Den store udfordring

DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency – gav os Internettet. Nu agerer de fødselshjælpere for et nyt projekt, der igen vil ændre vores daglige liv. Denne gang gælder det trafikken.

Det var et kig direkte ind i fremtiden DARPA tilbød os i denne weekend. Et spændende og en anelse uhyggeligt kig:
Vi kunne se biler uden chauffører, der kørte bedre end en gennemsnitlig dansk teenagebilist. De stoppede for andre biler, ventede ved kryds og kørte gennem kurver med høj hastighed. Af og til kom de endda til at køre lidt for langt ud og lavede en klodset korrektion, fuldstændig som en rigtig søndagsbilist.
Det mest uhyggelige var nærbilleder af den tomme bil, mens den parkerede præcist og korrekt i en parkeringsbås.
Bilerne var autonome – det vil sige robotstyrede – biler. DARPAs Urban Challenge er verdens første konkurrence i at navigere den slags biler gennem et bymiljø. Præmien var to millioner dollars til vinderen.
Finalen stod mellem elleve hold, to fra tyske universiteter, syv fra amerikanske universiteter og to fra udviklingsafdelinger hos kommercielle firmaer. Hele seks hold gennemførte den seks timer lange testrække, vinderen blev kåret både på tid og overbevisende stil.
Det blev en Chevy Tahoe ved navn Boss fra et hold ledet af Carnegie Mellon Universitetet og støttet af blandt andet General Motors og Caterpillar. I det hele taget var det karakteristisk for konkurrencen, at der var rigtig mange store firmaer involveret. Alle de seks biler, der gennemførte, var årelange professionelle projekter med meget dybe lommer.

Det er tredie gang DARPA’s konkurrence for selvstyrende biler køres. Det mest bemærkelsesværdige ved dette års konkurrence var den ekstreme udvikling, der er sket på meget få år. I 2004 gik konkurrencen ud på at navigere gennem vanskeligt terræn i en ørken – men uden det besværlige element, der hedder anden trafik.
Det år gennemførte den bedste robot kun tolv kilometer. Allerede året efter på samme bane var der 23 robotter, der kom forbi de tolv kilometer og fire nåede gennem hele den 212 kilometer lange rute.
I år var målet at køre gennem bylignende miljø. Det vil sige, at bilerne skulle være i stand til at køre i baner, stoppe ved udkørsler og holde øje med anden trafik. Det er en langt sværere opgave – og meget mere interessant, fordi den fortæller noget om kørsel i de omgivelser, der normalt interesserer os.
Seks af dem gennemførte som sagt – flere af dem på en imponerende fejlfri facon.
Alligevel er der langt til, at disse biler kan køre i en almindelig by. Banen de kørte på, var i en gammel militærlejr og der var hverken dyr, cyklister, fodgængere eller børn på vejene. Der var heller ikke regn, is eller generende lysforhold – der var dog en del støv, og det fik flere af bilerne til at fjumre lidt.
Så selvom de var imponerende, så er de ikke klar til kørsel under alle forhold med rigtige menneskers liv på spil.

DARPA er en militær forskningsinstitution. Det militære mål med de selvkørende biler er, at tredive procent af den amerikanske hærs køretøjer skal være selvstyrende i år 2015. Det skal man ikke nødvendigvis tage for gode varer – den amerikanske hær har adskillige teknologiprojekter, som er blevet 10-20 år forsinket.
Men lige dette projekt kan nyde godt af en massiv udvikling i de teknologier, der gør projektet muligt. For eksempel bruger vinderbilen ti Core 2 Duo processorer i øjeblikket – hvis Intel holder deres normale udviklingshastighed, så vil denne processorkapacitet, og lidt til, være til rådighed på en enkelt chip i 2015.
Typisk for bilerne er også, at de bruger en meget kompleks proces til opfatte verden. En del af det er noget man kalder multisensorfusion – en sammensmeltning af sanseindtryk, som er præcis det vi mennesker gør, når vi bruger både syn og hørelse til at orientere os i trafikken. For bilerne er sanserne typisk radar og video – eller rettere lidar, som er en type radar, der bruger laser i stedet for radiobølger. Sensorfusion er svært, fordi massive datamængder skal analyseres i realtime. Boss har ikke mindre end atten radare/lidare.

Lidaren er et genialt system, der kan produceres forholdsvis billigt og er ekstremt præcist – vi kender det fra for eksempel lasermålebånd. På Boss er den centrale lidar en Velodyne HDL-64, der er verdens første lidar lavet specielt til autonome køretøjer (det er den lille hat øverst på Boss). Den har 360 graders syn, kan holde øje med 32 bevægelige objekter samtidig, og opdaterer deres position og hastighed ti gange i sekundet med fem centimeters nøjagtighed. Altså noget bedre end en biologisk chauffør.

Det kritiske punkt er selvfølgelig ikke hardwaren, men den kunstige intelligens, som skal styre bilen. Ingen af de hold jeg kiggede på, fortalte særligt meget om denne del af deres teknologi. Men antydninger fortæller, at de bruger forskellige varianter af neurale netværk og evolutionære algoritmer. For eksempel overvejer Boss tusind forskellige rutemuligheder i sekundet.
Kombinationen af hastighed og overblik peger frem mod nogle interessante muligheder i fremtidens trafik. Tag for eksempel et trafikuheld på en befærdet vej – to børn på cykel kommer farende ud fra en sidevej og alle er nødt til at reagere:

Biologiske chauffører kan reagere på en tiendedel sekund – hvis de er i stødet. Men kun med simple reaktioner som at smække bremserne i eller rive i rattet. Først efter omkring et halvt sekund kan den biologiske chauffør skifte fra refleks til tænkning, men vedkommende vil nu være i en ophidset tilstand og fuldstændig fokuseret på det mulige sammenstødspunkt – hvis ikke sammenstødet allerede er sket. Reaktioner vil næsten altid være ekstremt upræcise og uden overblik.

Den autonome bil vil i løbet af den første tiendedel sekund have beregnet den præcise afstand og begyndt at bremse. I løbet af den næste tiendedel vil den beregne hundrede alternative ruter og den bedste chance for at undgå påkørsel. Samtidig vil den beregne mulige sammenstød med andre biler og forhandle med dem om, hvilke ruter de hver for sig kan tage.
Resultatet vil i de fleste tilfælde være langt bedre end med biologiske chauffører. Bilerne vil vige uden om i et præcist koordineret mønster af opbremsninger og vigemanøvrer. Eller hvis det ikke kan lade sig gøre, så vil bilerne lave katastrofeopbremsninger ud i rabatten, hvor de vil ende med at stå parkeret i fine rækker med ti centimeters afstand.
Hvis det er helt umuligt at undgå sammenstød, så vil de autonome biler omhyggeligt vælge mål, der er prioriteret efter hårdhed, pris og usikkerhed. Så hække, campingvogne og busskure vil blive mejet ned, mens de vil undgå vejtræer, husmure og lastbiler.

Det lyder godt, og så er det endda kun begyndelsen. Det er i dag seksten år siden, man demonstrerede kolonnekørsel på motorveje i Californien. Kolonnekørsel går ud på at lade flere biler køre med få centimeters afstand af hinanden og styret i fællesskab.
Fidusen er meget lav uheldsrisiko, omkring 25 procent lavere brændstofforbrug og det måske mest interessante – der kan komme to til tre gange flere biler igennem på en given motorvej. I princippet burde teknologien også give mulighed for højere hastighed, fordi den er så sikker, at den højere hastighed ikke giver flere uheld. Så den rigtige vision hedder motorvejskørsel ved 200-300 km/t, mens man læser avisen og med tæt ved nul uheldsrisiko.

Den gang blev forsøgene opgivet, fordi den tids teknologi krævede massive ændringer i motorvejene. Bilerne var ikke i stand til at sanse vejen, så alle veje skulle bygges om med en eller anden form for elektromagnetisk styringssystem. Desuden var det helt uoverkommeligt at se, hvordan man skulle kunne kombinere autonome køretøjer med biologiske chauffører i overgangsperioden.
Men alle de problemer løser den nye generation af autonome køretøjer. De behøver ikke nogen særlige markeringer på deres vej, og de er som sagt i stand til holde styr på mange andre bilister uanset, hvordan de kører.
Tilsvarende forbedringer kan ske i bytrafik og med varetransport, men det er for omfattende at komme ind på her. Lad mig nøjes med at konstatere, at en computerstyret trafik i byerne kan fjerne alle kapacitetsproblemer og gøre trafikken både fredeligere, hurtigere og mere sikker.
Med Boss og hans kollegers overbevisende præstation og massiv kommerciel interesse, kan man håbe, at det kun vil tage nogle få år, før vi har de første autonome biler, der kan køre i almindelig trafik.

Se konkurrencen her

Skriv et svar

Udfyld dine oplysninger nedenfor eller klik på et ikon for at logge ind:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out / Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out / Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out / Skift )

Google+ photo

Du kommenterer med din Google+ konto. Log Out / Skift )

Connecting to %s