Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

På vej mod den førerløse bil

Alle taler om kan-selv-biler i disse år. Hos Alt om DATA skal du ikke bare nøjes med snakken. I dette nummer starter vi en ny artikelserie, der fortæller alt om de nye autonome køretøjer, der er hastigt på vej fremad.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Vi venter alle spændt på at se selvkørende biler på gyder og gader, hvor du som fører ikke behøver at foretage dig andet end at være klar til at overtage rat og pedaler, hvis bilen af en eller anden grund ikke kan finde ud af det.

Men faktisk er det slet ikke selvkørende biler, vi venter på, for dem har vi allerede. De suser rundt forklædt som helt almindelige personbiler, der blot kan lidt mere selv, end du normalt er vant til. Det, vi venter fra fremtiden, er førerløse biler. Forskellen er, at hvor selvkørende biler stadig er afhængig af en årvågen chauffør, der kan klare situationen, hvis vognen kommer på afveje, har den førerløse bil smidt rattet fra sig, fordi den både kan og vil selv. Den er et Metro-tog bare uden skinner. Og det er netop manglen på trygge rammer, der gør den førerløse bil så svær at udvikle.

I denne artikelserie får du nyt om teknikken bag de mange forskellige automatiske assistenter og systemer, som er ved at vinde indpas i dag, og vi tager også et kik på de computere og den intelligente software, der gradvis skal overtage førerens rolle. Alt om DATA tager dig også med på oplevelsestur i nogle af de mest avancerede automatkøretøjer, der kan fås i dag eller i hvert fald meget snart vil køre ud på det offentlige vejnet.

Ud over de rent tekniske problemer er der dog også adskillige praktiske, etiske og lovgivningsmæssige vanskeligheder forbundet med den (måske) kommende førerløse bil. Der er bogstavelig talt mange forhindringer, sådan et robotkøretøj vil kunne støde på, og du kommer også til at se på, hvilke indviklede moralske dilemmaer, førerløse biler kan (og givetvis også vil) komme ud for.

Til slut i artikelserien i et kommende nummer tager Alt om DATA dig med ud i fremtiden og præsenterer de fantastiske førerløse befordringsmidler, du efter al sandsynlighed vil møde i morgendagens verden.

Seks trin på vej mod selvstændighed

Definitionen på en selvkørende bil er et køretøj, der er i stand til at registrere omgivelserne og reagere hensigtsmæssigt på enhver trafikal situation omkring sig.

SAEs definition 

Den verdensomspændende amerikanske organisation ”Socie-ty of Automotive Engineers” (SAE) opstillede i 2014 seks trin i rapporten ”Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems”. De seks trin går fra 0, der betegner den mest snydedumme gamle kassevogn til 5, der er den fuldt autonome AI-bestykkede fremtidsbil:

Trin 0: Du styrer alt Du alene kører bilen. Pedaler, rat, gearskift og måden, du kører på, er alt sammen op til dig.

Trin 1: Enkle hjælpefunktioner Du kører stadig bilen, men har enkle hjælpefunktioner som P-assistent eller fartpilot til rådighed. Bilen kan dog ikke overtage både rat og pedaler på én gang.

Trin 2: Flere og smartere hjælpefunktioner Du kører som udgangspunkt fortsat bilen, men under visse omstændigheder kan du få assistance af hjælpefunktioner, der kan overtage rat og pedaler. Men det er stadig dig, der bestemmer, og du kan til enhver tid ignorere hjælpefunktionerne.

Trin 3: Selvbestemmende hjælpefunktioner Du kører stadig som udgangspunkt bilen, men forskellige automatiske funktioner kan overtage den fulde kontrol over køretøjet i bestemte situationer. Mange bilproducenter undgår dog dette trin og går direkte videre til trin 4.

Trin 4: Du er assistent for hjælpefunktionerne Bilen føres normalt af dig, men kan for så vidt udmærket styre sig selv. Hvis bilen oplever en situation, den ikke umiddelbart er programmeret til at håndtere, anmoder den dig om at tage over, og gør du det ikke, stopper den et sikkert sted i vejsiden. Stort set alle såkaldt selvkørende biler står på dette trin i dag.

Trin 5: Den totalt selvkørende bil Den totalt selvkørende bil behøver og ønsker heller ingen chauffør, og både rat og pedaler er forsvundet. Dette trin er det endelige mål for bilproducenterne, men det er utroligt svært at opnå den nødvendige pålidelighed.

NHTSAs definition

En anden amerikansk organisation ”National Highway Traffic Safety Administration” (NHTSA) i USA har senere udformet en anden klassificering af selvkørende biler med kun fem trin, der rangerer fra 0-4. Det er måske en smule mere overskueligt, men også knapt så præcist:

0: Bilisten styrer selv bilen hele tiden. 1: Enkelte automatiske funktioner (eksempelvis ABS).

2: Mindst to samarbejdende automatfunktioner.

3: Bilen kan køre selv det meste af tiden, men vil forudsætte manuel indgriben i visse situationer.

4: Bilen kan køre selv uden indblanding overhovedet.

Født af dovenskab

Fordelene ved førerløse biler er indlysende. De kan bringe dig sikkert og bekvemt til ethvert mål og vil give langt smidigere trafikafvikling med mulighed for større trafiktæthed og bedre udnyttelse af vore veje og oven i købet med bedre økonomi og mindre forurening. Automatiske biler vil også afstedkomme færre færdselsulykker og færre skader på materiel og ikke mindst personer.

En verden med førerløse biler vil dog også trække slagskygger, for det vil ændre hele vores over hundrede år gamle biltradition og færdselskultur. Der vil af gode grunde ikke blive brug for hverken færdselspoliti eller trafikskiltning, ligesom en stor del af alle trafikrelaterede jobs sandsynligvis vil forsvinde. Da det ikke vil være nødvendigt at lære at køre bil længere, vil køreskoler blive nedlagt, og racerløb og biljagter på film og i tv vil blive absurd og grinagtig fortid.

Flere vil bruge robotbiler, og veje og p-pladser vil derfor blive overfyldt. Bilerne vil måske nok selv kunne finde ud af at vælge alternative ruter og parkere rundt omkring, men det flytter blot problemerne. Desuden vil også automatiske bilers elektronik som al anden elektronik kunne svigte, og deres software kan blive hacket, overtaget og kontrolleret af personer med ond hensigt.

Men som den selvkørende bil allerede er her, vil den førerløse bil også komme. Det har altid været menneskets hang til at undgå anstrengelser og kedelige opgaver, der har bestemt fremtiden. Det er sandt, at ganske mange virkeligt nyder at køre bil og betragter det som en fornøjelig hobby eller sport, men nok lige så mange eller måske endnu flere betragter bilkørsel som et krævende, anstrengende og ikke mindst ansvarsfuldt hverv.

Og så har de færreste i dag oplevet at køre i de allerførste biler, der vitterligt gjorde det til en sand udfordring at være bilist. Håndsving, punkteringer, karbidlygter, oliesvineri og røg, støj og møg var hverdag for bilpionererne. Men hurtigt lærte fabrikanterne, at der var salg i større kørekomfort, og netop komfort er siden blevet det helt store mantra.

Både luksus i kabinen og lethed bag rattet. Da USA i højere grad end Europa dengang var bilismens land, var det også fra den anden side af Atlanten, at fremskridtene kom. Dengang og stadig, selv om den øvrige verden også har fundet ud af, at der er penge i dovenskab.

Hold dig på afstand og på måtten

førerløsbil Komponenterne i bremsesystemerne ABS, TCS, ESC, ESP (og AEBS).

ABS-bremser var blandt de allerførste hjælpefunktioner. Ved hvert hjul sidder en føler, som registrerer, om hjulet drejer rundt. Registrerer føleren, at hjulet ikke drejer rundt, åbner bilcomputeren øjeblikkeligt for en ventil, der sørger for, at bremsetrykket mindskes, så hjulet roterer igen. Med ABS kan du derved både styre og bremse samtidig.

Andre producenter fulgte op med ESC (Electronic Stability Control) og TCS (Traction Control System), der blev lanceret omkring 1987, og ikke mindst ESP (Electronic Stability Program), der på lignende vis kan forhindre både udskridning og hjulspin ved at dosere bremsekraften i relation til hjulenes omdrejninger.

Disse hjælpefunktioner bruges for så vidt stadig, men i dag kan en bil være udstyret med en række andre forskellige teknologier, der både mindsker risikoen for ulykker og uheld og er i stand til at gribe aktivt ind og redde situationen, hvis føreren af en eller anden grund ikke reagerer eller kan.

Fri for gearskift, seje bremser og tungt styretøj

Den første egentlige føreraflastning kom i 1940 med den automatiske gearkasse, der sparede bilisten for den evindelige ”benzinomrøring”, der fulgte af stempelmotorens hurtigtsnurrende egenskaber. Automatgearet var dyrt, sårbart og åd af motorens hestekræfter, men gjorde også kørslen en del mindre anstrengende.

I tiden omkring anden verdenskrig, hvor elektriske relæer og forskellige små motorer (aktuatorer) vandt frem i industrien, var det også nærliggende at erstatte speederen med en motordrevet ventil, der kunne regulere brændstoftilførslen og dermed hastigheden. Og hvis den oven i købet blev styret af speedometret, ville den første fartpilot være født. Ideen fik den 58-årige blinde Ralph Teetor fra Indiana i 1948, fordi han var godt og grundigt træt af sin advokat, der ustandseligt accelererede og bremsede ned, når de var ude at køre sammen.

Overbevisende demonstration

førerløsbil

Der går en vedholdende PR-historie fra omkring 1985. To ens standardbiler skulle bremse samtidig på den kortest mulige afstand. I den ene sad en professionel racerkører, og i den anden sad en pige på 18 år, der lige havde fået kørekort.

På det givne signal pumpede racerkøreren på bremsen, det bedste han havde lært, mens pigen jokkede pedalen ned i gulvet – og bremsede både hurtigere og kortere end racerkøreren. Hendes bil var udstyret med ABS!

Forrige århundredes tidlige bilister besværede sig også ofte over tungt styretøj og seje mekaniske bremser, der krævede benkræfter som en cykelrytter. Det måtte kunne klares lettere med hjælp fra motoriserede trykpumper, og dette faktum udmøntede den amerikanske bilfabrik Chrysler, der i 1951 var først til at tilbyde servostyring og servobremser.

Så ville det jo også være ganske praktisk, hvis bilen kunne bremse af sig selv, når det var nødvendigt. Ford forsøgte sig i 1954 med ”følestænger”, der stak frem på køretøjet foran. Tanken var, at den mindste påvirkning af stangens spids bremsede bilen, men i praksis synes bløde trafikanter ikke, at det er rarere at blive stukket af en stang end at blive ramt af en kofanger, og teknologien blev aldrig anvendt på andet end konceptmodeller som FX Atmos.

Til gengæld forbedrede industrien bilens bremser. En af de helt store landvindinger hed ABS (Anti-Lock Braking System), der gradvis vandt indpas i 1971 og sørger for, at hjulene ikke blokerer, selv om du træder nok så hårdt på bremsepedalen.

Med indgangen til den digitale tidsalder omkring 1990 begyndte der for alvor at ske noget. Om end mere af hensyn til sikkerheden end til mageligheden. I 1992 tilbød japanske Mitsubishi et radar-baseret såkaldt Distance Warning system (der dog i realiteten blot erindrede dig på at holde afstand med bip og blink), men senere lancerede samme producent en mere resolut udgave, der selv aktiverede speederen og gearet (om end ikke bremserne).

På det europæiske marked fulgte hurtigt Mercedes, BMW og Jaguar. Siden har bilfabrikkerne til stadighed udviklet nye automatiske hjælpefunktioner, som publikum køber trods merprisen. For magelighed koster jo som bekendt. Og i dag er mange biler fyldt med forskellige ”førerassistenter”, der styres og overvåges af computere og software og gradvis er på vej til at befri bilisten for alle de trivielle pligter, der følger af at være bilist. Målet er i sidste ende at erstatte bilisten selv.

Systemer der i dag hjælper sikkerheden på vej

Biler af i dag kan have mange teknologier indbygget, der i samarbejde på et tidspunkt skal gøre vores biler helt førerløse. Lane Assistant holder øje med vejens afstribning via kameraer eller radar, og kommer du til at overskride striberne uden at have aktiveret blinklyset, lyder straks en akustisk advarsel måske endog ledsaget af vibrationer i rattet. Videreudviklingen Lane Centering er i stand til selv at styre og bremse bilen tilbage på rette spor, hvis du ikke reagerer.

førerløsbil Mange nye biler kan fås med Lane Assistant (”vognbaneassistent”) som eksempelvis denne Skoda Octavia.

AEBS (Automatic Emergency Braking System) er et automatisk bremsesystem, der ligeledes registrerer alle genstande og trafikanter foran bilen. AEBS kan ikke forhindre påkørsel 100 %, men kan reducere skadernes omfang væsentligt. De mest avancerede af disse systemer strammer yderligere selerne, og retter sæderne op til lodret position, ligesom de i nogle tilfælde lukker både vinduer og soltag. AEBS er bl.a. at finde på flere lastvogne og kaldes også bl.a. ”frontassistent”. Funktionen er desuden grundbestanddel i de systemer, der kaldes ACC (Adaptive Cruise Control). Det er en ”intelligent fartpilot”, hvor du indstiller den hastighed, bilen skal holde, hvorefter bilen holder farten, men også øje med vejen foran og bremser, hvis det er nødvendigt.

førerløsbil Volvo er blandt de biler, der snart leveres med AEBS og derfor automatisk hindres i at køre for tæt op mod forankørende.

Evasive Steering er et af de nyeste sikkerhedssystemer. Hvis de optiske sensorer i bilen registrerer en pludselig opdukket forhindring (f.eks. en fodgænger, der går frem bag en bus), skal du blot give et kort vrid i rattet i den retning, du vil styre bilen uden om, og systemet går så selv ind og foretager den fulde undvigemanøvre under årvågen hensyntagen til andre trafikanter og forhindringer. Hvis du ikke reagerer, bremser bilen op.

førerløsbil Aktiv undvigemanøvrering
kan selv styre uden om
forhindringer på vejbanen.

Sansende robotter bag rattet

Ligesom os opfatter og reagerer bilernes elektroniske hjælpefunktioner på omgivelserne blot med brug af sensorer og computer i stedet for øjne, ører og hjerne.

Optiske sensorer som radar, lidar og kameraer ”ser” bilens omgivelser, mens andre typer følere registrerer fysiske forhold som hastighed, tryk, temperatur mv. Disse informationer samles og bearbejdes i bilens ECU-computer (Engine Control Unit), og alt efter situationen adviserer computeren chaufføren eller aktiverer forskellige elektromekaniske systemer og servokredsløb, der kan dreje rattet, betjene speederen eller trykke på bremsen.

Bilindustrien skelner med andre ord mellem passive og aktive systemer, hvor de passive lader dig ”slippe med en advarsel”, mens de aktive selv manøvrerer køretøjet fri af farlige situationer, hvis du ikke reagerer på bilens indtrængende appeller. Hvert år dukker nye opfindsomme førerassistenter og advarselssystemer op rundt om rattet klar til at hjælpe dig til at køre mere sikkert og afbøde følgerne, hvis du ikke gør det.

Mange vil ganske vist ikke være at finde i en 100 % førerløs bil, for den klarer jo det hele selv. Men indtil den kommer, holder bilproducenterne publikums interesse fanget med stadigt nye og smarte digitale sikkerhedsfeatures, og dem ser vi nærmere på næste gang i Alt om DATA nr. 2 2018.

Har du hørt om Olli?

Olli er en elektrisk minibus, der lige nu selv kører rundt på en lukket testbane på DTU i Lyngby ved København, hvor firmaet Autonomous Mobility (finansieret af bilimportøren Semler Group) har sit hovedkontor. Autonomous Mobility beskriver sig selv som ”importør og operatør” af selvkørende køretøjer, og formålet med testbanen er i første række at demonstrere selvkørende køretøjer over for både den offentlige og private sektor. Men med placeringen på DTU er det samtidig hensigten, at studerende og forskere kan afprøve og studere autonome systemers samspil med deres omgivelser.

Ud over Olli prøvekører Autonomous Mobility en fransk minibus ved navn Arma, der leveres af producenten Navya. Arma er som Olli også elektrisk, og dens elektriske motorer kan bringe farten op på omkring 45 km/t. selv om den indtil videre kun vil køre 10-20 km/t. Strømmen leveres af batterier med strøm nok til små 100 km eller omkring otte timers blandet drift. Batterierne oplades i dag via kabel, men fremover er det tanken at oplade bussen induktivt, når den holder ved stoppesteder (se mere om induktiv opladning i AOD 14/2017). Samtidig gør den elektriske drift bussen både lydløs og miljøvenlig. Alt om DATA har haft lejlighed til at stige med på en testkørsel.

førerløsbil Princippet i Olli er den Watson-bestykkede talegenkendelse fra IBM, der først omformer tale til tekst og siden tekst til tale igen, så du kan føre en intelligent
dialog med bussen.

Arma er 4,75 m lang og 2,65 m høj (fuld ståhøjde) og kan medføre 11 siddende og 3 stående passagerer. Bussen har monteret følsomme Lidar-sensorer (Light Detection and Ranging) både for og bag samt på taget og på siderne. Disse lysbaserede radarer kan ”se” omgivelserne 360 grader rundt og beregne afstanden til alle genstande inden for 60 m med få centimeters nøjagtighed.
På den måde har Arma laserscannet og foruddefineret en prøvestrækning, som bussens indbyggede computer og software har omdannet til et 3D-kort, der herefter vil udgøre en form for virtuelle skinner, som bussen vil holde sig inden for med få centimeters margin. Systemet er forbundet med og indsamler data fra samtlige sensorer og styrer alle funktioner i bussen.

Men selvfølgelig skal bussen også tilpasse sig forholdene, som de ser ud i virkeligheden, og det afgør bussens indbyggede computer ud fra den samlede datamængde fra både Lidar-sensorerne, GPS og et lokalt 3G-signal. Køretøjet er desuden programmeret til altid at vige og standse i enhver krisesituation. I praksis kan Olli opdage forhindringer på vejen op til de nævnte 60 meter fremme og så tæt som 0,05 m. En praktisk prøve, hvor en person gik foran bussen midt på vejen, demonstrerede klart systemets pålidelighed.

Den selvkørende bus stopper pænt og trygt. Bussen kan i sådanne tilfælde såmænd også programmeres til at dytte kraftigt i sit horn, og softwaren er så intelligent, at bussen ikke lader sig forvirre af nedfaldene blade og lignende, der dukker op foran den. Softwareudviklerne arbejder også på at kunne få bussen til at undvige og dreje uden om forhindringer.

Watson-bestykket intelligent software samtaler med passagererne

Den navnkundige Olli-bus, der leveres af det amerikanske firma Local Motors, ligner på mange måder Arma, om end designet er en smule anderledes. Olli er lidt mindre (knap fire m lang og 2,5 m høj med plads til otte personer), og topfarten er omkring 40 km/t.

Olli er til gengæld socialt intelligent. Både inde i bussen og udenpå er der infoskærme, der holder ombordværende og ventende passagerer orienteret om driften. Desuden er køretøjet forbundet med skyen via IBM’s berømte Watson maskinlæringssoftware, der gør det muligt for passagerer at tale med buscomputeren og stille spørgsmål om ruten mv. til bussen, der svarer pænt og høfligt igen. Det bliver også muligt at fortælle Olli direkte med klare ord, hvor du gerne vil hen.

førerløsbil Det er ikke få sensorer og følere, der skal til for at få Olli rundt på sin rute.

På lidt længere sigt er det tanken, at de rejsende kan tilkalde minibussen med en app, og Olli stopper så lige præcis, hvor de gerne vil samles op. Betalingen kan eksempelvis ske via MobilePay eller via appen, der automatisk kan registrere al af- og påstigning og trække de korrekte beløb fra din konto, uden at du behøver at svinge kreditkortet, men det vil i sidste ende være op til den enkelte busoperatør.

Autonomous Mobility har ansøgt Færdselsstyrelsen og Vejdirektoratet om tilladelse til busdrift med de selvkørende minibusser, og flere mindre kommuner som eksempelvis Vesthimmerland og Hørsholm Kommune har vist interesse i at etablere elektrisk minibusdrift uden chauffører og med fleksible køreplaner, men projekterne er foreløbig sat på standby.

Ifølge Local Motors er det dog planen, at ”Olli” inden årets udgang skal køre i rutefart på gaderne i Miami og Las Vegas, og herhjemme håber Autonomous Mobility at have Olli kørende i starten af 2018.