می‌شود.

سطح دوم یا  سیستم خودران محدود

در این سطح، سیستم خودران گسترش یافتهتر است و کنترل چند قسمت ماشین را هم‌زمان در اختیار می‌گیرد. در سطح دوم، راننده هم چنان باید بر محیط اطراف نظارت کند و آمادگی دست‌گرفتن کنترل ماشین را داشته باشد. سیستم‌های خودران سطح دوم به «سیستم‌های پیشرفته پشتیبانی‌راننده» یا (ADAS) معروف‌اند. این سیستم‌ها در زیاد تر خودروهای تازه و امروزی یافت خواهد شد. اتوپایلوت تسلا یا سوپرکروز کادیلاک مثال‌هایی از سیستم خودران سطح دوم محسوب خواهد شد. این سیستم‌ها می‌توانند اتومبیل را در بزرگراه‌ها هدایت کنند اما راننده باید دستان خود را روی فرمان نگه دارد.

سطح سوم یا سیستم خودران کامل در شرایط خاص

سطح سوم سیستم‌های خودران را اتوماسیون مشروط می‌نامند. علت این نام‌گذاری کارکرد سیستم‌های خودران سطح سوم است. این سیستم‌ها در شرایط خاص برای مثالً برخی بزرگراه‌ها می‌توانند رانندگی را کاملاً خودکار انجام بدهند. در این حالت، نیازی به نظارت مداوم راننده بر جاده نیست اما در شرایطی، همانند بارندگی شدید یا ترافیک سنگین، راننده باید کنترل ماشین را به دست بگیرد. سیستم مرسدس بنز درایو پایلوت که سامانه‌ای آزمایشی و محدود است، جزو سیستم‌های خودران سطح سوم محسوب می‌شود.

سطح چهارم یا خودمختاری سطح بالا

در سطح چهارم از خودروهای خودران، محدوده عملیاتی تعیین‌شده برای ماشین تعریف شده است. این محدوده (ODD – Operational Design Domain) یا محدوده عملیاتی طراحی‌شده نام دارد. در این محدوده، ماشین می‌تواند همه عملیات رانندگی را کاملاً خودکار و بدون دخالت راننده انجام دهد. با خروج از محدوده عملیاتی ایمن، ماشین متوقف می‌شود تا راننده کنترل را در دست بگیرد. سیستم‌های تاکسی رباتیک، همانند وایمو یا کروز، از سیستم‌های خودران سطح چهارم می باشند. این سیستم‌ها در مناطق جغرافیایی خاص و بر پایه شرایط آب‌وهوایی کاملاً آرام بدون وجود راننده می‌توانندن فعالیت کنند.

سطح پنجم یا خودمختاری کامل

در این سطح، ماشین می‌تواند در همه شرایط، هر نوع آب‌وهوایی و جاده‌ای، بدون وجود راننده یا پشتیبانی او رانندگی کند. در این سطح، نیازی به وجود راننده انسانی نیست و خودروها حتی نیازی به پدال و فرمان نیز ندارند. این سطح بیشترین رده خودمختاری است. اکنون هیچ سیستم سطح پنجم خودران تجاری معارفه نشده است.

جمع‌بندی تاریخچه خودروهای خودران

تاریخچه سیستم‌های خودران مشخص می کند این سامانه‌ها، همانند دیگر اختراع‌‎های بشری، به‌مرور زمان درحال پیشرفت‌اند. به نظر می‌رسد دوران انقلابی این سیستم‌ها قبل است و اکنون خودروسازان باید روی بهبود کارکرد سامانه‌ها تمرکز کنند. هم‌زمان با این نوشته، چالش‌های فنی، قانونی و اجتماعی نیز به خودروسازان سختی می‌آورد. باوجوداین، خودروسازان در آینده تغییراتی بنیادین در سیستم حمل‌ونقل خودروها به نمایش خواهند گذاشت که امکان پذیر اکنون دور از حقیقت به نظر برسد.

سؤالات متداول