Продолжаем тему самоуправляемых автомобилей будущего. Сейчас, в качестве первого шага по переводу автомобилей на новый уровень, обсуждают возможность введения обмена информационными сообщениями между ними. Прямо во время движения, на дороге. Конечно, речь не о выкриках водителей, а об автоматическом радиообмене: одни компьютеры передают, другие принимают к сведению. Можно передавать сообщения о плохом состоянии дорожного полотна. Сработала система динамической стабилизации на автомобиле – в эфир передаётся сигнал: “тут скользко”, с координатами. Предполагается, что другие автомобили, приняв сообщение, автоматически снизят скорость. Или, хотя бы, выведут предупреждающее сообщение для водителя (вообще говоря, не ясно, что лучше).

Ещё фантастическая идея: автомобили могут “договариваться” между собой об изменении положения на дороге. Один перестраивается только в том случае, если бортовой компьютер достиг согласия с другими, соседними авто. В теории, такое поведение снижает вероятность происшествий. Если автомобили на дороге подобным образом автоматизированы и при это ещё жёстко самоуправляемые, то, скажем, отпадает необходимость в светофорах. Понятно, что безаварийный проезд перекрёстков можно реализовать с помощью правильного протокола согласования. Часто приходится слышать, что при подобном автоматическом дорожном движении не будет пробок. Думаю, нет смысла объяснять почему не будет – и так очевидно. (Занятный эффект, про который рассказали в комментариях к предыдущей записке по теме: такие автомобили будущего не могут не уступить дорогу спец. транспорту, оборудованному особым передатчиком.)

В общем – удобно, волшебно. Поэтому сейчас уже есть разные рабочие группы, которые придумывают и согласуют протоколы радиообмена для реализации “сетевого” автомобильного движения.

Но тут есть повод для скептической оценки. Так, сейчас автомобили физически не зависят, в плане движения, от обстановки в радиоэфире и от других автомобилей, находящихся на дороге. Появление общего для групп автомобилей информационного поля приведёт к возникновению всяких необычных для автомобилестроения рисков и угроз. При этом, к сожалению, практика уже показывает, что об обеспечении информационной безопасности разработчики “инноваций” для автомобилей не заботятся. Скорее всего потому, что профильных специалистов производители не нанимают (зачем бы?), а у инженеров, конструирующих автомобили, опыта и представления об информационной безопасности – просто нет (что логично, да).

Теперь представьте, что, с одной стороны, дружественные автомобили на дороге легко предотвращают происшествия. Но только до тех пор, пока всё идёт по плану. Так как, с другой стороны, один “вредоносный” автомобиль – не обязательно со злым умыслом, может, просто неисправный, – теперь способен создать проблемы десяткам других, которые просто принимают его радиосообщения в рамках непродуманного и небезопасного протокола. А каких дел может наделать злоумышленник (или даже просто продвинутый “шутник”), взломавший протокол и разместивший на обочине дороги “активные средства”, транслирующие поддельные сообщения в эфир?

Понятно, что разом ввести “умный” обмен информацией между транспортными средствами не получится. Потребовалось бы в один момент запретить движение “старых” автомобилей, не оборудованных продвинутыми компьютерами – иначе теряется смысл в автоматическом саморегулировании потока: одна “молчаливая” машина всё испортит. Но если предположить, что дорожное информационное поле создано, то появляется целый пласт новых задач, связанных с обеспечением информационной безопасности автоматического движения. И вот вряд ли этому эффекту уделяют должное внимание современные разработчики транспорта будущего.



Комментарии (15) »

В комментариях заметили, что в случае с самоуправляемым автомобилем, который способен предотвращать опасные ошибки водителя, сопротивляясь управляющим воздействиям, возникает одна большая проблема: как быть, если ошибается робот? Собственно, пример из комментариев: для того, чтобы увернуться от выскочившего на встречную полосу грузовика, нужно “нырять” в кювет, но робот, “помогающий” управлять, считает, что это потенциально опасное действие и не даёт так поступить. Ситуация, кстати, многократно разобранная в художественной литературе. И в случае практических систем автоматического управления выход есть.

Система должна быть устроена так, чтобы человек имел возможность преодолеть её действие, приложив дополнительные усилия (разумные). Ошибки, по определению, связаны с ненамеренными действиями, поэтому их проще блокировать мягко, гибкими средствами, техническая реализация которых (юзабилити, да), опять же, отработана в авиации. Если водитель пытается слишком рисковано маневрировать, не нужно жёстко блокировать руль, достаточно заставить его вибрировать и, скажем, включить в салоне какую-нибудь “лампу заливающего красного света”. Это как вариант, конечно. Если водитель твёрдо уверен в своей правоте, пусть продолжает “пересиливать” автопилот (в точности, как и в случае с самолётом).

Но это только одна сторона, только часть решения. Вообще, автоматическая система управления автомобилем должна хорошо ориентироваться в окружающем пространстве и тщательно моделировать возможные траектории движения автомобиля. Собственно, только систему с “добротной моделью” и развитыми сенсорами, позволяющими собирать необходимую информацию об окружающей сцене, и можно допускать в серийный автомобиль. Такая система не станет мешать уворачиваться от грузовика в кювет, а, скорее, сама поможет максимально безопасно “свернуть с дороги”.

Но и это не главный аспект! Главное – чтобы на грузовике тоже стояла аналогичная система управления. Тогда грузовик вообще вряд ли станет маневрировать рискованным образом.



Комментарии (15) »

Основная особенность автомобильных систем управления, которые в будущем этим автомобилем рулят, – в том, чтобы предотвращать опасное использование транспортного средства. То есть, не так важно устроить полностью самоуправляемый, автономный, автомобиль, как сделать автомобиль, который нельзя просто взять и направить в кювет на большой скорости; нельзя потому, что он сопротивляется водителю. Такое поведение систем управления уже отработано в авиации. И именно функцию блокирования потенциально опасных действий водителя реализуют первой на серийных автомобилях. Собственно, некоторые элементы уже реализовали.



Комментарии (13) »

Между прочим, простой полный привод для четырёхколёсного автомобиля – то есть, с тремя “свободными” дифференциалами, – на плохой дороге может оказаться хуже, чем монопривод.

Хитрость вот в чём: при такой схеме ко всем колёсам подводится равный крутящий момент; если хотя бы одно колесо оказалось на поверхности с плохими сцепными свойствами, то, соответственно, момент во всей системе оказывается минимальным – “свободное” колесо вращается, проскальзывая, а остальные колёса стоят. Стоят они потому, что крутящего момента недостаточно для того, чтобы их повернуть. Шанс, что одно из четырёх колёс попадёт на скользкую поверхность выше, чем в случае с одним колесом из пары ведущих. Вот и выходит, что лучше было ехать на “моноприводе”.

(На практике проблема решается введением блокировок дифференциалов, полных или частичных, либо путём отказа от межосевого дифференциала.)



Комментарии (6) »

Кстати, в аварии, приключившейся с самоуправляемым автомобилем Google, в любом случае виноват либо водитель другого автомобиля, либо оператор, находившийся на борту автономной машины. Просто, роль оператора и состояла в том, чтобы предотвратить или исправить ошибки автопилота.

Впрочем, можно предположить, что разработчики не предусмотрели инструментов, позволяющих оператору эффективно влиять на ситуацию, но тогда это ошибка разработчиков. В общем, как ни крути, но происшествие нельзя истолковать в том ключе, что управляемые роботом автомобили – это плохо.



Комментарии (3) »

Между прочим, логичным завершением развития автомобиля, как механической платформы, является вовсе не само полноприводное шасси, а вариант, в котором привод не просто полный, но в каждом колесе расположен отдельный электродвигатель. При этом все колёса – управляемые.

У подобной схемы преимущества удивительные: активное обеспечение стабильности движения (крутящий момент можно как угодно распределять, причём и “положительный”, и “отрицательный”, в смысле вращения колеса и направления движения); идеальное торможение (классические тормоза не нужны, главное – правильные электродвигатели); высокая управляемость (можно разворачиваться на месте, парковаться “боком”). И много всяких других преимуществ. Наверняка такие автомобили появятся раньше, чем массовые персональные летательные аппараты.

И, возможно, колёс должно быть больше четырёх. Но тут уже не так всё однозначно.

(Иллюстрация к тексту отношения не имеет.)



Комментарии (33) »

Сейчас модное направление в робототехнике – это автомобили-роботы, которые могут управляться автономно. То есть, такой автомобиль сам рулит, ездит по дорогам (и без дорог) из пункта “А” в пункт “Б” без водителя. Тема довольно старая, а, например, соревнования автомобилей-роботов проводились под эгидой DARPA уже несколько лет назад.

Понятно, что преобразовать массовый гражданский автомобиль в некоторый интеллектуальный механизм, который нельзя будет просто “врезать в стену”, это очень полезная идея. Например, достаточно сложно заставить лошадь спрыгнуть в пропасть или с размаху налететь на бетонный столб. Животное сопротивляется подобному управлению, так как обладает достаточным собственным представлением о том, что происходит вокруг и может даже строить прогнозы. Такое поведение снижает общую аварийность гужевого транспорта. С автомобилями вышло бы то же самое.

Но, тем не менее, сама технология автомобилей-роботов разрабатывается прежде всего для военных целей. И эти цели немного другие, если сравнивать с поведением лошади. Автоматические транспортные конвои – это то, что нужно, например, Штатам. Потому что колонны грузовиков на марше уязвимы. И если бы эти грузовики были не обитаемы, то проблем с охраной и рисками потерь стало бы сильно меньше.

Автоматические грузовики двигаются колонной по опасной территории, соблюдая даже некоторые аспекты правил дорожного движения. При этом прикрывать конвой можно беспилотниками и двумя-тремя вооруженными колёсными роботами. А груз, в случае серьёзного нападения, можно просто уничтожить с минимальными рисками (в потерях – только грузовики). При этом автоматические колонны могут доставлять, например, провизию и разные расходные материалы (топливо и т.п.), но не оружие и ценности. Это сводит к минимуму привлекательность такого конвоя для атаки, потому что риск для нападающих становится не оправдан.



Комментарии (9) »

rocketА вот Иран наделает твёрдотопливных баллистических ракет – проблем мало не покажется.

Недаром Штаты всё активнее финансируют свои новые спутниковые программы, основной предмет которых, скорее всего, это множество низкоорбитальных разведывательных аппаратов нового поколения, оснащённых широкодиапазонными активными средствами наблюдения, объединёнными в сеть. То есть, там и различные радары на борту, и световая оптика, при этом работать спутники будут совместно: один подсвечивает, другие принимают сигнал и реконструируют обстановку. А данные наблюдений в реальном времени передаются на землю.

Собственно, за твёрдотопливными ракетами, пока те перемещаются и готовятся на земле, едва ли не только с помощью спутников и можно эффективно следить (ну, в принципе, ещё подойдут аэростаты, но там сложности с размещением их в нужной точке атмосферы – в воздушное пространство другой страны просто так аэростат не загнать). Дело в том, что твёрдотопливные ракеты гораздо проще выполнить так, что их можно будет хранить заправленными длительное время (а не заправлять перед пуском). Подготовленные к пуску ракеты размещаются где-нибудь в подземном ангаре. Сколько их там? Сказать сложно. А вот владельцу ракет быстро “выкатить” на позиции сразу несколько – уже не сложно. При этом, без непрерывного мониторинга разведке сложно выявить даже те позиции, на которые, собственно, ракеты отправились с помощью автотранспорта.

Конечно, можно разведывать количество ракет по косвенным признакам. Скажем, если известен состав топлива, то можно определить возможное количество ракет по количеству закупаемых и завозимых в производственные цеха исходных химических веществ – это давно известный трюк. Аналогичный подход работает, даже точнее (потому что избирательность выше), в случае анализа перемещения и производства не элементов топлива, а некоторых хитрых, дорогих и редких материалов (скажем, “керамических”), необходимых для изготовления небольших ключевых агрегатов в конструкции ракетной техники.

(Тут, кстати, имеет смысл заметить в скобках вот что: в теории, как сделать “большую ракету”, знает даже прилежный студент второго курса профильного вуза; на практике же, вроде бы добротно сделанная “большая ракета” заканчивает полёт аварией из-за дефекта одного-двух небольших и как бы очень простых агрегатов, для изготовления которых не смогли правильно подобрать нужный материал. Собственно, именно “небольшие тонкости” практики производства и ограничивают до сих пор число стран, владеющих космическими ракетными технологиями.)

В общем, иранские твёрдотопливные ракеты сильно затруднят и мониторинг, и предупреждение о старте. А и первое, и второе необходимо для организации контрмер.

(Фото: U.S. Army, к тексту отношения не имеет.)



Комментарии (7) »

Предыдущие три части, повествующие о страшных для Штатов вещах, посвящались: сверхскоростным ракетам, “бюджетным” малым подводным лодкам и, особенно малоизвестно, морским минам. Про морские мины продолжение будет позже.

А в этот раз – про другое. Практически всякая перспективная “дистанционная” военная операция, в исполнении Штатов, порождает сухопутную кампанию на чужой территории (ну, если, конечно, успешно прошла первая, “дистанционная”). Военных роботов подходящей комплектации в нужном количестве в Штатах пока нет – иначе сухопутную фазу реализовывали бы они.

Но роботов ещё нет, и поэтому Штаты опасаются различных самодельных “мин и фугасов”, которые местное население гипотетической противоборствующей страны, не обладающей суперсовременными технологиями, может устанавливать вдоль дорог, где передвигается штатовская военная техника. Конструкции “адских машинок” движутся вперёд, следом за информатизацией человечества. Относительно простое по требуемым материалам взрывное устройство на обочине сложно обнаружить, а урон от срабатывания во время прохождения колонны или патруля может быть невосполнимым. Но передвигаться по дорогам необходимо. Поэтому Штаты конструируют и принимают на вооружение особую транспортную технику – защищённые от мин и взрывных устройств военные автомобили.

(U.S. Army photo)

Монстроподобные “грузовички” весят далеко не одну тонну. Хитрости с бронестёклами затрудняют обзор из кабины. Автомобили плохо управляются, а из-за огромного веса проваливаются на вполне обычных мостах вполне себе обычных автодорог и валятся-переворачиваются с обочин при маневрировании, так как и обочины дорог разрушаются под весом металлического динозавра.

(Да, конечно, разрабатываются и методы дистанционного обнаружения и, даже, обезвреживания “мин и фугасов” – правда, результаты пока не обнадёживают.)



Комментарии (2) »
Навигация по запискам: « Позже Раньше »