Nie patrzmy tylko na Dolinę Krzemową. Technologie do samochodów przyszłości powstają w Krakowie

Jedno mrugnięcie oka. Ułamek sekundy, w trakcie którego – nawet jeśli jedziemy dość szybko – teoretycznie nic nie powinno się stać. Teoretycznie. W praktyce to ułamek sekundy, w którym umykają nam dziesiątki tysięcy informacji, które jest w stanie odebrać i przetworzyć komputer.

Kilometry przewodów, dziesiątki radarów, kamer i czujników, zestawy potężnych komputerów do przetwarzania gigabajtów informacji i gigantyczna liczba linijek kodu – to wszystko może nam zagwarantować bezpieczeństwo na poziomie o wiele wyższym niż ludzki kierowca. Coraz częściej też, zamiast zastanawiać się, co nowe auto ma pod maską, interesujemy się tym, co jest w stanie zrobić za nas. Albo jakim nowoczesnym dodatkiem jest w stanie nas zaskoczyć.

Ale współczesne samochody swoim stopniem skomplikowania zaczynają coraz bardziej przypominać układ nerwowy i niezbędny jest ktoś, kto ten cały układ zaprojektuje i zagwarantuje, że będzie on niezawodny.

Jak właściwie działa autonomiczny samochód?

Najlepszym wytłumaczeniem jest porównanie autonomicznego samochodu do ludzkiego organizmu. I tak jak człowiek odbiera zewnętrzne bodźce za pomocą m.in. zmysłu wzorku czy słuchu, tak samo pojazd musi widzieć, czuć i słyszeć, co dzieje się dookoła niego.

Odtworzenie w cyfrowym świecie ludzkich zmysłów jest jednak o wiele bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać. Nie wystarczy jedna kamera i kilka dodatkowych czujników, żeby samochód był w stanie zarejestrować otaczający go świat. System, który pozwala zrobić to równie dobrze, jak robi to człowiek, a nawet jeszcze lepiej, jest dużo bardziej rozbudowany.

Ile dokładnie czujników i kamer potrzeba? Można się o tym przekonać przyglądając się szczegółowo autonomicznemu samochodowi przygotowanemu przez firmę Aptiv przy współpracy z BMW. Dlaczego właśnie Aptiv? Bo to jedna z najbardziej doświadczonych i największych firm w tym segmencie.Bo to ich samochód jako pierwszy w historii samodzielnie przejechał Stany Zjednoczone od wybrzeża do wybrzeża. To ich samochody woziły (oczywiście w trybie autonomicznym) gości na CES, to ich systemy mają zapewnić autonomiczną jazdę przyszłym modelom BMW i to ich współpraca z Lyftem pozwoliła wypuścić na ulice Las Vegas 30 autonomicznych samochodów.

Na ich pokładzie znalazło się w sumie 9 LiDAR-ów – 4 LiDAR-y krótkiego zasięgu (jeden z przodu, dwa po bokach i jeden z tyłu) oraz 5 LiDAR-ów dalekiego zasięgu (dwa z przodu, dwa po bokach i jeden z tyłu). Urządzenia te wysyłają impulsy świetlne (z wykorzystaniem czujników laserowych), które są odbijane od obiektów w okolicy, a następnie rejestrowane (za pomocą czujników świetlnych) i przetwarzane (dzięki procesorowi). Takie działanie pozwala z dużą szybkością i dokładnością stwierdzić obecność obiektu i naszą odległość od niego. Wbrew pozorom nie musi być to rozwiązanie ani przesadnie drogie, ani awaryjne. LiDAR półprzewodnikowy nie ma żadnych ruchomych części, które mogłyby się zużyć w trakcie użytkowania.

Nieco więcej, bo aż 10, jest radarów – ulokowanych dookoła całego auta (6 skanujących elektronicznie i 4 bliskiego zasięgu). Radary wykorzystują przy tym fale radiowe, które obijają się od obiektów w bezpośredniej okolicy samochodu i na ich podstawie można stwierdzić obecność przeszkody, a także wyliczyć naszą odległość od niej i prędkość jej poruszania się.

Do tego dochodzi jeszcze jedna kamera główna, trójogniskowa, której głównym zadaniem jest identyfikacja obiektów, a także dodatkowa kamera do odczytywania świateł (w końcu autonomiczny pojazd musi się zatrzymać na czerwonym).

Wyposażenie uzupełniają dwie anteny GPS i jedna antena do komunikacji na krótki dystans (V2V, V2I, etc.).

Taki zestaw pozwala bez przerwy i niezależnie od warunków monitorować to, co dzieje się bezpośrednio dookoła, a nawet to, co dzieje się dużo dalej. Komunikacja V2x pozwala m.in. odczytać informacje od innych samochodów (np. o zagrożeniu za następnym zakrętem) czy infrastruktury drogowej (np. dane o remoncie drogi i reorganizacji ruchu).

O ile jednak powyższy szkic wygląda dość przerażająco i sugeruje, że auto, które wyjedzie na drogi, będzie wyglądało jak pojazd rodem z Mad Maxa, o tyle firmie Aptiv udało się niemal wszystkie te elementy zgrabnie ukryć w nadwoziu. Szczególnie przy czarnym lakierze trudno dostrzec różnice w stosunku do seryjnego samochodu, a wnętrze pojazdu pozostaje w pełni funkcjonalne – można np. skorzystać z bagażnika, który nie jest – jak bywa w wielu przypadkach – zapełniony elektroniką.

Różnica w stosunku do tego, czym straszono nas do tej pory w kwestii autonomicznych samochodów, jest więc gigantyczna. Żadnych nieestetycznie wystających anten, żadnych wieżyczek z czujnikami na dachu, żadnych elementów szpecących auto czy ograniczających jego użyteczność. Ale to coś, co trzeba zaplanować już na samym początku, a nie po dołożeniu wszystkich modułów.

Same zmysły to jednak nie wszystko – potrzebna jest jednostka centralna, która będzie w stanie błyskawicznie przetworzyć ogromne ilości danych. W przypadku ludzi tę rolę pełni mózg. W przypadku samochodów – oczywiście komputer (w samochodzie autonomicznym Aptiv – dwa, razem z oprogramowaniem dla zapewnienia rezerwy), uzbrojony w odpowiednie oprogramowanie i karmiony danymi ze wszystkich czujników.

Nie może być to przy tym byle jaki komputer. Samo przetworzenie danych, nawet odpowiednio szybkie, nie wystarczy. Po pierwsze najlepiej, żeby był to jeden centralny układ, który jest w stanie połączyć i przetworzyć we właściwy sposób informacje pochodzące ze wszystkich czujników w samochodzie.

Do tego komputer musi być inteligentny – musi być w stanie zdecydować, czy jeśli trzeba za jakiś czas zmienić pas ruchu np. do skrętu, to powinien to zrobić dynamicznie, czy może miejsca jest sporo, a ruch jest spokojny i może ten manewr przeprowadzić spokojniej.

I tutaj do gry wchodzi sztuczna inteligencja. Ale jeśli ktoś zakłada, że będzie to kolejna historia o sukcesie w Dolinie Krzemowej, to jest niestety w dużej mierze w błędzie. Przenosimy się bowiem… do Polski.

Po co patrzeć z zazdrością na Dolinę Krzemową, kiedy mamy Kraków?

Co ma wspólnego Kraków z jedną z najciekawszych nowości BMW ostatnich lat? Całkiem sporo. To właśnie tutaj, w funkcjonującym od 2000 r., wiodącym europejskim centrum R&D Aptiv opracowano rozwiązanie, które pozwoliło niemieckiemu producentowi samochodów wprowadzić innowacyjną metodę obsługi systemu informacyjno-multimedialnego za pomocą gestów.

Z perspektywy użytkownika całość wydaje się banalnie prosta. Machamy ręką i odrzucamy przychodzące połączenie. Kręcimy palcem w powietrzu i zwiększamy lub zmniejszamy głośność odtwarzanej muzyki. Innym gestem zmieniamy utwory albo odbieramy połączenia. Proste, efektowne, przydatne, bo nie trzeba odwracać uwagi od drogi.

Zaprojektowanie tego rozwiązania było jednak o wiele trudniejsze. Dla komputera takie gesty nie są oczywiste i trzeba go ich po prostu nauczyć. Do tego nauczyć w taki sposób, żeby nie aktywował wywoływanych gestami funkcji wtedy, kiedy nie jest to potrzebne.

Inżynierowie z krakowskiego centrum R&D Aptiv wykorzystali do rozwiązania tego problemu sztuczną inteligencję. Najpierw przeanalizowano liczne nagrania z gestami, mapując wszystkie kluczowe elementy, a potem tymi właśnie danymi nakarmiono algorytmy SI – tak, żeby system był w stanie właściwie odczytać nasze intencje. I robi to zresztą na tyle skutecznie, że doczekał się uznania w konkursie Automotive News PACE.

Obsługa systemów samochodowych za pomocą gestów to jednak niejedyna rzecz, którą zajmuje się krakowskie Centrum Techniczne Aptiv.

To właśnie w Krakowie pisana jest przyszłość motoryzacji.

I to niemal dosłownie. Polski oddział R&D Aptiv od lat opracowuje systemy bezpieczeństwa, które trafiają do seryjnie produkowanych samochodów na całym świecie, specjalizując się w autonomicznej jeździe i bezpieczeństwie aktywnym. Zespół składający się z ponad 2000 pracowników (w tym ponad 1300 inżynierów) od dłuższego czasu wykorzystuje też sztuczną inteligencję do usprawniania prac w firmie (np. analiza materiałów z jazd testowych).

Teraz przychodzi jednak czas na zrobienie kroku dalej i innowacje na skalę o wiele większą. To właśnie Centrum Techniczne Aptiv w Krakowie otrzymało rekordowe 33 mln zł grantu od polskiego rządu i Unii Europejskiej na rozwój technologii z zakresu bezpieczeństwa aktywnego (projekt KRADAS). Inwestycja ma docelowo pochłonąć 66 mln zł.

Projekt podzielono przy tym na cztery etapy. W pierwszym opracowywane będą algorytmy pozwalające interpretować dane pochodzące z czujników (w tym komunikacji V2x). W drugim stworzony zostanie model, który pokaże to, jak samochód widzi i interpretuje otoczenie, natomiast w trzecim powstaną i zostaną zastosowane algorytmy pozwalające poruszać się pojazdowi w trybie „wysokiej automatyzacji”. Czwarty etap przewiduje natomiast pozyskanie danych z co najmniej 1 mln kilometrów jazd – zarówno tych rzeczywistych, jak i wirtualnych.

Projekt będzie trwał do 2020 r. Po zakończeniu prac planuje się w ciągu kilku kolejnych lat wdrożenie opracowanych technologii do seryjnej produkcji.

Możemy więc bez wahania stwierdzić, że to właśnie w Polsce mogą zostać położone podwaliny pod przyszłość motoryzacji – bo że przyszłość jest autonomiczna, nikt nie ma chyba wątpliwości. I nawet jeśli od samochodów bez kierownicy dzielą nas lata, a może nawet dekady, to na efekty rozwoju tych technologii nie będziemy musieli aż tak długo czekać. Rozwiązania, które składają się na systemy autonomicznej jazdy, trafiają bowiem wcześniej na rynek w postaci systemów wspomagania jazdy. A każdy taki system to większe bezpieczeństwo, mniej wypadków – i co kluczowe – mniej ofiar.

Za takie projekty zdecydowanie warto trzymać kciuki, tym bardziej, że rozwijane są w naszym kraju. Szczególnie że każdy zainteresowany może dołożyć swoją cegiełkę, żeby udało się ten cel zrealizować.