Начиналось это десяток лет назад, в марте 2004 года. Тогда на солончаки и грунтовки пустыни Мохаве впервые выехали роботы-водители, преимущественно созданные студентами университетов. Машины выглядели несерьёзно — но вот гонки DARPA Grand Challenge устраивала более чем серьёзная организация, Defense Advanced Research Projects Agency. И в январе 2014 года игры кончились и за дело взялись «большие парни», продемонстрировавшие способность колонны армейских транспортных машин совершить полноценный марш-бросок. И, возможно, гражданское применение этой технологии будет ещё серьёзнее!

Итак, начнём с самого события. Знаем мы о нём по сообщению одного из крупнейших военных подрядчиков США фирмы Lockheed Martin. Согласно ему, с начала января сего года на территории армейской базы Fort Hood в Техасе были успешно проведены испытания роботов-водителей, созданных в рамках программы Армии и Корпуса морской пехоты США «Применение автономных транспортных систем». Испытаниями этими завершился этап Capabilities Advancement Demonstration: демонстрировать свои достижения, превращая их в шоу в хорошем смысле этого слова, янки умели всегда…

Испытания как таковые проводил (и, видимо, выступал в роли аналога нашей военной приёмки) Автобронетанковый исследовательский и проектно-конструкторский центр Армии США (эдакий аналог нашего НИИ бронетанковой техники в Кубинке). В ходе испытаний ведомая роботами колонна машин успешно прошла по заданному маршруту, не создавая опасности пешеходам, держа полосу, минуя перекрёстки, круги и развязки, объезжая стоящие и пропуская обгоняющие машины, преодолевая препятствия. Имитировались как сельские дороги, так и городские улицы.

Очень интересно конструктивное исполнение робота-водителя. Он выполнен в виде отдельного блока — Unmanned Mission Module (модуля автоматического вождения). В его составе находятся высокоточные лазерные локаторы-лидары, дублированные приёмники глобального позиционирования GPS, и вычислительные устройства, алгоритмы функционирования которых позволяют устанавливать модуль на самые различные транспортные средства. Помните, как муторно порой приходится привыкать к новому автомобилю? А робот-водитель получит необходимые навыки уже к моменту первого «поворота ключа».

Ветеран холодной войны M915 вполне пригоден для роботизированного вождения в колоннах.

На базе Форт-Худ в режиме роботизированного вождения испытывались тяжёлые армейские грузовики. Это используемый для переброски бронетанковой техники «ветеран холодной войны», первые модели которого создавались в семидесятые, M915, тридцатитонный, 6х4, с четырнадцатилитровым четырёхсотсильным дизелем Cummins NTC-400 и шестнадцатиступенчатой коробкой передач от Caterpillar. И более современные — но родом тоже из далёких девяностых — машины логистической системы с загрузкой стандартных поддонов, дебютировавшие во время войны в бывшей Югославии.

И вот на эти-то машины, конструировавшиеся ещё в те времена, когда ни о каком роботизированном вождении и речи быть не могло, были установлены блоки Unmanned Mission Module. И довольно старые грузовики приобрели способность ездить без водителей. Причём не по одному, а колонной, fully autonomous convoys. И, напомним, и в городских условиях. Так что это устроило присутствовавших на испытаниях старших офицеров службы материально-технического снабжения Армии США, играющей огромную роль во всех войнах, которые вела заокеанская демократия.

Задача полного удаления людей из кабин армейских грузовиков мотивируется несколькими причинами. Сами янки говорят о «safety and security of human drivers in a convoy mission». Ну да… Любимое развлечение инсургентов в Ираке и Афганистане — закладывать под дорогами самодельные фугасы (немного селитры и немного солярки). И лечение взрывных контузий — популярная тема заокеанских медицинских журналов. Но дело вряд ли только в этом. Дело, скорее всего, в привычке американских военных заранее развёртывать в районах своих стратегических интересов склады с тяжёлым вооружением и снаряжением.

Мода на это пошла ещё во время холодной войны. Дивизия хранила комплект своих танков и бронетранспортёров в Западной Европе, а личный состав в угрожаемый период должен быть переброшен из США, первоначально на быстроходных судах вроде SS United States, потом на транспортных самолётах… Но пропускная способность «воздушных мостов» ограничена, а объём перевозок, которых требует современная война, огромен. Да ещё — фактор времени. Операции сейчас быстротечны, и хорошо бы сократить время развёртывания, чтобы снаряды оказались подвезены к огневым аккурат к началу артподготовки…

И вот такой задаче робот-водитель служит идеально. Лежит себе ящик (очень дорогой в разработке, но при серийном, а то и крупносерийном производстве вполне доступный Пентагону) в кабине грузовика. А в нужный момент запускает дизель, коптя выхлопом, выходит из ангара и тащит то, что уложено на платформу — будь то БМП M2 Bradley или контейнер с шестидюймовыми снарядами — туда, куда нужно… То есть — мотострелковое отделение ещё в самолёте, а может, и только ждёт борта, а техника уже на пути в район боевого развёртывания! Почти Blitzkrieg — но это интересно штабистам…

Армейский Palletized Load System оптимизирован для работы со стандартными двадцатифутовыми контейнерами, поэтому в нём логично увидеть и предтечу роботизированных логистических систем.

А есть и более интересные факторы. Пентагон — крупнейший работодатель в мире. На него трудятся 3,2 миллиона человек (в регулярных войсках — 1,6 миллиона). У него гигантский бюджет, в 2011 году превышавший $700 млрд. Но — сокращения коснулись и его. Скажем, при секвестре бюджета весной 2013 года аппетит военведа янки урезали на $46 млрд, речь идёт о сокращении в ближайшие годы и гражданского персонала на 5%… А перевозить гигантское количество грузов нужно будет по прежнему…

И вот тут-то и может пригодиться робот-водитель. Причём прежде всего — на транспортных машинах, тех, которые занимаются обеспечением повседневных нужд частей и баз. Подвозят к ним снаряжение, материалы… Тут — экономия налицо. Прежде всего — зарплата персонала. И военные, и гражданские служащие Пентагона получают не так много. Но государство обеспечивает их дорогостоящими социальными и медицинскими страховками. Так что речь даже по одной этой статье может идти о больших деньгах!

А дальше — повышение отдачи от основных фондов («Какой Cisco видит деловую часть “интернета всего” »), глобальный профит от которого ожидается в $2,5 трлн. Так, использование грузовика с Unmanned Mission Module в три смены семь дней в неделю вполне ощутимо повысит отдачу от уже произведённых капиталовложений в грузовик. Меньше машин смогут справляться с большим объёмом перевозок… Но ведь в народном хозяйстве США на автотранспорт приходится более четверти объёма — свыше двухсот миллиардов миль годичного пробега и десяти миллиардов тонн груза.

И дальше просматривается очень логичный шаг. Заменить «дальнобойщиков» роботами. Ведь основные затраты на разработку Unmanned Mission Module уже произведены. Каждый дополнительно произведённый комплект будет снижать приходящуюся на него долю начальных расходов. А увеличение объёма эксплуатируемых модулей будет способствовать разработке новых алгоритмов и программ для этого устройства, каждый из которых станет повышать безопасность движения… (Почему, скажем, сейчас можно заработать на приложениях для смартфона? Да потому что смартфонов выпускается миллиард в год!)

А робот-водитель, способный работать в три смены, — это повышение отдачи капиталовложений в автотранспорт. Подключение его и его грузов к «интернету всего» — это повышение эффективности функционирования глобальных логистических систем. Даже для экологии выигрыш: робот станет дисциплинированно держать ту скорость, при которой солярка расходуется минимально. Правда, найдутся и недовольные… Это водители грузовиков, объединённые в довольно влиятельные в некоторых странах профсоюзы. Ну и обслуживающие их официантки и владельцы мотелей…

Однако вряд ли они смогут оказать эффективное сопротивление. Технология всегда побеждает… Так было во времена луддитов, и так, скорее всего, будет и сейчас. Это раньше программист Привалов из «Понедельник начинается в субботу» мог размышлять о дауншифтинге в «дальнобойщики». Современное развитие ИТ современных программистов такого шанса вскоре лишит. И очень интересна роль, которую в этом процессе сыграло уже и ещё сыграет DARPA, концентрирующее национальные ресурсы для развития технологий!

Роботы и люди на улицах Гётеборга

О кибернетической утопии заговорили на рубеже шестидесятых–семидесятых годов прошлого века. Так обозначалось общество примерно со столь же развитыми информационными технологиями, как те, среди которых мы сегодня живём. Ну а сегодня появился неологизм «autopia»; широко известный журнал Wired обозначает им то, что относится к проблематике перспективных наземных транспортных средств, «дорог будущего». И вот теперь обнародованы планы, согласно которым всего лишь через трёхлетие autopia окажется реализованной в центральной части шведского города Гётеборга.

Тот факт, что в компьютерном Wired есть раздел Autopia, может показаться несколько странным. Описание гоночных болидов и мотоциклов, футуристический дизайн спорткаров, массовые потребительские автомобили будущего… Но информационные технологии являются для любой из перечисленных моделей не менее критичными, чем классические технологии машиностроения. Гонки «Формулы 1» демонстрируют потенциал технологий «больших данных» в не меньшей степени, чем качество стали, точность станков и возможности химиков…

«Формула 1» давно рекламирует ИТ и давно зависит от их потенциала.

Успех или неуспех массового развития электромобилей неразрывно связан с теми же проблемами, что преследуют и мобильные компьютерные устройства, ноутбуки, планшеты, смартфоны… Ёмкость аккумуляторов и их дороговизна! (Ну и деградация по мере старения и циклов зарядки-разрядки…) Но это всё наиболее зримые связи между ИТ и автомобильной промышленностью. На самом же деле связаны они куда теснее: наверное, можно уже говорить о неразрывности уз.

Прежде всего отметим, насколько возросла пассивная безопасность современных автомобилей. Конечно, все, кто садился за руль в индустриальную эпоху, любят поговорить о неубиваемых, лужёных корпусах послевоенных «москвичей» и «побед», и презрительно назвать современные машины пластмассовыми. Но вот интересная особенность: хрупкие корпусные детали современных машин при ударе несопоставимо лучше защищают пассажиров транспортного средства (а на умеренных скоростях — и пешеходов), сберегая их жизнь и здоровье.

И создание конструкций, запланированная деформация которых обеспечивает эту самую пассивную безопасность, неразрывно связано с внедрением в автопром компьютерных технологий. CAE/CAD, автоматизированных систем прочностных расчётов и проектирования, позволяющих создать конструкции кузова, разрушение которых принимает на себя энергию столкновения и будет происходить, не затрагивая того объёма, где сидят водитель и пассажиры. Без многократного имитационного моделирования такие конструкции не разработать: чисто натурные испытания «съедят» бюджеты даже автогигантов…

А ещё — детали из тоненького (но защищённого от коррозии) листа и пластмасс предъявляют куда более высокие требования к уровню производства. Производственные дефекты тут не замажешь оловом (что было причиной лужёности корпусов «москвичей»). И штамповка металла, и литьё пластмасс должны происходить с точным соблюдением режимов: только так получится минимально стоящая, гарантированно служащая свой срок и защищающая людей в авариях деталь. Поэтому тут и требуются системы CAM, автоматизированного управления технологическими процессами…

Кроме того, цифровая электроника незримо (большинство о ней или не знает, или воспринимает как некую форму магии вроде освящения самобеглой повозки жрецом того или иного культа) присутствует в контуре управления автомобилем. Антиблокировочные тормозные системы, системы повышения курсовой устойчивости, системы круиз-контроля и контроля дистанции… Во всём этом задействованы куда большие вычислительные мощности, чем в истребителях-бомбардировщиках разработки восьмидесятых, которые кое-где ещё стоят на вооружении…

Причём мы говорим только о безопасности, откидывая здесь аэродинамические расчёты и системы оптимального управления работой двигателя внутреннего сгорания, которые позволяют очень весомо сократить потребление топлива. Безопасность — это то, что измеряется не деньгами, а человеческими жизнями. И любой опытный сотрудник ГАИ, любой водитель со стажем легко назовут вам ту деталь, которая больше всего создаёт проблем с безопасностью. Это прокладка. Та, что между рулём и сиденьем. И теперь ИТ приступают к устранению исходящей от неё угрозы.

Автомобили шведской Volvo всегда отличались особенно пристальным вниманием к безопасности. Цели, которые ставит перед собой эта фирма, очень серьёзны: так, например, говорят о намерении добиться того, чтобы в 2020 году ни один человек не погиб и не был изувечен в автомобиле данной марки. Для этого в качестве промежуточной цели с 2014 года Volvo выводит на улицы модель XC90, оснащённую полуавтономной системой управления. Такие машины способны удерживать место в дорожном потоке, самостоятельно ехать по узким улицам с использованием Traffic Jam Assistance и парковаться…

Но это уже день сегодняшний. А для формирования облика дня завтрашнего на 2017 год назначен небывалый доселе эксперимент с участием роботизированных автомобилей. Ими самими по себе уже никого не удивишь: автономные машины от Google пробежали за пару последних лет более полумиллиона вёрст. Но Volvo при участии Шведской транспортной администрации, Шведского транспортного агентства и Научного парка Линдхольмен ставит небывалый доселе по масштабам эксперимент, выводя на улицы Гётеборга сразу сотню автономных машин.

Помучить робота-водителя в Гётеборге есть где...

Полумиллионный Гётеборг, являющийся вторым по величине городом Швеции, раскинулся на площади 450 квадратных километров. Довольно просторно, но движение в центральной части весьма плотно (там, кстати, находится штаб-квартира самой Volvo). А ещё обилие мостов и старинных улочек создаёт дополнительные проблемы для дорожного трафика… Так что для программы «Drive Me» выбраны отнюдь не тепличные условия. И сотня водителей, которые получат роботизированные машины, будет набираться из самых обычных жителей города.

Их задача — совершать самые обычные поездки в автономном режиме, сначала по участку в полсотни километров, потом по всем городским трассам, включая перегруженный центр с переулками и пригородные автострады… Изучаться будет поведение как роботов, так и людей — тех, кто пользуется автономными Volvo, и тех водителей и пешеходов, которые их окружают. Ну, с чисто машинными данными все просто. Прежде всего будет фиксироваться уровень аварийности, что и подвигло фирму и правительство Швеции на этот эксперимент (так по крайней мере говорит президент и CEO Volvo Хэкэн Самуэльсон).

Не возникнет проблем и с фиксацией объективных параметров — расхода топлива и неразрывно связанного с ним транспортного загрязнения окружающей среды. Да и загрузка дорожных магистралей также фиксируется нынче очень легко (тут тоже место технологиям «больших данных» и «умных городов»); скажем, здесь «в мирных целях» можно использовать камеры наблюдения и анализ местонахождения мобильных телефонов. И уже эти данные будут представлять собой большую ценность.

Но самое главное — другое. Поведение и реакции окружающих людей. Именно они будут представлять главный интерес при обнародовании результатов эксперимента «Drive Me». Как пешеходы и живые водители будут взаимодействовать с автономными транспортными средствами, то при этом будут чувствовать — всё это придётся основательно изучить до массового внедрения автономных транспортных средств. А оно практически всеми крупными автопроизводителями намечено на 2020-й — финальный год этого десятилетия!

И подход шведов внушает уважение именно по самой начальной формулировке задачи: добиться нулевого уровня гибели людей на дорогах, в том числе и путём внедрения «умных машин». Знаете, смотришь через перекрёсток на агитационный стенд ГАИ, где каждый понедельник отображают жертвы минувшего уик-энда, и подозреваешь, что население ведёт с самим собой войну на истребление… А ещё — предстоящая амнистия: непрерывно в кабинет забегают жены «аварийщиков» и спрашивают, подпадают ли под неё отцы шестерых детей с 264-2 или «афганцы» с 264-3…

Но самое главное — в ближайшее время мы окажемся свидетелями уникального эксперимента над гибридной «большой системой», которой будет выступать сам Гётеборг с людьми и роботами на улицах. Причём это не робот-пылесос, с которым встречаешься только в своей квартире. Это не заводской робот, живущий в цеху, и не сервисный, парящий над полем боя… Это будет первый прообраз мира, в котором ты попадаешь — вне зависимости от своего желания — в роботизированную среду, просто выйдя на улицу.

Внедрение роботов-водителей сулит США $3 триллиона в год!

О роботах-водителях «Компьютерра» пишет давно и регулярно. И прогресс в этой области быстр и нагляден — от первых экспериментальных образцов, участвовавших в гонках DARPA Grand Challenge, до сегодняшних армейских роботизированных транспортных колонн («Робот-водитель: сегодня солдат, а завтра “дальнобойщик”?») и готовности муниципалитетов провести на своих улицах широкомасштабные испытания взаимодействия робокаров с существующим трафиком («Роботы и люди на улицах Гётеборга»). Но насколько эта роботизация транспорта важна для народного хозяйства в целом?

Что это — действительно важный технологический прорыв, такой же, каким было внедрение микропроцессоров буквально во все сферы человеческой жизни? Или удобное, но не такое уж и принципиальное новшество — вроде автоматической коробки перемены передач? (Автор, как и большинство тех, кому за полста, обожает ворчать на тех, кто может ездить только на «автомате»…) А может, чисто маркетинговый трюк наподобие цветных панелек для телефона? Дать на этот вопрос полноценный ответ можно одним лишь образом.

Лишь сведя потенциальную эффективность полномасштабного внедрения систем автоматизированного вождения к денежному выигрышу, мы сможем ответить на вопрос — а стоила ли овчинка выделки. И вот такой труд взял на себя Эмилио Фраццоли (Emilio Frazzoli), профессор аэронавтики и астронавтики из Массачусетского технологического института, директор группы Аэрокосмических встроенных и робототехнических систем (Aerospace Robotics and Embedded Systems group, ARES), в последнее время все больше и больше внимания уделяющий роботизированным автомобилям.

Почему автомобили кажутся более перспективными, чем космолёты? А наверное, потому, что в этой сфере в ближайшее время будут крутиться куда большие деньги. И попытаемся понять, из чего они, эти деньги, образуются. Начнём с главного. Считается, что важнейшим инстинктом живого существа является инстинкт самосохранения. Те, с кем было по-другому, давным-давно вычеркнуты из списка живущих не злым, но беспощадным естественным отбором. И вот это первое, что должно интересовать человека. По меньшей мере в теории.

Едешь и видишь на повороте перевернувшуюся маршрутку, ободранные и исцарапанные пассажиры стоят над тельцем раздавленной в процессе кувыркания машины барышни: задравшаяся юбочка открывает дешёвенькие трусики, рядом рассыпавшиеся тетрадки и альбом для рисования. Ничего сверхъестественного: водитель перед началом движения не озаботился проверить, чтобы пассажиры пристегнулись, да и ремни безопасности были завязаны сзади, за креслами. Тем не менее следствие и суд к такому дикому нарушению ПДД оказываются индифферентны — но это так, к слову…

А вот в некоторых странах дорожно-транспортные происшествия и особенно связанные с ними увечья и смерти сопряжены с гигантскими исками по возмещению ущерба. Конечно, немалая часть их достаётся адвокатам, но и пострадавшие и их родственники получают весьма серьёзные суммы. Скажем, в опубликованном в 2011 году документе Американской автомобильной ассоциации «Crashes vs. Congestion — What’s the Cost to Society? убытки от ДТП, понесённые американской экономикой в 2009 году (статистика собирается и обрабатывается долго — ещё дольше, чем тянутся судебные процессы) оценены примерно в $300 млрд!

Триста миллиардов долларов! Для того чтобы сопоставить эти цифры с чем-то наглядным, скажем, что номинальный внутренний валовой продукт Украины в прошлом, 2013 году составил $182 млрд. А ведь речь идёт об огромной европейской стране, с ракетными и авиационными заводами, с ядерной энергетикой и информационными технологиями (в домашнем хозяйстве автора этих строк есть несколько электронных книжек украинского производства). А янки несут ущерба от ДТП в полтора с лишним раза больше, чем вся Украина зарабатывает!

И — значительная часть этих ДТП обусловлена именно человеческими ошибками. Эта статистика верна и для заокеанских, и для наших дорог (побеседуйте при случае с сотрудниками ГАИ). А переход на робота-водителя этот фактор способен убрать. Робот не тронется с места, если пассажиры не застегнули ремни безопасности (даже простая, нероботизированная машина так мерзко пищит при достижении пяти вёрст в час при незастёгнутом ремне, что вопрос о несоблюдении ПДД просто не стоит).

Робот не сядет за руль не только пьяным, но даже и с похмелья. Да и реакция у него много лучше, чем у трезвого и хорошо отдохнувшего человека. Он дисциплинирован, не превысит скорости, не допустит «опасного вождения», не впадёт в Road rage, в дорожную ярость, без всякого жевания мухоморов обращающую вполне нормальных с виду людей в берсерков и фурий. Да и локаторы с инфракрасными камерами видят в любое время суток и в любых погодных условиях получше людей… Так что сократить число жертв ДТП роботы могут очень значительно.

Дальше идёт повышение пропускной способности дорог и улиц. Робот может с идеальной, недостижимой человеку точностью выдерживать интервал между машинами, общаясь по компьютерным сетям с соседними машинами и дорожной инфраструктурой, двигаться так, что возможность заторов и пробок заметно уменьшится. Кроме того, несклонный к суете киберводитель будет придерживаться именно той скорости, при которой экологический ущерб от работы ДВС минимален, — а этот ущерб оценивается для США ещё в $150 млрд в год («TTI’s 2012 URBAN MOBILITY REPORT, Evaluation of the public health impacts of traffic congestion: a health risk assessment»).

Дальше идёт экономия на том времени и тех силах, которые американцы проводят за рулём. Водительские права в США имеет 210 миллионов человек. И каждый из них проводит за рулём в год по 465 часов в среднем. А это прежде всего потеря времени, в которое можно подремать, почитать бумаги или посмотреть кино. Ну и — занятие, изрядно утомляющее… Фраццоли оценивает издержки этого в $1,5 трлн, оценивая средний час, проведённый за управлением автомобилем, в половину средней часовой ставки США, составляющей $24, — то есть в $12.

А самым весомым экономическим результатом внедрения робокаров окажется появление принципиально нового рынка, связанного с переходом автомобильной индустрии на сервисную модель бизнеса. Ведь если откинуть моральную составляющую (немаловажную, кстати: и для многих иностранцев, и для многих соотечественников взятый в кредит автомобиль, более дорогой, чем позволяют их доходы, оказывается важнейшим средством подъёма самооценки), то задача автомобиля проста — безопасно, быстро и комфортно доставить нас с места на место.

А вот заботиться о том, где поставить машину около многоквартирного дома, где припарковать в конечной точке поездки, когда заехать на заправку, в сервис и на автомойку — всё это совсем пустые хлопоты… Которых хотелось бы избежать. И вот переход на роботизированные машины позволит освободиться от этих хлопот. В зависимости от выбранной модели обслуживания она окажется или такси, или персональным лимузином (дело в приоритетах обслуживания: больше платишь — более высокий приоритет имеешь), способным отъехать на стоянку и вернуться за седоком. Или же обслуживающим других пользователей системы.

А вот оптимизация транспортных потоков способна принести США три триллиона долларов в год — больше четырёх пентагоновских бюджетов!

Такой рынок Фраццоли оценивает (исходя из того, что робокар заменит четыре обычных автомобиля, сэкономив владельцу каждого из них по $8 700 в год) почти фантастической суммой в $1,8 трлн в год! Ну а суммарный ежегодный экономический эффект, по его мнению, превысит для одних только США $3 млн. Для сравнения скажем, что в 2012 году номинальный ВВП России — страны, занимающей восьмую часть обитаемой суши и единственной на планете способной доставлять на орбиту людей, — оценивался Международным валютным фондом в $2,021 трлн.

Не правда ли, становится понятно, почему профессора Фраццоли больше занимает автомобиль, чем космолет! На наших глазах возникает новая — и многотриллионная! — отрасль бизнеса. Порождённая информационными технологиями и наследующая от них «сервисную» модель бизнеса. Способная изменить образ жизни сотен миллионов людей!

http://www.computerra.ru/93432/robot-voditel-segodnya-soldat-a-zavtra-dalnoboyshhik/   http://www.computerra.ru/89665/robotyi-i-lyudi-na-ulitsah-gyoteborga/    http://www.computerra.ru/96659/vnedrenie-robotov-voditeley-sulit-ssha-3-trilliona-v-god/