هوش مصنوعی چگونه خودروهای خودران را هدایت می‌کند؟

مقدمه

خودروهای خودران، تکنولوژی جدیدی به حساب می‌آیند که توانسته‌اند زندگی انسان‌ها را تا حد قابل توجهی تحت تاثیر خود قرار دهند. با پیشرفت حوزه‌هایی همچون هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، کارشناسان موفق شده‌اند تا نسبت به طراحی یک سیستم هوشمند و اتوماتیک برای هدایت انواع خودرو راه اندازی نمایند. شاید این سیستم در نگاه اولیه پر خطا و بی کاربرد به نظر برسد ولی به کار گیری الگوریتم‌های پیچیده هوش مصنوعی به آن کمک کرده تا بازدهی فوق العاده‌ای را نیز کسب کند. سیستم‌های ناوربری با کمک تنکولوژی‌های خاصی همچون تحلیل تصویر توانسته‌اند بازدهی و کارایی خودروهای خودران را چند برابر کنند.

نگاهی بر تعریف خودرو‌های خودران

قبل از هر چیز بیایید به چیستی و ویژگی‌های خودروهای خودران بپردازیم. خودروهای خودران، وسیله‌ای هستند که بدون نیاز به دخالت انسان می‌توانند تصمیم گیری داشته باشند. آنها از فناوری‌های پیشرفته و پیچیده جهانی بهره مند شده‌اند و می‌توانند مزایای زیادی را نیز با خود حمل کنند. در حال حاضر مدل‌های زیادی از این خودرو‌ها در بازار موجود بوده و هر کدام از این مدل‌ها، یک سری امکانات کلیدی و ویژه را با خود حمل می‌کنند.

به خاطر داشته باشید که انواع خودروهای خودران جدا از داشتن طول عمر بالا و مقاومت مطلوب، در خیلی از مواقع مسیرهای طولانی و آزار دهنده را برای شما کوتاه و مختصر می‌کنند. البته که برای استفاده از این خودرو‌ها شما باید به برند سازنده و تکنولوژی ساخت دقت زیادی داشته باشید. هرچه تکنولوژی ساخت بهتر شود، خودرو هم راحت‌تر می‌تواند محیط اطرافش را درک نماید.

سطوح مختلف خودران بودن (SAE Levels)

به نظر شما خودروهای خودران در چه سطوح و دسته بندی‌هایی روانه بازار می‌شوند؟ محققان و کارشناسان فعال در زمینه راه اندازی و ایجاد چنین خودروهایی توانسته‌اند 6 گروه اصلی را برای آنها معرفی نمایند. این خودرو‌ها از سطح 0 تا سطح 5 بسته به میزان هوشمندی خود می‌توانند رتبه بگیرند.

• خودرو‌های سطح 0، محصولاتی هستند که همه ما از آنها استفاده می‌کنیم. این محصولات هیچ سیستم خودرانی نداشته و به صورت کامل توسط انسان‌ها مدیریت می‌شوند.
• خودرو‌های سطح 1 به محصولاتی گفته می‌شوند که با استفاده از سیستم‌های کمکی راننده همچون کروز کنترل روانه بازار شده‌اند. با اینکه این محصولات بدون نیاز به دخالت انسان فعالیت نمی‌کنند ولی درصد محدودی خودکار هستند.
• خودروهای سطح 2 می‌توانند کنترل فرمان، سرعت و مسیر را بر عهده بگیرند. این در حالی است که راننده همواره باید آمادگی کامل برای کنترل را در اختیار داشته باشد.
• خودرو‌های سطح 3 به محصولاتی گفته می‌شوند که در 90 درصد مواقع می‌توانند به تنهایی فعالیت داشته باشند ولی انسان‌ها باید در مواقع ضروری در عملکرد خودرو دخالت کنند.
• خودرو‌های سطح 4 نیازی به راننده ندارند. آنها می‌توانند در اکثر مواقع به تنهایی مسیر را تشخیص دهند، موانع را شناسایی نمایند و شما را به مقصد برسانند.
• خودرو‌های سطح 5 محصولاتی هستند که همچنان شرکتی موفق به ساخت آنها نشده است. در طراحی این خودرو‌ها از خود پدال گاز یا ترمزی استفاده نمی‌شود چرا که مدل‌های هوش مصنوعی به کار رفته در آنها قابل اعتماد می‌باشند.

اجزای اصلی خودروهای خودران

شرکت‌های تولید کننده برای ایجاد خودروهای خودران باید یک سری تجهیزات نرم افزاری و سخت افزاری ویژه را مورد استفاده قرار دهند. این تجهیزات نه تنها روند استفاده از خودرو را تحت تاثیر خود قرار می‌دهند، بلکه سرعت، بازدهی و دقت آن را نیز متحول خواهند کرد. به خاطر داشته باشید که خودروهای خودران جدا از تجهیزات اولیه‌ای که در همه ماشین‌ها یافت می‌شود، باید با استفاده از انواع سنسورهای لیدار، واحدهای پردازش مرکزی، نرم افزارهای هوش مصنوعی و سیستم‌های ارتباطی در اختیار مشتریان قرار گیرند. این تجهیزات روند استفاده از خودرو‌های هوشمند را متحول خواهند کرد.

سنسورها و بینایی کامپیوتر در خودروهای خودران

یکی از مهم‌ترین اجزای به کار رفته در طراحی خودروهای خودران به سنسورهای مخصوص بینایی کامپیوتر اشاره دارد. سنسورها مهم‌ترین بخش از فناوری خودران به حساب می‌آیند که می‌توانند مواردی همچون انواع دوربین، رادار، لیدار و سنسورهای اولتراسونیک را در خود جای دهند.

در این پروژه‌ها، دوربین برای تشخیص علائم راهنمایی و رانندگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شناسایی عابران پیاده، موانع بزرگ موجود بر سر راه و تشخیص جاده بر عهده دوربین است. طبیعتا کیفیت دوربین به صورت مستقیم روی میزان بازدهی و دقت خودرو تاثیر می‌گذارد.

رادار برای سنجش فاصله مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر ما رادار را با لیدار ترکیب نماییم، می‌توانیم نقشه سه بعدی محیط اطراف را نیز در لحظه به دست آوریم. البته که ایجاد یک مدل هوش مصنوعی پیچیده برای پردازش چنین تصاویری در لحظه، کار راحتی به حساب نمی‌آید! شرکت‌های بزرگی همچون تسلا به صورت تمام وقت روی این پروژه‌ها کار می‌کنند.

سنسورهای اولتراسونیک را نیز می‌توان در برخی از خودروهای خودران مشاهده نمود. این سنسورها به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا برای تشخیص موانع نزدیک و جلوگیری از تصادف مورد استفاده قرار گیرند.

واحد پردازش مرکزی (CPU/GPU) و هوش مصنوعی

زمانی که ما اطلاعات مورد نیاز برای راه اندازی خودروهای خودران را از سنسورهای معرفی شده در قسمت قبل دریافت کردیم، باید یک راهکار مناسب را برای پردازش و طراحی آنها به کار گیریم. اینجا است که استفاده از کامپیوترهای هوشمند، سیستم‌های ابری و انواع پردازنده مرکزی و تراشه‌های گرافیکی مطرح می‌شود. خودروهای خودران با استفاده از پردازنده‌های کلیدی و هوش مصنوعی قوی می‌توانند نسبت به پردازش اطلاعات موجود در سنسورها اقدام نمایند.

البته که الگوریتم‌های به کار رفته در این زمینه انواع مختلفی دارند. برخی از آنها فشار را روی کارت گرافیک گذاشته و برخی هم روی پردازنده مرکزی متمرکز هستند. الگوریتم‌های خاصی همچون DNN به سیستم‌های خودران اجازه می‌دهند تا عملکرد بهتر و بهینه‌تری داشته باشند. به خاطر داشته باشید که شبکه‌های عصبی  عمیقی که در این پروسه به کار می‌روند، به چندین ماه زمان برای آموزش و یادگیری نیاز دارند. پس طراحی و راه اندازی چنین مدل‌های هوش مصنوعی کار ارزان قیمت و ساده‌ای نیست. به همین خاطر معمولا خودرو‌هایی که این قابلیت را در اختیار دارند، با تعرفه بالایی روانه بازار می‌شوند. به صورتی که اکثر کاربران نمی‌توانند نسبت به خرید آنها اقدام نمایند.

سیستم‌های ارتباطی (V2X، 5G و اینترنت اشیا)

خودروهای خودران باید بتوانند به درستی با محیط اطراف خود ارتباط برقرار نمایند. داشتن تعامل با انسان‌ها و سایر خودرو‌های موجود در محیط اطراف یک مسئله مهم و کلیدی به حساب می‌آید. به صورت کلی، تکنولوژی‌های زیرساختی امروز می‌توانند از این ارتباط پشتیبانی نمایند ولی همچنان پیاده سازی این مدل‌ها روی یک ماشین  عادی، فرآیند پر هزینه‌ای می‌باشد.

مثلا تکنولوژی V2V از جمله موارد مهمی به حساب می‌آید که شما باید به آنها توجه کنید. با استفاده از این تکنولوژی خودرو‌ها می‌توانند اطلاعات موجود را میان یکدیگر به اشتراک بگذارند. اطلاعاتی همچون سرعت، هدف، مقصد، نحوه حرکت و تمایل به تعویض لاین یا انجام فعالیت‌های مختلف در این زمینه مطرح می‌شوند.

تکنولوژی V2I برای تعامل خودرو و زیرساخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. شرایطی را تصور کنید که در آن خودرو از سیستم‌های ارتباطی شهری موقعیت همه چراغ‌های راهنمایی و رانندگی را دریافت نموده و بر همان اساس هم نسبت به مسیریابی اقدام می‌نماید. در این شرایط داده‌ها از خطر تصادف و بروز آسیب‌های مالی یا جانی جلوگیری خواهند کرد.

اینترنت اشیا و شبکه‌هایی همچون 5G را نیز می‌توان در طراحی و توسعه خودروهای خودران مورد استفاده قرار داد. پردازش ابری می‌تواند هزینه تمام شده ساخت انواع خودرو را تا حد قابل توجهی کاهش دهد. البته که برای استفاده از این تکنولوژی، کارشناسان باید هزینه‌های شبکه و پیاده سازی تکنولوژی را نیز در نظر داشته باشند.

چالش‌های فناوری خودروهای خودران

یک سری چالش‌های خاص هم وجود دارند که جلوی پیشرفت خودروهای خودران را گرفته‌اند. به عنوان مثال، همچنان ما سنسورهای قابل اعتمادی نداریم. عملکرد سنسورها طی چند سال اخیر بهبود چشمگیری داشته است ولی ما همچنان نمی‌توانیم به آنها اعتماد کامل داشته باشیم. با این کار احتمال به خطر افتادن جان مردم بالا می‌رود.

جدا از این مسئله، پردازش سریع اطلاعات در لحظه اصلا کار راحتی به حساب نمی‌آید! خودروهای خودران محدودیت‌های زیادی دارند و نمی‌توانند در چندین ثانیه اطلاعات منتشر شده توسط بیش از ده‌ها سنسور مختلف را مورد پردازش قرار دهند. البته که با پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری و تراشه‌های مرکزی، احتمال تغییر این مبحث وجود دارد.

امنیت سایبری و جلوگیری از حملات هکری هم یکی دیگر از چالش‌های خودرو سازی خودران به حساب می‌آید. هکرها در هر لحظه می‌توانند به سیستم‌های خودران حمله نمایند و یک فاجعه را رقم بزنند. همین مسئله هم باعث شده تا استفاده از تکنولوژی‌های امنیتی و لایه‌های پیچیده مدیریتی در این زمینه اهمیت زیادی داشته باشد.

چالش‌های حقوقی و اخلاقی خودروهای خودران

همه چالش‌های مربوط به خودروهای خودران به مباحث شهری محدود نمی‌شود! یک سری از چالش‌های مطرح شده در این زمینه ماهیت قانونی دارند. به عنوان مثال، مسئولیت تصادفات رانندگی در این خودرو‌ها بر عهده کیست؟ طبیعتا شرکت‌های تولید کننده باید ماشین‌های خود را طوری بهینه کنند که از تصادف جلوگیری شود. این در حالی است که خیلی از خودروها همچنان به این سطح از هوشمندی نرسیده‌اند.

جدا از این مسئله، تصمیم‌های اخلاقی که خودروها باید بگیرند هم یک چالش کلیدی به حساب می‌آید. در مواقع اضطراری خودرو باید بین جان سرنشین خودرو عابران پیاده یکی را انتخاب کند. طبیعتا این تصمیم گیری برای انسان‌ها نیز کار راحتی به حساب نمی‌آید. همه این مباحث باعث شده‌اند تا توسعه خودروهای خودران به مبحثی چالش برانگیز تبدیل شود.

مزایا و معایب خودروهای خودران

استفاده از خودروهای خودران می‌تواند مزایا و معایب زیادی را در اختیار افراد قرار دهد. در ابتدا بیایید مزایای این سیستم را بررسی کنیم. چنین ماشین‌هایی تصادفات زیادی ندارند. آنها دائما از قوانین پیروی نموده و مطمئن می‌شوند که شما با مشکلی مواجه نشده اید.

این خودروها هزینه‌های سوخت را کاهش داده و می‌توانند میزان بازدهی وسایل نقلیه را چند برابر نمایند. در نظر داشته باشید که سیستم خودران فقط روی ماشین‌های سواری نصب شده و امکان استفاده از این تکنولوژی در خودرو‌های سنگین هم وجود دارد.

در ضمن، افراد کم توان هم می‌توانند با استفاده از این خودروها طی مدت زمان کوتاهی به مقصد خود برسند. این مسئله را نیز در نظر داشته باشید که خودروهای خودران به صورت مستقیم روی محیط زیست تاثیر گذار هستند. پس توسعه و ساخت این خودروها، اهمیت زیادی خواهد داشت.

این خودرو‌ها چه تاثیری روی آینده  حمل و نقل دارند؟

قطعا خودروهای خودران با سیستم تحلیل تصویر می‌توانند آینده حمل و نقل انسان را تحت تاثیر خود قرار دهند. این خودروها در اولین مرحله آلودگی هوا را کاهش می‌دهند. زمانی که یک وسیله نقلیه خودران شود، میزان مصرف سوخت آن نیز کاهش می‌یابد. استفاده از بهترین و بهینه‌ترین مسیر و دوری از ترافیک به این خودرو‌ها اجازه می‌دهد تا صاحبان خود را خیلی سریع‌تر به مقصد برسانند.

جدا از این مسئله، انواع خودروهای خودران می‌توانند برای گسترش تکنولوژی حمل و نقل اشتراکی مورد استفاده قرار گیرند. این محصولات به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا بازدهی مطلوبی داشته باشند و به صورت مستقیم روی روند جابجایی انسان‌ها تاثیر بگذارند.

با استفاده از خودروهای خودران کارشناسان می‌توانند سطح ترافیک را کاهش دهند. این خودروها با دوری از تخلفات ترافیکی و بررسی بهینه‌ترین مسیر به راحتی نسبت به انتقال افراد اقدام خواهند کرد. البته که همچنان ما موفق به ساخت خودرو‌های سطح 5 نشده ایم.

از جمله کلیدی‌ترین و مهم‌ترین معایب خودروهای خودران هم می‌توان به مواردی همچون هزینه‌های نسبت زیاد، نیاز به ارتقا زیرساخت‌های شهری و چالش‌های امنیتی اشاره نمود. هک شدن این خودروها مشکلی بزرگ بوده که نمی‌توان به راحتی آن را تحت کنترل درآورد.

الگوریتم‌های مورد استفاده در خودروهای خودران

اگر بخواهیم الگوریتم خودروهای خودران را به صورت دقیق بررسی کنیم، باید بگوییم که در ساختار این ماشین‌ها تقریبا همه الگوریتم‌های مهم و کلیدی هوش مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در لیست زیر، می‌توانید چند مورد از این الگوریتم‌های مهم و کلیدی را ببینید.

• الگوریتم‌های مسیریابی: این الگوریتم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا مسیر بهینه را تا مقصد بیابند.
• الگوریتم‌های تصمیم گیری: تصمیم گیری برای ماشین‌های خودران کار راحتی نیست. این الگوریتم‌ها برای کنترل حرکت خودرو به کار می‌روند.
• الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر: یک خودرو خودران یا اتوماتیک باید بتواند به درستی محیط اطراف خود را تشخیص دهد. طبیعتا بدون استفاده از الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر، نمی‌توان به این تکنولوژی دست یافت.
• الگوریتم‌های یادگیری عمیق: یادگیری عمیق مبحثی مهم به حساب می‌آید که روند استفاده از ماشین‌های خودران را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. این الگوریتم برای تحلیل داده‌ها و پیش بینی رفتار سایر خودرو‌ها به کار می‌رود.

نتیجه گیری

همانطور که در این صفحه مشاهده نمودید، خودروهای خودران شامل یک تکنولوژی جدید هستند که می‌توانند زندگی انسان را برای همیشه متحول نمایند. همیشه میان خوب یا بد بودن این تکنولوژی شک وجود داشته  است. برخی از کارشناسان بر این باور هستند که تکنولوژی خودران در نهایت به جامعه انسانی آسیب وارد می‌کند در حالی که سایر افراد به این تکنولوژی علاقه مند هستند و از آن دفاع می‌کنند.

علاقه مندان به فعالیت در دنیای AI و کسب درآمد از این حوزه می‌توانند در دوره آموزش رایگان هوش مصنوعی شرکت نمایند. آشنایی با پاسخ سوال هوش مصنوعی چیست و دریافت مشاوره از کارشناسان خبره مجموعه دیتایاد به شما اجازه می‌دهد تا با سرعت بالایی وارد بازار کار شوید. جهت کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید هم اکنون با کارشناسان واحد پشتیبانی دیتایاد از طریق واتساپ ارتباط برقرار کنید.

سوالات متداول

خودروهای خودران چگونه کار می‌کنند؟

در ساخت و طراحی خودروهای خودران، کارشناسان نسبت به استفاده از انواع دوربین، سنسور و تجهیزات نرم افزاری اقدام می‌نمایند. ترکیب این تجهیزات و ابزارها به ماشین اجازه می‌دهد تا محیط اطراف خود را به درستی درک کند و تصمیم گیری داشت باشد. البته که سیستم‌های خودران و خودرو‌های طراحی شده در این زمینه گروه بندی‌های متنوعی دارند. شما باید به دنبال خرید بهترین گروه‌ها بر اساس بودجه و نیازهای خود باشید.

چه الگوریتم‌هایی در خودروهای خودران استفاده می‌شود؟

در ساخت خودروهای خودران، کارشناسان الگوریتم‌ها و تکنولوژی‌های زیادی را به کار می‌گیرند. الگوریتم‌های یادگیری عمیق، شبکه‌های عصبی و الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر از جمله مواردی به حساب می‌آیند که در این زمینه کاربردهای گسترده‌ای دارند. به صورت کلی توسعه یک مدل هوش مصنوعی کامل برای پردازش محیط اطراف یک ماشین شاید به چندین سال زمان نیاز داشته باشد.

خودروهای خودران چگونه داده‌ها را پردازش می‌کنند؟

با استفاده از سنسورهای تعبیه شده در داخل و خارج از ماشین، این محصولات اطلاعات مورد نیاز را دریافت می‌نمایند. سپس آنها اطلاعات را در اختیار واحد پردازش فنی و مدل‌های هوش مصنوعی قرار می‌دهند. در این مرحله مدل با پردازش اطلاعات و بررسی وضعیت اطراف ماشین هم بهترین مسیر برای حرکت را می‌یابد و هم می‌تواند نحوه حرکت را مشخص کند.

چالش‌های حقوقی و اخلاقی خودروهای خودران چیست؟

در طراحی و ساخت خودروهای خودران احتمال بروز چالش‌های اخلاقی زیادی وجود دارد. در این خودروها اگر تصادفی رخ دهد، نمی‌توان به راحتی مقصر را مشخص نمود. جدا از این مسئله، خودرو‌ها و ابزارهای خودران پیچیدگی زیادی در توسعه و حرکت دارند. در نتیجه، نگارش قانون برای آنها کار راحتی نیست. البته، طی چند سال آینده احتمال وضع قوانین جدید برای کنترل شرایط خودروهای خودران وجود دارد. باید منتظر ماند و دید که شرایط چه تغییراتی در این زمینه رقم می‌زند.