Sådan fungerer bilfri racerløb

'Junior', en Volkswagen Passat fra 2006, stærkt modificeret og robotiseret af et team fra Stanford University, krydser målstregen under DARPA Urban Challenge i 2004 i Victorville, Californien. Bilerne havde ingen førere og var ikke fjernbetjent. TANGI QUEMENER / AFP / Getty Images

Høje stadionlamper skinner gennem sværme af flyvende insekter, der oplyser speedway på en varm, krusende aften. Tusinder af mennesker pakker tribunerne. Deres hoveder drejes, når racerbiler drejer rundt, suser forbi og gør det derefter igen. En lav mumling fra mængden eksploderer i høstende jubel, når den ene bil passerer en anden, snævert undgår en kollision. Det er bare endnu en actionfyldt aften på racerbanen - eller er det?

Et skød at gå. Fans er på deres fødder og råber højt som bilerne jockey for position. Når lederne brøler rundt om den sidste drejning og går ind i hjemmestrækningen, er det klart, at der vil være en fotofinish. Bare inches adskiller vinderen fra runner-up, når de sejler under det rutede flag. Publikum går vild!

Det er, når du bemærker noget mærkeligt. Idet førstepladsen bremser for at tage sin sejrskød, bliver det tydeligt, at ingen er i førersædet. Er bilen fjernbetjent? Springede chaufføren ud? Nix. Utroligt kører bilen selv.

Selvom dette scenarie endnu ikke er spillet i det virkelige liv, er det kun et spørgsmål om tid, indtil det sker. Ingeniører har gjort utrolige fremskridt med hensyn til design og testning af førerløse biler, siden de første prototyper blev rullet ud i 1970'erne. Måske mest bemærkelsesværdigt har Googles selvkørende bilprojekt logget over 1,3 millioner miles af softwarekontrolleret kørsel fra 2009 til december 2015 [kilde: Google]. Og fordi dette er Amerika, har ingeniører allerede prøvet at kæmpe med deres kreationer, omend i individuelle tidsforsøg, ikke direkte mod hinanden.

Så hvordan kom førerenes bilspil i gang? Hvordan er racing disse biler ned ad en bane anderledes end at køre dem ned på motorvejen? Vil førerløse bilsport i sidste ende sætte professionelle chauffører ud af et job? Vi løber ned på disse spørgsmål og mere, men vi overlader kørslen til dig. Så tag den mus, og klik på!

Indhold

1. Origins of Driverless Car Racing
2. Driverless Race Car Technology
3. Driverløse billøb
4. Fremtiden for førerløs bilsport

Tegnet Leonardo da Vinci den første førerløse bil? SSPL / Getty Images

Naturligvis blev førerløse biler ikke opfundet bare for at vi kunne køre dem rundt på et spor. Jo, det er ret fantastisk, men den egentlige grund var mere praktisk. Hvis biler kørte sig selv, kunne folk, der stoler på andre til transport på grund af alder eller handicap, have meget mere uafhængighed, for ikke at nævne din gennemsnitlige pendler, der kunne have mere tid til at slappe af. Som en ekstra bonus kunne førerløse biler lette overbelastning, reducere ulykker, lavere brændstofforbrug og endda lindre efterspørgslen efter parkering.

Ideen til en førerløs bil kan spores helt tilbage til Leonardo da Vinci, der tegnet en forprogrammerbar vogn i 1478 (seriøst, hvad tænkte den fyr ikke på?). Men det var først, før General Motors 'Futurama-udstilling havde premiere på verdensmessen i 1939, at førerværlige biler virkelig fik offentlig opmærksomhed. Udstillingen var en skalamodel af hvordan verden kunne se ud i 1960, som GM var forestillet, og fremtrædende på dens små motorveje var biler, der kørte sig selv. Tidlige forsøg på faktisk at udvikle denne teknologi i 1950'erne fokuserede på såkaldte smarte motorveje, som var veje indlejret med stålkabler, som biler kunne registrere og følge [kilder: Vanderbilt og Weber].

Dagens førerløse biler, der navigerer på veje ved hjælp af sensorer og computere for at scanne og fortolke miljøet, kom ud af 1970'erne. Det var da ingeniører fra Japans Tsukuba mekaniske ingeniørlaboratorium med succes programmerede en bil udstyret med to kameraer og en analog computer til at følge hvide vejmærker med den brændende hastighed på 18,6 miles i timen (30 kilometer i timen), skønt en stålskinne hjalp det med [ kilde: Weber]. I løbet af de næste par årtier udnyttede universiteter og virksomheder over hele verden imidlertid forbedringer i computerteknologi til at skabe førerløse biler, der faktisk fungerede ganske godt i virkelige vejtest.

I 2003 besluttede det amerikanske militær under Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), at disse biler var klar til at køre. Mere specifikt håbede de, at udfordrende førerløse bilforskere til at konkurrere mod hinanden ville anspore til innovation i en teknologi, der potentielt kunne have vigtige militære anvendelser. DARPA Grand Challenge blev således født. Med en præmie på $ 1 million på linjen samlet holdene sig i Californiens ørken i 2004 for at løsrive deres ultimative autonome hastighedsmaskiner, og resultaterne var, godt, interessante [kilde: Shipley]. Men inden vi kommer ind på det, lad os tale om den teknologi, det kræver for at bygge en førerløs racerbil.

En Nvidia Drive PX 2-autonom køretøjscomputer blev vist under CES-messen i 2016 i Las Vegas. Nvidia siger, at den nye Drive PX 2-platform, designet til autonome biler, kan behandle 24 billioner dybe læringsoperationer et sekund. REUTERS / Steve Marcus

Det er sandsynligvis ikke overraskende, at teknologien i førerløse racerbiler svarer til den i din egen autonom (eller endda semi-autonom) bil. Det skyldes, at det at navigere på et racerbane og køre ad en motorvej er ens på mange grundlæggende måder: Begge kræver, at du holder dig væk fra andre biler, forbliver på en bestemt kurs og undgår uventede hindringer. Endnu mere avancerede racingfærdigheder, som at tage et hjørne så hurtigt som muligt uden at dreje ud, kan sammenlignes med at tage en tur på en iskald motorvej. Stadig står førerløse racerbiler over for unikke udfordringer, og ingeniører har fundet nogle temmelig geniale måder at håndtere dem på.

En typisk førerløs bil bruger en række sensorer til at observere omgivelserne. Radarsensorer placeret omkring bilen kan registrere køretøjets position i forhold til bilerne deromkring. Videokameraer hjælper med at holde styr på nærliggende trafik, men de læser også trafiklys og vejskilte og hjælper bilen med at undgå forhindringer som fodgængere. Lidar - eller lysradar - spretter lysimpulser fra bilens omgivelser for at skabe en tredimensionel visning, der er nyttig til at identificere banemarkeringer og kanten af ​​vejen. En computer trækker alle disse data sammen og manipulerer styring, acceleration og bremsning i overensstemmelse hermed [kilde: Armstrong].

Racing kræver endnu mere fra en førerløs bil. I betragtning af de højere hastigheder er acceleration og bremsning meget sværere, og der er langt mindre reaktionstid. Teknikker som at bestemme den bedste linje gennem en sving, kæmpe for position og kompensere for belastningsskift under styring er også nødvendige. Mange af disse færdigheder er instinktuelle for racerbilchauffører, men førerløse biler kan kun få det rigtigt, hvis de er programmeret med den rette algoritme [kilde: Adams].

Så hvad er en racing-udfordret ingeniør at gøre?

De kigger ind i hovederne på racerbilchauffører - bogstaveligt talt. Et forskerteam på Stanford koblet faktisk chauffører op til elektroder, der målte hjerneaktivitet, da de kørte mod andre biler. Oplysninger indsamlet fra dette eksperiment hjalp ingeniørerne med at finjustere computersystemerne i de førerløse racerbiler. For eksempel ved at undersøge de menneskelige chaufførers instinktive respons, når køretøjet drejer rundt på en sving, var ingeniører i stand til at forbedre timingen af ​​den software, der hjælper med at stabilisere bilen [kilde: Knapton].

Den førerløse "Boss" bruger en kombination af en kombination af lidar, radar, vision og kortlægning af GPS-systemer for at "se." Det brugte kun elektronik til succesfuldt at køre sig selv gennem DARPA 60-kilometer bybane i 2007. David Paul Morris / Getty Images

Har alt dette snak om kørsel uden bil få din indre nørd klar til det grønne flag? Bliv ikke for ophidset, for der er stadig nogle kninks at træne, inden sporten er klar til prime time.

Selvfølgelig har ingeniører kæmpet for disse køretøjer i mere end et årti, men det har ikke altid været actionfyldt. Tag det første officielle kørseløse billøb, en off-road konkurrence kendt som 2004 DARPA Grand Challenge (vi nævnte det tidligere, men efterlod dig hængende om resultatet). Af de 15 hold, der startede, var det kun seks, der faktisk kom ud af startskakten uden at gå bonkers. De, der gjorde det ud, var i stand til at rejse mellem 1,9 og 11,9 kilometer (1,9 til 11,9 kilometer), før de sad fast på en klippe, plejede ind i et hegn eller mødte noget andet indbydende undergang. Disse resultater er endnu mere cringe-værd, når du overvejer at kurset var 142 mil langt [kilde: Hooper].

For at være retfærdig handler DARPA Grand Challenge om at tilskynde til teknologisk udvikling, og ved den foranstaltning skuffede 2005-løbet ikke. 23 køretøjer kom ind på denne tid, og fire formåede at nå det ned ad 132-kilometer-banen inden for 10-timers tidsgrænsen. "Stanley," bilen fra Stanford University sluttede først med en tid på seks timer, 53 minutter og 58 sekunder. Det var en forbløffende teknologisk præstation, men med en gennemsnitlig hastighed på 19,1 miles i timen (30,7 kilometer i timen) var det næppe de hjerteslagende action-race fans er vant til [kilde: Hanlon].

Det sidste DARPA-førerløse billøb var Urban Challenge, der blev afholdt i 2007. Denne gang slog Carnegie Mellons hold 10 andre konkurrenter for at tage hjem den første præmie på $ 2 millioner og afsluttede 60-mils banen 20 minutter foran den næste finisher. Igen var hastighederne langsomme: kun 14 miles i timen (22,5 kilometer i timen) i gennemsnit. Måske var den største bummer for racefans imidlertid, at bilerne blev bedømt efter hvor godt de fulgte trafikreglerne. Hvilken race er det? [kilde: Sofge]

Raceentusiaster vil være glade for at vide, at ingeniører nu arbejder på førerløse racerbiler, der kan gå meget, meget hurtigere. Stanford Universitys Audi TTS, kaldet "Shelley," har fået en masse opmærksomhed i det seneste - og med god grund. I februar 2015 blev det den første førerløse racerbil, der slåede en menneskelig racerbilchauffør, idet han slog amatørturklassemester David Vodden i Californiens Thunderhill Raceway Park med 0,4 sekunder [kilde: Knapton].

Driverløse biler og racing: en kamp lavet i Hollywood

Selvom førerløse biler endnu ikke har kørt head-to-head med andre biler, har det ikke forhindret film- og tv-producenter i at forestille sig, hvordan det ville se ud. En episode af "South Park" fra 2014 indeholdt et løb i stil med 1960'ernes animerede show "Wacky Races", og en af ​​konkurrenterne var en japansk førerløs bil. Sony Pictures har endda en film i værkerne med titlen "Driverless Car Race", der viser disse køretøjer, der konkurrerer på en rute fra Paris til Beijing [kilder: Montgomery og Ramsey].

Formel E er allerede ret cool med chauffører. Forestil dig, hvordan løbene ville se ud, når bilerne er førerløse under Roborace! Jed Leicester / LAT / Formel E via Getty Images

Efter at have hørt om den aktuelle tilstand af førerløs bilsport, tænker motorsportfans sandsynligvis, "Det er temmelig sejt, men hvornår skal vi se nogle REAL racing?" Fantastisk spørgsmål. Og du vil være glad for at høre, at svaret snart er.

I november 2015 annoncerede Formula E, en raceklasse for elbiler Roborace, et internationalt racerkredsløb for førerløse elektriske køretøjer. Planen er at afholde disse løb før hver Formel E-begivenhed, der begynder med sæsonen 2016-2017. Roborace vil indeholde 10 hold, der bruger identiske biler, så konkurrencen faktisk kommer ned på de forskellige sensorer og computeralgoritmer, som teamingeniører opretter for at gøre bilen autonom. Og de bedste nyheder til racingfans? En af begivenhedens begyndere lover hastigheder så høje som 186 miles i timen (299,3 kilometer i timen) [kilde: Davies].

Men vil nogen se det? Det er det store spørgsmål, som mange af Roborace's kritikere rejser. Disse tvivlere føler, at hvis du tager det menneskelige element ud af racing, bliver det mindre interessant og måske ikke engang kvalificerer sig som en sport. Det er de strategiske fejlberegninger og de nedbrud, som folk indstiller på for at se, så hvad vil der ske, hvis computere er finjusterede for at undgå disse fejl? Hvad bliver racing uden førernes følelsesmæssige fester i vinderens cirkel? Der er endda en vis bekymring for, at førerløse biler vil blive så gode til at køre, at menneskelige chauffører bliver forældede.

Ikke alle er dog enige. Tilhængere argumenterer for, at denne type konkurrence faktisk vil gøre sporten meget mere tiltalende ved at tiltrække en ny type fan, der ikke rigtig meget plejede at køre før. Og hvad angår det menneskelige element, ser Roborace-talsmænd heller ikke, at det forsvinder. De håber, at ingeniørerne vil påtage sig denne rolle og endelig nyde noget af rampelyset, efter at de er boret i et laboratorium for meget af deres karriere [kilde: Fagnan].

I sidste ende ser lederen af ​​Formel E ikke hans Roborace som afslutningen på motorsport. Snarere ønsker han, at fans og konkurrenter skal begejstre sig for innovation - og måske have det lidt sjovt i processen [kilde: Khorounzhiy].

Joke's on You

Den 31. marts 2012 annoncerede Google et partnerskab med NASCAR for at danne Google Racing, en racedivision for førerløse biler. Hvis denne timing ikke er mistænkelig for dig, skal den være. Den næste dag annoncerede internetsøgning-giganten, at det hele var en aprilprik for [Fool's Day] [kilde: Google].

Forfatterens note: Hvordan førerløs bilracing fungerer

Jeg har tilfældigt fulgt, hvad der foregår med førerløse biler, men forestillingen om at kæmpe mod dem er et nyt, og uden tvivl awesome, koncept for mig. Mens jeg undersøgte denne artikel, fandt jeg mig distraheret af YouTube-videoer af de tidlige DARPA-løb og andre eventyr i autonom racing. Nu hvor jeg ved, at der kommer en ny førerløs racerserie, er jeg meget interesseret i at se den. Jeg gætter på, at det gør mig til en af ​​de nye fans-racepromotører, der håbede at trække til sporten!

relaterede artikler

• 10 funktioner, som vi ønsker at se i selvkørende biler
• Tilbyder førerløse biler sikrere, billigere og mere effektiv transport?
• Hvordan førerløse biler fungerer
• Hvad er DARPA Urban Challenge?
• Hvordan ser racerbiler ud i 2025?

Flere gode links

• YouTube: DARPA Grand Challenge i 2004
• YouTube: "Shelley", Stanfords robotbil, rammer banen
• TED Talk: Den fremtidige racerbil - 150 km / t og ingen fører

Kilder

• Armstrong, James. "Hvordan fungerer førerløse biler?" The Telegraph. 11. februar 2015. (15. januar 2016) http://www.telegraph.co.uk/motoring/motoringvideo/11308777/How-do-driverless-cars-work.html
• Bogost, Ian. "Robotbilens hemmelige historie." Atlanterhavet. November 2014. (15. januar 2016) http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2014/11/the-secret-history-of-the-robot-car/380791/
• DARPA. "Urban Challenge: Velkommen." 2007. (15. januar 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge/index.html
• Davies, Alex. "At køre selvkørende biler vil gøre veje mere sikre for alle." Wired. 2. december 2015. (15. januar 2016) http://www.wired.com/2015/12/roborace-autonomous-vehicle-racing/
• Fagnan, Rene. "Opinion: 10 grunde til ikke at afvise Roborace." Motorsport.com. 13. december 2015. (14. januar 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/opinion-10-reasons-not-to-dismiss-roborace/
• Fia Formel E-mesterskab. "Formel E og Kinetik annoncerer Driverless Support Series." 27. november 2015. (11. januar 2016) http://www.fiaformulae.com/en/news/2015/november/formula-e-kinetik-announce-roborace-a-global-driverless-champunity.aspx
• Google. "Google Racing." 31. marts 2012. (13. januar 2016) https://archive.google.com/racing/
• Google. "Google-selvkørende bilprojekt månedlig rapport." December 2015. (15. januar 2016) https://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/da/selfdrivingcar/files/reports/report-1215.pdf
• Hanlon, Mike. "Stanford University vinder DARPA Grand Challenge Race for Robots - Fem komplette kurser." Gizmag. 9. oktober 2005. (15. januar 2016) http://www.gizmag.com/go/4720/
• Hooper, Joseph. "Fra DARPA Grand Challenge 2004 DARPA's Debacle in the Desert." Populær videnskab. 4. juni 2004. (12. januar 2016) http://www.popsci.com/scitech/article/2004-06/darpa-grand-challenge-2004darpas-debacle-desert
• Khorounzhiy, Valentin. "Driverless Championship vil ikke være slutningen af ​​Motorsport - Agag." Motorsport.com. 27. november 2015. (14. januar, 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-champunity-won-t-signal-end-of-motorsport-agag/
• Knapton, Sarah. "Driverless Car Beats Racing Driver for første gang." The Telegraph. 13. februar 2015. (11. jan. 2016) http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11410261/Driverless-car-beats-racing-driver-for-first-time .html
• Montgomery, Kevin. "South Park nedlægger Techs absurde transportkrig." Valleywag. 16. oktober 2014. (15. januar 2016) http://valleywag.gawker.com/south-park-takes-down-techs-absurd-transportation-war-1647173429
• Ædel, Jonathan. "Driverløse biler til veje ikke racerbane, siger Wolff." Motorsport.com. 26. december 2015. (11. januar 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-cars-for-roads-not-race-track-says-wolff-664866/
• Ramsey, Lydia. "Driverless Car Race fra Paris til Beijing 'ville være tæt på umuligt.'" Populær videnskab. 19. februar 2015. (11. jan. 2016) http://www.popsci.com/theres-going-be-movie-about-self-driving-car-races
• Shipley, Don. "DARPA planlægger den store udfordring for robotbundne køretøjer." DARPA. 2. januar 2003. (15. januar 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge04/media/announcement.pdf
• Sofge, Erik. "Carnegie Mellon og GM's chef vinder DARPA Urban Challenge." Populær mekanik. 2007. (15. januar 2016) http://www.popularmechanics.com/technology/gadgets/a2250/4229973/
• Vanderbilt, Tom. "Autonome biler gennem tiderne." Wired. 6. februar 2012. (13. januar 2016) http://www.wired.com/2012/02/autonomous-vehicle-history/
• Weber, Marc. "Hvor skal jeg? En historie med autonome køretøjer." Computerhistorisk museum. 2014. (15. januar 2016) http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-a-history-of-autonomous-vehicles/