В преддверии технологического прорыва: беспилотный транспорт

Беспилотный транспорт — транспортное средство, передвигающееся без экипажа на борту при помощи специальной системы автономного управления. Такой транспорт может передвигаться по специально выделенным полосам по заранее устанавливаемым маршрутам либо участвовать в общем движении, будучи оснащенным комплексом датчиков, камер, радаров и принимающим решения бортовым компьютером.

История создания и развития

Началом автоматизации транспорта можно назвать первую половину двадцатого века, когда начались разработки и применение автопилота для самолетов. Беспилотным управление автопилотом нельзя было назвать до 1947 года, пока американский военно-транспортный самолет B-54 не совершил трансатлантический перелет полностью под управлением автопилота, который управлял не только полетом, но также взлетом и посадкой. Применение беспилотного транспорта в авиации до сих пор является наиболее многочисленным, т.к. движение происходит в пространстве с малым количеством препятствий.

По этой же причине применение автопилота является проблемным на дорогах. Исключением можно назвать железные дороги метрополитена. Уже в 1967 году в Лондоне открыли первую автоматизированную линию. В настоящее время метро Копенгагена является полностью беспилотным, где поезда без машинистов сами движутся по линиям и совершают высадку/посадку пассажиров.

Успешным освоением наземных дорог можно назвать сеть автоматического транспорта ULTra, открытую в 2010 году в аэропорту Хитроу. Система рассчитана на перевозку одного или нескольких пассажиров в режиме такси по личным маршрутам, в пределах выделенных полос для движения.

Отдельно стоит уточнить, что с первых дней автоматизации транспорта в основе лежит безопасность движения. Автопилот всегда имеет возможность быстрого отключения, чтобы пилот, следящий за полетом, мог вмешаться в его работу. Системы копенгагенского метро и такси ULTra всегда обслуживают несколько человек, следящих за работоспособностью системы и готовых взять дистанционное управление в свои руки в случае непредвиденной ситуации.

В настоящее время происходит активное развитие автоматизации персонального и общественного транспорта, который будет двигаться по дорогам общего пользования. Такие гиганты, как Tesla, Google, Uber все ближе к внедрению автоматических автомобилей в нашу жизнь.

Обычные автомобили оснащаются множеством датчиков, камер, радаров и обрабатывающим данные бортовым компьютером, который принимает решения исходя из анализа дорожной ситуации. Такие тесты всегда происходят под наблюдением водителя, а Tesla, внедрившая систему автопилота во все свои автомобили, предупреждает владельца о том, чтобы он следил за работой системы.

Беспилотные поезда

На сегодняшний день поезда на автопилоте работают на некоторых линиях метро в Великобритании, США, Японии, Германии, Испании, Бразилии, Японии, Малайзии и других странах.

Существует несколько уровней автоматизации поездов. Они отличаются той ролью, которую выполняет персонал поезда.

Класс 4 позволяет поездам ездить вообще без машинистов, при этом сотрудники метрополитена могут находиться в поезде для обслуживания пассажиров. В составе даже не предусмотрена кабина машиниста, поэтому пассажиры первого вагона могут наблюдать через лобовое стекло и тоннель, и бегущие под колесами рельсы. Такие поезда ходят, например, в Копенгагене, в Нюрнберге, Милане, Париже и Лондоне. Но одним из лучших считается дубайский беспилотный метрополитен. Там также нет машиниста — две линии метро, протянувшиеся по основной заселенной территории, полностью автоматизированы.

Класс 3 требует присутствия в кабине водителя только для открытия и закрытия дверей, а также на случай чрезвычайных происшествий. К нему относится линия 11 метро Барселоны и пекинский метрополитен, а также метро в Сингапуре.

Класс 2 требует, чтобы машинист находился в кабине, чтобы следить за препятствиями на пути. Такая система работает в метро Мадрида, линиях 5–9 сеульского метро.

В России такая система тоже внедрена. Поезда на автопилоте ходят на одной линии Санкт-Петербургского метро и в Казани. Система автоведения, используемая на этих линиях, имеет собственное название «Движение».

Кроме того, такая система внедрена на Российских железных дорогах.

Анализ рынка и перспективы развития

Консалтинговая компания AT Kearney считает, что рынок беспилотного транспорта во всем мире в ближайшие 20 лет будет оцениваться в $560 млрд. Эксперты уверены в том, что беспилотники не только сэкономят потребителям миллиарды долларов на страховых и топливных издержках, но и стимулируют развитие других отраслей — программного обеспечения, телекоммуникаций, инфраструктурных проектов.

В AT Kearney уверены, что беспилотный транспорт окажет комплексное влияние на мировую экономику, дав стимул развития многим другим отраслям и позволив потребителям сэкономить средства на топливных и страховых расходах, а также расходах на техническое обслуживание беспилотных машин. Эксперты отмечают, что в ближайшие 20 лет при массовом развитии беспилотных авто только в США потребители смогут сэкономить по всем этим статьям до $1,3 трлн. Сокращение числа ДТП приведет к экономии $488 млрд, экономия на топливе составит почти $170 млрд. Авторы исследования отмечают, что беспилотники будут тратить меньше топлива в том числе и потому, что такие автомобили могут связываться друг с другом и выбирать наиболее оптимальную и безопасную скорость для движения по трассе. Также прогнозируется, что на техобслуживании беспилотников, в которых будет меньше изнашиваемых механических частей, потребители смогут сэкономить до $500 млрд. Оптимальный скоростной режим, выбираемый беспилотником, позволит существенно сократить дорожные заторы, что также позволит сократить расходы на топливо и износ в объеме $140 млрд.

По прогнозам AT Kearney, к 2030 году только рынок специального оборудования (сенсоров, датчиков, систем коммуникации и пр.) достигнет $103 млрд. Развитие беспилотного транспорта также стимулирует развитие мобильного интернет-рынка, а также других видов беспроводной передачи данных. Рынок специальных мобильных приложений, телематики и обмена данными между беспилотными автомобилями достигнет к 2030 году объема $86 млрд. Еще один рынок, который выиграет от развития беспилотников, — инфраструктурный. Магистрали будут оснащаться новым оборудованием для упрощения ориентации, навигации и безопасного движения таких машин.

Помимо автопроизводителей, которым развитие беспилотного рынка позволяет привлечь новые инвестиции и сменить модельный ряд, машины с автопилотом стимулируют сразу несколько других отраслей. В первую очередь, речь идет о разработке программного обеспечения для беспилотников и соответствующего оборудования со стороны высокотехнологических компаний.

Тенденции развития

В настоящее время внимание аналитиков приковано к развитию беспилотного транспорта, в особенности беспилотных автомобилей. Автономные автомобили работают в таких отраслях, как фермерство, управление запасами и строительство. Uber, Tesla и Mercedes-Benz экспериментируют с применением технологий автономного вождения в городских автобусах и полуприцепах.

Аналитик Брайан Солис, последние несколько лет изучающий индустрию беспилотных технологий, сформулировал основные тенденции на рынке:

  • Полуавтономные транспортные средства как последний шаг на пути к полной автономности;
  • Автомобиль как место для отдыха, а обустройство салона — отдельное направление для вложения средств;
  • «Очеловечивание» поведения беспилотных автомобилей для удобства остальных участников движения;
  • Высокая конкуренция в использовании технологических новинок и стартапов. Предпочтение отдается инновациям в программной и аппаратной сферах, обеспечивающим основную долю монетизации проекта;
  • Крупные производители скупают стартапы, чтобы владеть не только новыми идеями, но и талантами, порождающими их, поэтому в автомобильном бизнесе ожидается рост ИТ-вакансий. Все это позволяет выходить на передний план принципу «подключи и работай», когда новые технологии могут быть легко модифицированы в реальные модели автомобилей.

Американский аналитический центр RethinkX спрогнозировал сдвиги в экономике, политике и социальной сфере с приходом беспилотного транспорта в 2020–2030 годы.

Целью исследования было максимально точно отразить тенденции в автомобильных технологиях сегодняшнего дня и привлечь внимание к их масштабам. Особое внимание было уделено проектам в сфере A-EV (беспилотных электрокаров) и прототипам TaaS (бизнес-модели перевозок по требованию).

Компания считает, что к 2030 году 95% маршрутов будет обслуживаться автономными автомобилями, принадлежащими корпорациям. Это можно считать одной из крупнейших технологических революций транспорта в истории (бизнес-модель TaaS). При этом стоимость поездки для конечного потребителя сократится в десять раз, что вынудит владельцев личных автомобилей отказаться от единоличного владения. Вместо этого они будут иметь к ним доступ по мере необходимости.

Таким образом, к 2030 году 95% всех миль США будут обслуживаться TaaS.

(Рис.1)

Рис. 1. Прогноз динамики изменения числа миль для индивидуальных и TaaS автомобилей в 2017–2030 гг.

 

Проблемы внедрения беспилотных транспортных средств

При внедрении беспилотных транспортных средств начали проявляться реальные проблемы, которые до этого прогнозировали аналитики.

В феврале 2017 года в небольшое ДТП попал автомобиль с системой автономного управления, разработанной компанией Google. Lexus RX450h, объезжая препятствие на дороге, задел двигавшийся рядом автобус, так как неверно просчитал возможные действия его водителя, решив, что он уступит дорогу. Тогда Google признала свою частичную вину за происшествие и заявила, что внесла изменения в ПО своих автомобилей в связи с ним.

В мае произошло смертельное ДТП с автомобилем Tesla, двигавшимся с включенной функцией автопилота. Этот случай лишь усилит обсуждение и разработку законодательных положений и регулирующих норм.

В целом же эксперты считают, что распространение беспилотных автомобилей значительно уменьшит число ДТП на дорогах, так как причиной многих аварий становится человеческий фактор. По оценке консалтинговой компании Ptolemus, общее число ДТП благодаря беспилотным автомобилям может снизиться на 30%.

Из теоретически предсказанных проблем можно выделить исследование ученых из Мичиганского университета. Они выяснили, что более трети водителей намерены во время поездок в беспилотных автомобилях читать, смотреть телевизор или работать. Подобное времяпрепровождение, как говорится в докладе, обернется для владельцев таких авто постоянным или частым проявлением синдрома укачивания.

 

Поддержка российских производителей

Сервисная платформа для организации движения беспилотников

25 июля 2017 года президент России Владимир Путин дал поручение правительству РФ до 1 декабря подготовить предложения о создании российской сервисной информационно-телематической платформы, которая в дальнейшем станет основой для организации беспилотного автомобильного движения.

Предполагается, что платформа будет аккумулировать информацию в транспортной сфере, включая оценку загруженности дорог, оптимизировать транспортные потоки, прогнозировать возникновение чрезвычайных и опасных ситуаций, следить за состоянием оборудования городской и транспортной инфраструктуры. Сбор данных о движении транспорта будет производиться из систем «ЭРА-ГЛОНАСС» и «Платон», МЧС, Минтранса, ГИБДД, от операторов охранно-поисковых систем и техпомощи и других частных и государственных инфосистем.

Система должна стать универсальной базой для реализации концепции «подключенного автомобиля», а также взять на себя обеспечение платежных сервисов, таких как оплата парковки, сбор платы за проезд, транспортный налог, оплата мультимодального проезда.

В соответствии с поручением президента, разработкой проекта займется правительство совместно с Агентством стратегических инициатив и заинтересованными российскими ИТ-компаниями. Вопросы информационного обмена и сопряжения будут проработаны с АО «ГЛОНАСС», Минтрансом, Минприроды, «Ростелекомом» и другими операторами государственных и негосударственных систем, а также сервис-провайдерами. 

Полигон для тестирования беспилотных автомобилей

Первый открытый полигон для тестирования беспилотных автомобилей появился в технопарке «Калибр» на улице Годовикова в Останкинском районе Москвы. Трасса длиной 400 метров воспроизводит городскую среду: на ней есть автобусные остановки, пешеходные переходы, дорожные знаки, разметка, соответствующая ГОСТу, а также круговое движение.

Субсидии

В 2017 году отечественные производители городского электротранспорта и беспилотников получат субсидии в размере 900 млн рублей. Производство этих высокотехнологичных транспортных средств открывает новые возможности для городского планирования и улучшения экологической обстановки.

Российские производители

В 2017 году российские производители беспилотной техники начали особенно активно представлять новые разработки

Беспилотное такси

В мае 2017 года компания «Яндекс» представила прототип беспилотного такси собственной разработки. На видео, выложенном компанией, авто с пустым водительским креслом справляется с такими задачами, как подобрать пассажира, завернуть за угол здания или объехать расставленные на дороге цистерны.

Тестирование проводилось на пустынном участке дороги, испытать автопилот в условиях городского трафика компания собирается в 2018 г. Конечная цель проекта — создать беспилотный автомобиль пятой категории, самой высокой в классификации беспилотников.

Беспилотный комбайн от «Росэлектроники»

Холдинг «Росэлектроника» госкорпорации «Ростех» 8 августа 2017 года объявил об изготовлении опытных образцов навигационно-связных элементов бортового и диспетчерского оборудования для системы управления беспилотной сельскохозяйственной техникой. Работы выполняются в интересах группы компаний «Ростсельмаш» московским НИИ микроэлектронной аппаратуры «Прогресс».

Беспилотный автобус «Шатл»

В июле 2017 года в Екатеринбурге «КамАЗ» и Научно-исследовательский центр НАМИ продемонстрировали совместный проект — беспилотный автобус «Шатл». Автобус способен самостоятельно развезти пассажиров, получив в электронную систему только данные о пункте назначения и желаемых остановках. Автотехника, рассчитанная на 12 человек, разгоняется максимум до 40 километров в час.

В разработке НАМИ и «КамАЗ» используется собственный литиево-ионный аккумулятор. Тяговый электромотор в машине всего один, он сможет развивать мощность в 20–40 кВт (до 54 л.с.). «Шатл» сможет разгоняться примерно до 25 км/ч. Картографией, навигацией и облачными инфраструктурными вычислениями, связанными с поездками автобуса, займется «Яндекс». Вместимость составляет 12 пассажиров.

Вызвать «Шатл» можно будет при помощи специального приложения для смартфона — беспилотник будет следовать по удобному маршруту и при этом подбирать пассажиров, которые следуют в этом же направлении. Cognitive Technologies и «КамАЗ» выпустят промышленную версию автомобиля с элементами ИИ до конца 2017 года.

Беспилотный автобус MatrЁshka

Группа компаний «Волгабас» в 2017 году планирует представить новые автобусы «Матрешка», оснащенные системой самоуправления. Для тестирования беспилотных автобусов выбрана закрытая территория инновационного центра «Сколково». В частности, испытывалась машина, рассчитанная на восемь человек. Этот автобус управляется компьютером с самообучаемым программным обеспечением. При полном заряде батареи транспортное средство может проехать 130 км, максимальная скорость достигает 30 км/ч. Сейчас «Матрешки» работают в тестовом режиме.

Подводя итоги:

Рынок автономных транспортных средств будет пополняться, порождая высококонкурентную среду, обеспеченную улучшением уровня обслуживания. К Uber, Lyft и Didi присоединятся новые игроки.

В целях экономии двигатели внутреннего сгорания постепенно заменятся электрическими. Затраты на техническое обслуживание, энергетику, финансирование и страхование уменьшатся. В результате TaaS предложит варианты, которые будут до десяти раз дешевле в эксплуатации, чем существующие автомобили.

Переход к TaaS охватит сначала города, потом сельскую местность. Экономия средств окажется приоритетом, что повлечет за собой обширное распространение беспилотных автомобилей.

Эффективная эксплуатация транспортных средств (каждый автомобиль будет использоваться по меньшей мере в десять раз больше, чем автомобили, принадлежащие индивидуальным владельцам) означает, что их число сократится.

Аналитики сходятся во мнении, что к 2030 году 40% всех транспортных средств будет по-прежнему иметь индивидуальных владельцев, но доля их использования сократится до 5%. Поведенческие проблемы, такие как любовь к вождению, страх перед новыми технологиями или привычка, создадут первоначальные барьеры для перехода на новые автомобили. Компании Pre-TaaS инвестируют миллиарды долларов в развитие технологий и услуг для решения этих проблем.

Российские производители активно развивают направление беспилотного транспорта. Меры по поддержанию данного направления стали приносить особенно заметные результаты в 2017 году.