Всем привет, меня зовут Максим Гусев!

Я руководитель проекта в компании по разработке автономного транспорта, а так же студент ATU, Ирландия по Автономным ТС (магистерская степень).

Хочу рассказать Вам, почему роботы, беспилотники и любой автономный транспорт ещё не бороздят наши улицы и не вошли в нашу жизнь, но мы чаще и чаще начинаем он них слышать.

В 2022 году технология автономных наземных транспортных средств совершила скачок. Полномасштабные испытания коммерческого беспилотного такси стартовали в двух регионах Соединенных Штатов Америки и планируется начать в третьем. В данной статье рассмотрены основные препятствия в технических, социальных и правовых аспектах для автономных наземных транспортных средств на конец 2022 года. Барьеры были рассмотрены в связи с Целями устойчивого развития UN17 и их влиянием на потенциальное влияние на достижение этих целей. Периодические комплексные оценки технологии, барьеров и самого рынка позволяли увидеть текущую ситуацию на рынке и увидеть, как из года в год менялись барьеры. Понимание этих барьеров позволило снизить социальное недоверие и повысить осведомленность о преимуществах для потенциальных будущих клиентов, а также снизить влияние социологических барьеров.

Можно было бы взять цели РФ, вместо ООН, но к сожалению внятных целей в открытом доступе найти не удалось.

1. Введение или почему автономный транспорт важен!

По данным Национального департамента статистики Колумбии, доля людей, живущих за чертой бедности, в Медельине снизилась с 22% в 2010 г. до 14,3% в 2015 г. В 2010 г. в городе было совершено 1649 убийств, а в 2015 г. — 495. Официально общепризнанной причиной является то, что основным эффектом снижения бедности и преступности в городе стало внедрение новой доступной городской транспортной системы (фуникулера) в наиболее криминальных и менее доступных пригородах города (фавелах).

Однако системы городского транспорта, за исключением нескольких исключительных случаев, не являются самоокупаемыми и требуют пожертвований от правительства для покрытия эксплуатационных расходов (например, метро Санто-Доминго, Доминиканская Республика).

Эти примеры показали, как городские или сельские транспортные системы могут помочь в достижении целей ООН17 в области устойчивого развития, например, «ликвидация бедности (ЦУР 1)» и «уменьшение неравенства (ЦУР 10)», и могут быть реализованы даже при отрицательном прямом экономическом воздействии (отрицательный индекс прибылей и убытков).

Наиболее обсуждаемой, перспективной и ожидаемой технологией в сфере общественного и личного транспорта являются автономные транспортные средства. Если влияние транспортных систем является значительным, и даже отрицательный показатель возврата инвестиций (ROI) подходит для городских транспортных систем, почему автономная отрасль общественного транспорта не имеет широкой области коммерческих проектов?

В статье рассмотрена кривая адаптации Джеффри Мура и Эверетта М. Роджерса. Эта теория утверждает, что существует 5 разных получателей с разными потребностями и желаниями в отношении каждой услуги при знакомстве с новыми технологиями. Эти 5 сегментов: новаторы, ранние последователи, раннее большинство, позднее большинство и отстающие.

Городской общественный транспорт — это рынок B2G. Первый сегмент внедрения – 2,5% инноваторов. Если автор переносит кривую адаптации на количество правительств, то целевая аудитория — 5 стран. Это показывает, насколько сложной и взаимосвязанной задачей является внедрение автономных транспортных средств.

Эта статья, которуя я писал для института, поэтому она структурирована в формате научной статьи и делится следующим образом. Раздел II описывает технические барьеры. Раздел III посвящен законодательным барьерам, а раздел IV посвящен социологическим барьерам. Наконец, в разделе V рассматриваются выводы.

2. Технические барьеры

Технические барьеры сильно связаны со зрелостью технологии. Ни один из производителей автономных транспортных средств (OEM) в настоящее время не говорит, что их продукт готов на 100%. Новостей что есть проблемы только с законодательством или социальными аспектами. Это показывает, что технические барьеры существуют. Так давайте рассмотрим их более внимательно.

A. Уровень полноты безопасности (SIL)

Одним из признаков зрелой технологии является надежность и устойчивость продукта. Транспорт не может быть безопасным в 99/100 случаев, потому что каждая из проблем может привести к авариям и человеческим жертвам. К сожалению, ограниченные тесты рабочей области не являются решением. Ведь автономное наземное транспортное средство может провести тысячи часов в штатном режиме, так и не встретив критических моментов, но они всё равно есть. Кроме того, ограниченная операционная область (область применения) подразумевает, что неавтономные участники дорожного движения рискуют своей жизнью, чтобы найти моменты связанные с безопасностью. Этот подход неприменим. Однако ни одна система не надежна на 100%. Один из законов Мерфи гласит, что «если заранее устранить четыре причины возможных неприятностей, то всегда найдется пятая».

Уровень полноты безопасности (SIL) является наиболее применимой характеристикой для определения требований к функциям, связанным с безопасностью. Уровень полноты безопасности: это дискретный уровень (один из четырех возможных) для определения требований к полноте безопасности функций безопасности, которые должны быть отнесены к E/E/PE системам, связанным с безопасностью. Упрощенно: Уровень полноты безопасности — это мера производительности, требуемой от системы для поддержания или достижения состояния безопасности.

Чем выше уровень полноты безопасности, тем ниже вероятность того, что система, связанная с безопасностью, не сможет выполнять требуемые функции. Часто требуемый уровень полноты безопасности для функции, связанной с безопасностью, равен SIL4. Система должна показывать вероятность отказа от 10^-5 до10^-4.

Одним из наиболее распространенных способов достижения и сертификации SIL4 для программных продуктов и особенно для систем управления является разработка в двух отдельных группах с разными языками программирования для функций, связанных с безопасностью. Это делает продукт более стабильным и экономичным, но снижает выход на рынок автономных транспортных средств, поскольку увеличивается стоимость минимально жизнеспособного продукта (MVP).

В. Оценка основных функций беспилотников

Я взял технический отчет 001 «Концептуальная архитектура систем автоматизированного и вспомогательного вождения», выпущенный в апреле 2021 года Консорциумом автономных вычислений для транспортных средств, в качестве списка функций для среднего автономного транспортного средства. В статье основное внимание уделялось трем основным взаимосвязанным блокам (локализации и восприятию).

Наиболее взаимосвязанным блоком является локализация (процесс определения местоположения и ориентации эго-носителя).

Об этой теме была моя предыдущая статья, но мы базово пройдёмся по этой тебе ещё раз. В зависимости от применения и схемы работы локализацию можно разделить на 4 типа:

1. GNSS и IMU — сравнили GPS и счисление пути. Не эксплуатируется в тоннелях, подземных парковках. Точность в мегаполисе может достигать 10 метров или требуется дифференциальная система глобального позиционирования (DGPS).

2. Необработанные данные — сравнение необработанных данных датчика (облако точек) с картой HD. Требуются обновленные карты для рабочего домена и высокая мощность компиляции. Проблема с эксплуатацией зимой.

3. Обнаружение признаков — сопоставление неклассифицированного объекта с HD‑картой. Требуются обновленные несекретные карты для рабочего домена. Проблема с доменом с быстрой сменой окружения.

4. Обнаружение ориентиров — сравнение классифицированного объекта с HD‑картой. Требуются обновленные карты с метками для рабочего домена. Проблема с процессом обслуживания дорог.

Вторым наиболее взаимосвязанным блоком является восприятие (процесс обнаружения, классификации и отслеживания сущностей в видении эго-носителя).

Даже в 2021-2022 годах проблема с восприятием (обнаружение пешеходов и транспортных средств) существует. В этом случае не нужны доказательства существования проблем. К примеру, СМИ переполнены подобными новостями. Я проанализировал количество отчетов о столкновениях автономных транспортных средств Департамента транспортных средств штата Калифорния — 117 отчетов в 2021 году. Учитывая количество беспилотников - это всё ещё большое значение.

Кроме того, аппаратными элементами восприятия являются лидары, радары, камеры и ультразвуковые датчики. Этот тип элемента редко используется в функциях, связанных с безопасностью. Однако это требует другого уровня надежности и тестов для элементов. Иногда стоимость испытаний и получение сертификата омологации равна общей стоимости поставки по контракту.

Третьим наиболее взаимосвязанным блоком является человеко-машинный интерфейс (HMI — интерфейс для пассажиров в транспортном средстве, обеспечивающий вход в систему).

Любой интерфейс — это возможность для кибератак. Это требует множества действий, связанных с безопасностью, и рыночных стандартов кибербезопасности. В соответствии с этим требуется: более безопасный дизайн для уменьшения точек атаки, стороннее тестирование, внутренние системы мониторинга, сегментированная архитектура для ограничения ущерба от любого успешного проникновения и те же самые обновления программного обеспечения безопасности через Интернет, которые сейчас получают ПК.

3. Социальные барьеры

Социологический барьер тесно связан с принятием и поведением пользователей. В первой главе статьи обсуждалась кривая адаптации с их 5 сегментами пользователей новых технологий. Я выявил следующие социальные барьеры.

А. Цена

Вопрос стоимости ясен и максимально понятен. Автономный автомобиль имеет ту же архитектуру привода, что и пилотируемый наземный автомобиль, а также программное и аппаратное обеспечение для беспилотной функции. Увеличение стоимости понятно и ожидаемо, но преимущества для пользователя не ясны. Возможными преимуществами, по мнению экспертов, являются снижение аварийности, сокращение времени в пути, топливная экономичность и преимущества парковки. Например, на обычных дорогах топливная экономичность незначительна в процентах, однако стоимость обслуживания программной системы управления и уникальная архитектура для каждого OEM-производителя нивелируют преимущества и создают дополнительные риски. Значительное увеличение рынка и количества сделок позволит снизить OPEX (операционные затраты) и CAPEX (капитальные затраты), но не поможет с первоначальными продажами.

В. Этика

Если стоимость является наиболее понятным барьером, то этика неясна. Главный вопрос здесь заключается в том, что «поведение системы должно соответствовать этическим нормам общества»..

Приведём пример с известной этической проблемой с вагонеткой, но немного её модифицируем: «Автономное транспортное средство внезапно обнаруживает на перекрестке непредсказуемых пешеходов. Есть только 3 варианта: врезаться в 10 пешеходов на скорости 30 км, врезаться в 3 пешеходов на скорости 60 км или врезаться в бетонную стену на скорости 90 км».

Этический социальный стандарт предполагает выбор бетонной стены или выбор варианта, основанного на проценте выживания. Личная и общественная этика различны, и вариант с бетонной стеной для потенциального клиента скорее недостаток, чем особенность.

Добавляет накала разный менталитет. Исследования Массачусетского Института Технологий (https://www.moralmachine.net/) очень чётко это показывает. К примеру, Японские и Китайские пользователи предпочли в большинстве случаев сбить ребёнка вместо бабушки. А остальные страны наоборот. Это значит, что моральные нормы работают в разных странах по разному. (напишите в комментариях, прошли ли вы опрос на сайт и кого бы вы сбили).

С. Недоверие

Недоверие к этой подтеме связано с низким уровнем принятия технологии пользователями. Хороший пример — электромобили. Первый серийный электромобиль был выпущен в 1997 году (General Motors EV1). Однако в 2020 году электромобили составляли 0,7% от общего количества транспортных средств в мире. Более того, в годовом отчете Tracking Clean Energy Progress говорится, что глобальные продажи электромобилей удвоились до 6,6 млн единиц в 2021 году, что составляет около 9% всего автомобильного рынка.

Электромобили в модельном ряду есть практически у каждого автомобильного OEM-производителя, а технологии демонстрируют требуемый уровень зрелости и уже переходят от новаторов к ранним последователям. Покупатели не готовы покупать электромобили, потому что их популярность среди пользователей все еще низка. Те же тенденции и низкое признание пользователей ожидаются с автономными транспортными средствами.

D. Не знание о преимуществах автономных транспортных средств

Недоверие является прямым следствием неосведомленности о преимуществах и уровне зрелости автономных транспортных средств. Популяризация новой наземной техники – маркетинговая задача. Даже у Джеймса Бонда был электротранспорт. Компания по популяризации автономных транспортных средств уже начала свою работу, но в основном представлена как будущее или уникальное решение. Хорошей поддержкой в этом являются ограниченные тесты операционной области (например, такси в Сан-Франциско).

Если популяризация является обычным процессом, преимущества понимания становятся более сложными. Выгоды должны быть значительными, чтобы покрыть высокую стоимость, недоверие и этические барьеры. Лучший способ оценить текущую ситуацию с недоверием и не подозревая о преимуществах — посмотреть комментарии под статьей об автономном транспортном средстве.

Е. Коммерциализация

Последней проблемой социологических барьеров является коммерциализация автономных транспортных средств. Коммерциализация касается не только автодилеров, но и всех участников рынка.

Распространенной практикой снижения затрат на техническое обслуживание является ремонт автомобиля на неофициальной станции технического обслуживания. Этот вопрос не решается даже с электромобилями, а для автономных транспортных средств даже не обсуждается. Уникальное программное обеспечение и его обновления создают потенциальную проблему с монополией производителей.

Газ, зарядные станции, платные дороги и парковки также должны быть готовы для беспилотных транспортных средств. Одним из преимуществ автономного транспортного средства является возможность отправить транспортное средство в точку без пассажира (например, с грузом). Процесс заправки также должен быть автоматизирован. А также плата за проезд и парковку.

4. Правовые барьеры

В предыдущей главе обсуждалась коммерциализация, но избегались вопросы с законодательными барьерами. Например, страховка, тип водительских прав и процесс их получения, компенсации и многое другое. Все эти вопросы рассмотрены в отдельной главе. Правительство должно создать нормативные/правовые рамки, которые защищают автономных пользователей и четко определяют ответственность OEM-производителя и владельца транспортного средства. Автор рассмотрел вопрос за вопросом.

А. Cертификаци и омологация

Одним из наиболее серьезных барьеров в законодательной сфере является сертификация и омологация. Автономное транспортное средство не может быть сертифицировано как классическое наземное транспортное средство или система управления (например, система управления поездом). Автономному транспортному средству требуются новые стандарты и правовая база. На данном этапе закрепление незрелых технических решений в нормативной базе может затормозить развитие и зафиксировать неверное техническое решение.

Разработка нормативной базы для новой отрасли транспортных систем – сложный и длительный процесс. Для этого необходимо подготовить не только нормы и законы, но и органы надзора и сертификации, а также утвержденные и проверенные испытательные лаборатории и поля. Все эти участники должны быть независимыми, полностью прозрачными и назначаться правительством.

Самый простой и распространенный способ для правительства — пригласить лидеров производителей автомобильного оборудования и установить отраслевые нормы на основе их опыта. Однако это может привести к избыточным требованиям для устранения конкурентов или предъявления ненужных требований к продукту и получения преимущества в сроках начала производства. Упрощенно: нарушение антимонопольного законодательства. Наоборот, если правительство снизит требования к продукту, это может привести к доступу для незрелых автономных транспортных средств и автомобильным авариям в конце концов.

В. Типы водительского удостоверения

Каждое автономное транспортное средство имеет человеко-машинный интерфейс (HMI) и требует базового обучения. Дружественный дизайн не требует много часов обучения, но автомобиль SAE-L5 потенциально имеет множество клиентских опций и режимов. Процесс получения классического водительского удостоверения контролируется государством, и закон о получении нового водительского удостоверения должен быть каким-то образом законодательно закреплен.

Автомобиль с SAE-L4 подразумевает наличие пилотируемого режима. Достаточно ли классического водительского удостоверения для вождения беспилотного автомобиля или водителю нужно получить новое?

C. Страховка

Одним из преимуществ автономных транспортных средств является снижение аварийности. Согласно «Отчету о безопасности транспортных средств Tesla», в 4-м квартале 2021 года Tesla Enterprises LLC зафиксировала одну аварию на каждые 4,31 миллиона пройденных миль, в которых водители использовали технологию автопилота. Для водителей, которые не использовали технологию автопилота, компания регистрировала одну аварию на каждые 1,59 миллиона пройденных миль.

Однако практика показывает возрастающую стоимость страховки для новых технических решений. Зона ответственности между производителем оригинального оборудования (OEM), страховой компанией и владельцем автомобиля неясна. Если у автономного транспортного средства возникла проблема с LiDAR и это причина почему произошла автомобильная авария. Должна ли страховая компания выставлять счет производителю или дилерам/сервисным станциям за неподходящий обслуживаемый процесс или владельцу автомобиля? Архитектура автономного транспортного средства сложна, а независимые специалисты в ближайшее время недоступны, что создает риски для страховой компании. Все это приводит к удорожанию страховки для АВ и нечеткому прогнозу с компенсациями.

D. Ошибки инфраструктуры

В технических барьерах я указал роль HD-карт в позиционировании. Неправильные данные карты HD потенциально могут привести к критическим проблемам или нерешенным обстоятельствам, требующим пилотируемого режима. Ответственность должна быть четко разделена, а политика компенсации прозрачна и устанавливается правительством.

По данным Национальной администрации безопасности дорожного движения США, 615 000 автомобильных аварий можно было бы предотвратить с помощью технологии V2V. Однако критическая проблема с каналом связи V2V может привести к бесконечному количеству автомобильных аварий. Кибербезопасность открытых беспроводных коммуникаций — сложный вопрос, который до сих пор обсуждается.

5. Что же из этого следует?

Мы с Вами рассмотрели основные барьеры в технических, социальных и правовых аспектах для автономных наземных транспортных средств на июль 2023.

Автономные транспортные средства прошли долгий путь от игрушек и концепций до ограниченных эксплуатационных испытаний в реальных городах. На данном этапе развития технологий не ожидается увидеть автомобили SAE-L5 (полная автономность и даже удаление руля из автомобиля) в каждом городе. Однако технология показывает хорошие тенденции во всех аспектах рассматриваемых барьеров.

Важность развития автономных транспортных средств трудно переоценить. Я использовал цели ООН, чтобы показать важность разработки автономных транспортных средств. В первой главе автор рассмотрел прямую связь бедности с доступностью общественного транспорта. Например, цели ООН 3.1: сокращение числа смертей и травм в результате дорожно-транспортных происшествий является одним из основных преимуществ, показанных во второй главе.

Наконец, в главах 3 и 4 обсуждалась нехватка специалистов по автономному транспорту и ADAS, что создало возможность для реализации целей ООН 4 и 5 в одной из классических и традиционных областей рынка. Цель ООН 4 — обеспечение инклюзивного и справедливого качественного образования, и обучения на протяжении всей жизни, Цель ООН 5 — достижение гендерного равенства и расширение прав и возможностей всех женщин, и девочек.

Периодические комплексные оценки технологии, барьеров и самого рынка позволяли увидеть текущую ситуацию на рынке и увидеть, как из года в год менялись барьеры. Понимание этих барьеров также позволило уменьшить социальное недоверие и повысить осведомленность о преимуществах.