מכונית אוטונומית: איך זה באמת עובד?

למכוניות האוטונומית, אלו שיסיעו אותנו ממקום למקום ללא צורך בנהג אנושי, יהיו מן הסתם גלגלים, מנוע (כלשהו) ומושבים בפנים, אבל מלבד זאת היא תהיה שונה מאוד ממה שאנחנו מכירים במניעת תאונות ובהתמודדות עם תנאי תנועה מורכבים. איך בנויה מכונית כזו? קבלו את העיניים, המוח והגוף של המכונית האוטונומית.

במכונית רגילה יושב נהג שרואה ושומע (בשאיפה) את הדרך שלפניו ומגיב בהתאם לתנאי הדרך. מכונית אוטונומית צריכה תחליפים לעיניים האלה, כדי שתוכל לדווח למוח מה לעשות כדי למנוע תאונה וכדי להתקדם. חלק ניכר מהמערכות האלו כבר מוטמעות במכוניות המודרניות כחלק ממערך הבטיחות המתקדמת שלה.

מצלמה
חיישן אחד חשוב מאין כמותו הוא המצלמה. עדשה איכותית וחיישן טוב מצלמים באופן רציף את הדרך ושולחים את התמונות אל המחשב-מוח. יש שיטות שמסתפקות במצלמה אחת ואחרות נעזרות ביותר מאחת, כדי להעניק יכולת תלת ממדית יותר, כבר בנקודת הצילום ולא רק בפענוח. יתרונות המצלמה - היא מספקת את התמונה המפורטת ביותר על תנאי הדרך. חסרונותיה - בדומה לעין האנושית היא מוגבלת בתנאי ראות בעייתיים, כמו מזג אוויר סוער ומעורפל ובלילה. מצלמות כאלו למשל נמצאות במערכות התראה מתקדמות דוגמת מובילאיי, שהרכישה שלה על ידי אינטל לאחרונה היא חלק מפיתוח מערכות נהיגה אוטונומיות עתידיות.

רדאר
חיישן שני הוא הרדאר הישן והטוב, שמכונה גם "מכ"מ" (מגלה כיוון ומרחק). הרדאר הוא מערכת של משדר ומקלט, שמייצר מפה תלת ממדית של השטח שלפני המכונית באמצעות גלי רדיו, וכך מאפשר להבין אם לפני המכונית נמצאים מכשולים ומאיזה סוג. יתרונותיו הברורים של הרדאר בשטח כיסוי רחב וטווח פעולה למרחקים גדולים וביכולת פעולה גם בתנאים שבהם בני אדם אינם מסוגלים לאסוף מידע וכן במחירו הזול יחסית. חסרונותיו - המידע שנאסף הוא ברזולוציה נמוכה והוא אינו מפרט טוב כמו החיישנים האחרים באשר לטיב האובייקט שלפנינו.

ליידאר
אחד החיישנים החשובים בעידן המכונית האוטונומית הוא רדאר האור (Lidar, Light Radar). עקרון הפעולה הבסיסי שלו דומה לזה של הרדאר, אולם כאן את גלי הרדיו מחליפות קרני לייזר (מכאן שמו הנוסף, Ladar, Laser Radar). מכאן גם יתרונותיו וחסרונותיו. יתרונו - הוא מעניק מידע מדויק, מהיר וברזולוציה גבוהה הרבה יותר מזו של הרדאר; הוא גם מתמודד עם תנאי ראות מורכבים יותר מאלה שלהם מסוגלת העין האנושית. חסרונותיו - הוא אינו מכסה את הטווחים הגדולים של הרדאר ומחירו גבוה ממנו באופן משמעותי.

GPS
חיישן חשוב נוסף הוא מקלט ה-GPS. זה מאפשר ל"מוח" להבין לא רק אם מתקרבת מולנו משאית גדולה, אלא איפה אנחנו נמצאים בדיוק בכדור הארץ, האם לקראתנו פנייה חדה ואם אנחנו מסונכרנים במפה בדיוק לקראת האזור החסום לצורך עבודות במהלך עשר השעות הקרובות.

נהג אנושי שמתקרב לצומת ברמזור ירוק ורואה אוטובוס ענק מתקרב ולא מצליח לבלום, יודע להתרחק (בשאיפה) ולהימנע מתאונה. אבל כיצד חושבת מכונית אוטונומית?

מעבד AI
מאחורי כל מכונית אוטונומית טובה עומד, כמובן, מחשב רב עוצמה. אחד הרכיבים החשובים בחבילת העיבוד היא תוכנת AI (בינה מלאכותית, Artificial Intelligence). המוח נדרש לבצע כמה פעולות שדורשות כוח חישוב אדיר. המחשב מושך את הררי המידע שמתקבלים מהחיישנים השונים - מיפוי תלת ממדי בזמן אמת של סביבת המכונית, מהרדארים, ליידארים, המצלמות וה-GPS. מדובר בכמות עצומה של מידע (מי שמעבד תמונות וסרטוני וידאו בתוכנות עריכה מקצועיות מכיר את עומסי המידע האדירים בסביבה ויזואלית) שדורשת נפח אחסון ויכולת עיבוד גדולים.

הרכיב הבא הוא ניתוח כל המידע הזה לפרטים רלוונטיים לתנאי הנסיעה: האם אנחנו לומדים מהמידע הזה על הימצאותו של הולך רגל שמתקרב והולך אל המסלול שלנו, האם מולנו נמצא רמזור ומה צבעו והאם, על אף שצבעו ירוק, לא מתקרב אוטובוס למרות שאינו אמור להיות שם. עוד במידע - האם לפנינו מכולה נייחת של עבודות בכביש, או משאית פרטית, או שמדובר בניידת כיבוי אש ועלינו לפנות לה את הדרך.

כל המידע והעיבוד ישתלבו בפעולות ה"חשיבה" הנוספות שאמורים מעבדי מכונית אוטונומית לבצע: להתאים את ההתמודדות עם הדרך להנחיות הנסיעה על פי תוכנות הניווט ולאחזקת המכונית השוטפת - פעולות בקרת האקלים, ההנעה וכל היתר.

עקרונות הפעולה של הנהיגה האוטונומית נמצאים בפרקי העיניים והמוח, אולם במכונית הרובוטית צפויים שינויים מהותיים גם ברכיבי הגוף, מבחוץ ומבפנים. ביניהם:

סידורי ישיבה אחרים
במכונית אוטונומית לא יהיה ככל הנראה צורך - לא בנהג וגם לא במפקח. היות שכך אפשר יהיה לסדר את הדלתות והמושבים באופן היעיל ביותר שאפשר, למשל - שתי שורות מושבים זו מול זו.

סדרי הבטיחות יהיו שונים
הן כתוצאה מצורת הישיבה השונה והן כתוצאה מהנסיון האפשרי לירידה חדה בסיכון לתאונה, מבנה ההגנה ומערכות הבטיחות במכונית האוטונומית יהיו שונים מהותית. כיצד? ייתכן שהמכונית תהיה קלה, חסכונית ואמינה יותר. ייתכן גם כי יפותחו אמצעי בטיחות חדשים דווקא, כאלה שייגנו על נוסעים שיושבים עם גבם אל הדרך.

ייתכן שהמכונית לא תהיה בבעלות פרטית
אחת ההנחות היא כי בעידן של מכונית אוטונומית ישנו צורך מופחת להחזיק במכונית באופן פרטי, היות שתמיד כשאצטרך מכונית אוכל להזמין אחת באמצעות אפליקציה, למשל. בכך אנחנו מפסידים את ההתאמה האישית בינינו ובין המכונית הפרטית (תנוחת הישיבה, התחנות במולטימדיה וצימוד הסמארטפון למערכת הבלוטות', למשל). נראה כי במכונית אוטונומית תהיה אפשרות קלה להחליף משתמש, ממש כפי שאפשר במערכת ההפעלה במחשב להתנתק ולהתחבר שוב כמשתמש אחר. התחברנו עם קוד או בזיהוי אוטומטי? המכונית תותאם לנו אישית על פי הפרופיל שלנו.

מבנה אחר למרכב האוטונומי
במכונית עצמאית, המשתמש אינו צפוי לתפעל ולטפל בה כפי שמקובל במכונית פרטית בת ימינו. ייתכן שבמכונית אוטונומית לא תהיה גישה פשוטה אל המנוע ואגב, מי אמר שבמכונית כזו, שבהן העיניים שייכות לרדארים ומצלמות, יהיו בכלל חלונות? טוב, אנחנו מקווים שכן...