Come funzionano le auto senza pilota di Google

In un famoso intervento al TED,  Chris Urmson, ingegnere capo della divisione di Google che sviluppa la Google Car, l’auto che si guida da sola, ne spiega i concetti e le problematiche che ne stanno alla base.

Quella che riportiamo di seguito è la trascrizione dell’audio della registrazione dell’intervento. Il link al video è riportato in calce all’articolo:  se ne consiglia la visione, ma anche il testo è una lettura interessante.

Nel 1885 Karl Benz inventò l’automobile. Dopo un anno, la portò fuori per testarla pubblicamente e – è una storia vera- si schiantò contro un muro.

Negli ultimi 130 anni, abbiamo lavorato sulla parte meno affidabile dell’auto, il conducente. Abbiamo reso l’auto più forte. Abbiamo aggiunto cinture e airbag, e, negli ultimi dieci anni, abbiamo cercato di rendere le auto più intelligenti per risolvere il difetto maggiore, il conducente. Oggi, vi parlerò un po’ della differenza che esiste tra il mitigare il problema grazie a sistemi di guida assistita e avere auto che guidano da sole e di cosa potrebbe significare per il mondo. Parlerò anche un po’ della nostra auto, come vede il mondo e come reagisce e cosa fa, ma prima affrontiamo il problema principale. Ed è un grosso problema: 1,2 milioni di persone muoiono sulle nostre strade ogni anno. Solo in America, 33 000 persone muoiono ogni anno. Per fare un paragone, è come se un 737 cadesse dal cielo ogni giorno lavorativo. È incredibile.

Le auto sono vendute così,

 

 

 

 

ma questa è la realtà.

Giusto? Non c’è il sole, piove, vorreste fare tutt’altro piuttosto che guidare. E il motivo è il seguente: Il traffico sta peggiorando. In America tra il 1990 e il 2010, i chilometri percorsi da veicoli su strada sono aumentati del 38 per cento. Le strade sono aumentate del sei per cento non ce lo siamo inventati. Il traffico è sostanzialmente peggiorato, rispetto a qualche anno fa.E tutto ciò si riflette su di noi. Prendendo i 50 minuti di pendolarismo in America, moltiplicandolo per 120 milioni dei nostri lavoratori, otteniamo sei miliardi di minuti sprecati ogni giorno in pendolarismo. È un numero enorme, osserviamolo nel dettaglio. Se prendiamo sei miliardi di minuti e li dividiamo per l’aspettativa di vita media di una persona, otteniamo 162 vite spese ogni giorno, sprecate, solo per spostarsi dal punto A al punto B. Incredibile. Poi ci sono persone che non hanno il privilegio di stare nel traffico.

Questo è Steve. Un ragazzo estremamente capace, ma purtroppo è non vedente, e significa che invece di guidare 30 minuti la mattina per andare a lavoro impiega due ore in un’ esperienza traumatica con il trasporto pubblico o chiede un passaggio ad amici e parenti. Non ha la nostra stessa libertà di andare in giro. Dobbiamo fare qualcosa. La convinzione comune è che prendiamo questi sistemi di guida assistita li miglioriamo sempre di più e con il tempo, si trasformeranno in auto senza conducente. È come se vi dicessi che se mi impegno sul serio a saltare, sarò in gradi di volare. In realtà abbiamo bisogno di qualcosa di diverso e quindi vi mostrerò tre differenti aspetti per i cui i sistemi senza conducente sono diversi da quelli di guida assistita. E vi mostrerò alcune delle nostre esperienze. Nel  2013 effettuammo il primo test di auto senza conducente consentendo a persone normali di usarle. Be’, quasi normali — 100 impiegati di Google, ma non stavano lavorando sul progetto. E abbiamo fornito loro un’auto da utilizzare su base giornaliera. Diversamente da un auto senza conducente, questa aveva un’avvertenza: dovevano prestare attenzione perché era un veicolo sperimentale. Fu testata a lungo, ma poteva ancora dare problemi. Abbiamo organizzato un corso di due ore, consentendo loro di guidarla e i feedback ricevuti sono stati grandiosi mentre qualcuno provava a portare un prodotto nel mondo. Piacque a tutti. Il conducente di una Porsche il primo giorno ci disse, “È veramente stupido. Cosa stiamo pensando?” Ma alla fine, disse “Non solo dovrò averla io, ma chiunque altro dovrebbe averla, perché le persone guidano malissimo.” Era musica per le nostre orecchie, ma quando iniziammo ad osservare cosa le persone facevano in auto, abbiamo avuto un’illuminazione. La mia storia preferita è di questo signore che controlla il suo cellulare e si accorge che la batteria è scarica, quindi si gira verso il sedile posteriore e cerca nel suo zainetto, tira fuori il portatile, lo mette sul sedile, si gira di nuovo, scava e tira fuori il cavo per il suo cellulare, lo mette nel portatile e lo collega al cellulare. Infine si assicura che il cellulare sia in carica. Per tutto il tempo ha continuato a guidare a 105 Km\h. Incredibile. Pensandoci su abbiamo detto, è ovvio, giusto? Migliore è la tecnologia, meno affidabile sarà il conducente. Creando semplicemente auto più intelligenti, non riusciremo ad ottenere i risultati di cui abbiamo bisogno.Affrontiamo qualcosa di tecnico adesso. Guardiamo questo grafico.

Lungo la parte inferiore sono rappresentate le frenate non necessarie. Potete ignorare la maggior parte di quell’asse, perché se state guidando in città, e la macchina si ferma senza una ragione, non comprerete mai quella macchina. E l’asse verticale sono le frenate necessarie a evitare un incidente. Adesso, guardate l’angolo in basso a sinistra, questa è la vostra auto tradizionale. Non frena automaticamente al posto vostro, non fa nulla di strano, ma non vi salva nemmeno da un possibile incidente. Se vogliamo aggiungere all’auto un sistema di guida assistita, diciamo un sistema di sicurezza sulla frenata, serve più tecnologia. Ecco la curva e assumerà proprietà operazionali, ma non sarà in grado di evitare tutti gli incidenti, perché non ha tali capacità. Prendiamo dei punti della curva, potrebbe prevenire metà degli incidenti che un conducente umano potrebbe causare, ed è incredibile, vero? Abbiamo appena ridotto gli incidenti della metà. Adesso, in America ci sono 17 000 morti in meno ogni anno.Ma se vogliamo auto senza conducente, serve una curva come questa. Dovremo inserire molti più sensori nel veicolo, prendiamo questo punto qui dove in pratica non avvengono incidenti Succede, ma con una frequenza molto bassa. Ora guardando questo si potrebbe discutere sul fatto che sia incrementale e potrei parlare della regola dell’80-20, ed è veramente difficile passare a questa curva. Per un momento osserviamo la situazione da una prospettiva diversa. Osserviamo quanto spesso la tecnologia deve fare la mossa giusta.

Questo punto verde qui rappresenta il sistema di guida assistita. Di fatto i conducenti umani fanno errori che causano incidenti una volta ogni 170 000 km in America. Al contrario, l’auto senza conducente prende decisioni circa 10 volte al secondo, che in proporzione, è circa 1600 volte a chilometro. Se si confronta la distanza tra questi due punti è di circa 10 a 8, giusto? 8 ordini di grandezza. Che è come paragonare quanto corro veloce rispetto alla velocità della luce. Non importa quanto mi alleni, non ci arriverò mai. C’è un grosso divario.E alla fine, c’è la reazione del sistema alle incertezze. Questo pedone potrebbe attraversare la strada, oppure no. Non posso saperlo, così come nessuno dei nostri algoritmi, ma nel caso della guida assistita, significa che il sistema non può prendere una decisione, perché se frena all’improvviso, è completamente inaccettabile. Invece un sistema senza conducente può osservare il pedone e dire, non so cosa sta per fare, rallento, osservo meglio, e reagisco di conseguenza.
Più sicuro di quanto un sistema di guida assistita possa mai essere. Ok abbiamo spiegato abbastanza le differenze tra i due sistemi. Adesso focalizziamoci su come le auto vedono il mondo.Questo è il nostro veicolo. Parte col capire dove si trova, allineando mappe e sensori, poi su queste mappe ci mettiamo cosa l’auto vede in quel momento. Qui, tutti i quadratini viola sono gli altri veicoli in strada e l’oggetto rosso sul lato, proprio qui, è un ciclista. Se guardate più da vicino potete vedere coni stradali. Quindi sappiamo dov’è l’auto al momento ma dobbiamo fare di meglio: dobbiamo predire cosa succederà. Qui, il furgoncino in alto a destra sta per cambiare corsia verso sinistra perché la strada di fronte è chiusa, quindi deve spostarsi. Sapere cosa fa il furgoncino è grandioso, ma dobbiamo prevedere anche quello che tutti gli altri pensano. il che diventa abbastanza complicato. Ciò considerato, possiamo capire come l’auto dovrebbe reagire sul momento, quale traiettoria dovrebbe seguire, quanto velocemente rallentare o accelerare. e quindi, banalmente, seguire un percorso: girare lo sterzo a sinistra o destra, frenare o accelerare. Alla fine tutto si sintetizza in due numeri. Quanto può essere difficile? Quando iniziammo nel 2009 il nostro sistema appariva così. Vedete la macchina al centro e gli altri quadratini sulla strada, percorrendo l’autostrada. La macchina ha bisogno di capire dov’è e dove sono gli altri veicoli. È in realtà una cognizione geometrica del mondo. Appena iniziamo a guidarla nel quartiere e in città, il problema diventa totalmente diverso. Vedete pedoni attraversare di fronte a noi, auto passarci davanti, andare ovunque, semafori, strisce pedonali. È veramente un problema molto complicato a confronto. E finalmente risolto il problema, il veicolo deve essere in grado d’interagire con i cantieri stradali. Qui dei coni sulla sinistra costringono l’auto a stare a destra, ma non deve considerare solo il cantiere isolato, deve interagire con le persone che si muovono intorno al cantiere. E sicuramente, se qualcuno non rispetta le regole, c’è la polizia e la macchina deve capire che le luci intermittenti sull’auto segnalano che non è un’auto normale, ma è un’auto della polizia. Analogamente il quadratino arancione di lato, è uno scuolabus, e dobbiamo trattarlo diversamente. Quando usciamo per strada, gli altri si aspettano delle cose precise: quando un ciclista mostra il braccio, si aspetta che l’auto gli dia la precedenza e gli faccia spazio durante un cambio di corsia. E quando un poliziotto sta in piedi per strada, il nostro veicolo deve capire che deve fermarsi. E quando ci danno il segnale per ripartire, dobbiamo andare.
Ora, si ottiene tutto ciò scambiando dati tra i veicoli. Nel primo modello abbozzato un veicolo vede un cantiere, informa l’altro che così può incanalarsi nella corsia corretta per evitare problemi. Ma in realtà l’elaborazione è più profonda. Memorizziamo tutti i dati che le auto hanno acquisito nel tempo centinaia di migliaia di pedoni, ciclisti, e veicoli che stanno lì fuori, e capiamo come sono fatti, e li usiamo per dedurre come gli altri veicoli dovrebbero sembrare, e come altri pedoni dovrebbero sembrare. E soprattutto, possiamo comprendere da quel modello come si muoveranno nel mondo. Qui, il quadratino giallo è un pedone, che attraversa di fronte a noi. Il quadratino blu è un ciclista e prevediamo che aggirerà l’auto sulla destra. Qui c’è un ciclista che spunta dal lato opposto e sappiamo che continuerà a percorrere la strada mantenendo il suo andamento. Qui qualcuno gira a destra, e tra poco, qualcuno svolterà ad U di fronte a noi, e possiamo prevedere tale comportamento e reagire in sicurezza.
Da quello che abbiamo visto sembra abbastanza semplice, ma sicuramente incontrerete cose che non avete visto prima. Solo un paio di mesi fa, i nostri veicoli stavano girando per Mountain View, e questo è quello che abbiamo incontrato. Una donna con una sedia a rotelle elettrica che inseguiva un’anatra in cerchio per la strada. C’è da dire che il codice della strada non ti dice come comportarti in casi come questo, ma le nostre auto hanno gestito l’evento, rallentando e guidando con prudenza. Non dobbiamo solo gestire anatre. Guardate quest’uccello volare di fronte a noi. La macchina reagisce. Qui abbiamo a che fare con un ciclista che non pensereste di vedere se non a Mountain View. E di sicuro, dobbiamo aver a che fare con altri conducenti, anche i più piccoli. Qui sulla destra, qualcuno salta fuori da un camion verso di noi. E guardate la macchina a sinistra, con il quadratino verde che decide che deve girare a destra all’ultimo secondo. Qui, cambiamo corsia, e l’auto a sinistra fa la stessa cosa. E qui, vediamo una macchina passare con il rosso e le diamo precedenza. Analogamente, qui un ciclista passa con il rosso. Il veicolo reagisce in sicurezza. Abbiamo persone che fanno non so cosa per strada, come questo ragazzo che accosta tra due auto senza conducente. Dovreste chiedergli, “Cosa stai pensando?”
Adesso, vi ho appena inondato con una marea di informazioni quindi ora le analizzeremo, abbastanza velocemente. Qui abbiamo di nuovo la scena con il ciclista, notate in basso, in realtà non lo vediamo ancora, ma la macchina può: è quel quadratino blu proprio lì, viene dai dati laser. E non è di facile comprensione. Quindi adesso vi mostrerò i dati laser, e se siete bravi ad osservare questo tipo di dati, vedrete qualche punto sulla curva, proprio lì, e quel quadratino blu è un ciclista. Adesso il nostro semaforo è rosso, il semaforo del ciclista è giallo, se date un’occhiata alle immagini, potete vederlo. Ma il ciclista, vediamo, sta per attraversare l’incrocio. Noi adesso abbiamo il verde, lui il rosso, e adesso prevediamo che la bici passi proprio davanti a noi. Sfortunatamente, gli altri conducenti accanto a noi non stavano prestando molta attenzione. Infatti iniziano ad andare avanti, e fortunatamente per tutti, il ciclista reagisce, evita, e passa attraverso l’incrocio. Dopodiché proseguiamo.
Adesso, come potete vedere, abbiamo fatto parecchi progressi, e a questo punto sono convinto, questa tecnologia arriverà sul mercato. Stiamo testando su quasi cinque milioni di km nei nostri simulatori ogni giorno, quindi potete immaginare l’esperienza che hanno i nostri veicoli. Non vediamo l’ora di portare questa tecnologia sulla strada, crediamo che la via giusta sia la guida senza conducente invece della guida assistita, perché la necessità c’è. Nella durata della mia presentazione, 34 persone sono morte sulle strade americane.
Quando verrà commercializzato? Bè, è difficile a dirsi perché è un problema complicato, ma questi sono i miei due figli. Il più grande ha 11 anni e significa che in 4 anni e mezzo, potrà conseguire la patente di guida. Io e il mio team ci impegniamo a far sì che questo non succeda.

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