Le auto autonome sono veicoli a guida autonoma in grado di funzionare con un input umano minimo o addirittura nullo. Questi veicoli sfruttano l'intelligenza artificiale (AI) e le tecnologie automobilistiche preesistenti come il cruise control adattivo per automatizzare l'esperienza di guida.
I veicoli a guida autonoma variano in complessità da sistemi di base che devono essere costantemente monitorati da un conducente umano, a sistemi in grado di funzionare in qualsiasi condizione e senza alcun elemento umano.
Aziende come Waymo hanno già auto a guida autonoma sulla strada e case automobilistiche come Tesla, Ford, GM e altre hanno tutte sviluppato le proprie tecnologie per veicoli autonomi come Tesla Autopilot, Argo AI e GM Cruise.
Come funzionano le auto autonome?
Le auto autonome utilizzano una combinazione di intelligenza artificiale e sistemi del veicolo basati sui sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) esistenti per creare qualcosa noto come un sistema di guida automatizzato (ADS).
L'intelligenza artificiale al centro dell'auto autonoma riceve input da vari sensori integrati nel veicolo e utilizza tali input per creare un'immagine del mondo esterno. Con quell'immagine, combinata con una mappa dell'area e dati GPS (Global Positioning Satellite), il veicolo autonomo può tracciare in sicurezza un percorso attraverso il suo ambiente.
Per spostarsi da un punto all' altro, l'IA sfrutta i sistemi del veicolo come i comandi elettronici drive-by-wire dell'acceleratore, del freno e dello sterzo. Quando i sensori del veicolo, che possono includere qualsiasi cosa, dai radar ai laser, rilevano un oggetto come un pedone o un altro veicolo, l'IA è progettata per intraprendere un'azione correttiva immediata per evitare un incidente.
Oltre ai controlli AI completi, le auto a guida autonoma sono in genere progettate con l'opzione per il controllo completo del conducente. In veicoli come questo, l'ADS agisce come una sorta di controllo automatico della velocità molto avanzato, in cui il conducente può prendere o rinunciare al controllo quando vuole.
Alcune auto a guida autonoma sono progettate per funzionare senza alcun intervento umano, sebbene la legalità delle auto senza conducente vari da un luogo all' altro.
Tecnologie chiave che consentono a un'auto di guidare da sola
Affinché un'auto si guidi da sola, deve sfruttare una serie di tecnologie che sono presenti nei nostri veicoli da anni e, in alcuni casi, anche da decenni. L'auto deve mantenere il controllo elettronico su ogni sistema, dal motore e dalla trasmissione ai freni, e ha bisogno di un qualche tipo di intelligenza artificiale per collegare tutto insieme.
La maggior parte delle tecnologie sfruttate nelle auto a guida autonoma sono conosciute come Sistemi avanzati di assistenza alla guida, perché sono stati progettati per rendere l'esperienza di guida più confortevole e meno pericolosa.
Ecco alcune delle tecnologie più importanti alla base dei veicoli autonomi:
- Intelligenza artificiale: le auto autonome non sarebbero possibili senza l'intelligenza artificiale. Questi veicoli sono controllati da programmi di intelligenza artificiale sviluppati e addestrati tramite l'apprendimento automatico per essere in grado di leggere i dati da una varietà di sensori integrati in un veicolo e quindi determinare l'azione più appropriata in una determinata situazione.
- Drive-by-wire: questi sistemi sono presenti da anni nei normali veicoli e sostanzialmente sostituiscono i collegamenti meccanici con collegamenti elettrici e comandi. Questo rende molto più facile per un'IA integrata controllare ogni singolo sistema, come sterzo, accelerazione e frenata.
- Mantenimento di corsia: questi sistemi sono stati originariamente progettati per aiutare i conducenti umani a evitare di uscire dalla loro corsia nel traffico, ma i veicoli autonomi utilizzano molti degli stessi tipi di sensori e tecniche.
- Frenata automatica: originariamente progettata per prevenire incidenti applicando automaticamente i freni in situazioni in cui il conducente è troppo lento per agire. Le auto autonome utilizzano una tecnologia simile su una scala molto più ampia.
- Regolatore di velocità adattivo: questo è un altro sistema originariamente progettato per assistere i conducenti, in questo caso aumentando e diminuendo dinamicamente la velocità rispetto al traffico circostante. Le auto autonome devono svolgere lo stesso compito di base oltre a tutto ciò che il conducente farebbe normalmente.
Gradi di autonomia: le auto autonome possono davvero essere senza conducente?
Lo sviluppo di auto a guida autonoma è stato un lento progresso, non un interruttore che qualcuno ha deciso di cambiare un giorno. È iniziato negli anni '50 con alcune delle prime caratteristiche di sicurezza e praticità che sono diventate comuni nel tempo, come i freni antibloccaggio e il controllo della velocità di crociera, e ha accelerato negli anni 2000 con ADAS come il controllo della velocità di crociera adattivo e la frenata automatica.
Dal momento che le auto a guida autonoma sono arrivate attraverso un processo così lento e incrementale, la Society of Automotive Engineers (SAE) ha sviluppato una scala di automazione a cinque livelli.
Questa scala descrive tutto, dai veicoli interamente manuali di ieri al tipo di veicoli completamente automatizzati che dovrebbero apparire negli showroom e sulle autostrade entro il 2020.
Questi sono i livelli di automazione che un veicolo può avere:
Livello 0: nessuna automazione
Questi sono veicoli tradizionali che richiedono l'input costante del conducente per funzionare. Questi veicoli non hanno nemmeno funzioni come i freni antibloccaggio o il controllo automatico della velocità di crociera.
Livello 1: Assistenza alla guida
Questi veicoli sono ancora interamente controllati dal conducente, ma includono alcuni comuni sistemi di assistenza alla guida. Un veicolo di questo livello in genere include funzionalità di base come il controllo automatico della velocità di crociera.
Livello 2: Automazione parziale
In questa fase, le auto acquisiscono un certo livello di controllo automatizzato su funzioni come accelerazione, frenata e sterzo. Il conducente ha ancora il controllo definitivo sul veicolo e un veicolo a questo livello non può guidare da solo senza un conducente umano.
Veicoli come questo in genere hanno ADAS come la frenata automatizzata, il cruise control adattivo e qualche tipo di sistema di mantenimento della corsia.
Livello 3: Automazione condizionale
I veicoli di questo livello includono un ADS, quindi sono tecnicamente autonomi. Queste auto sono in grado di spostarsi da un luogo all' altro, identificare i pericoli e reagire ad essi. In caso di emergenza è comunque richiesta la presenza di un conducente umano, che deve rimanere vigile e pronto a prendere il controllo.
Ogni sistema nei veicoli di questo livello deve essere automatizzato e queste auto richiedono anche un'ampia capacità di intelligenza artificiale per funzionare in sicurezza senza input da parte di un conducente umano.
Livello 4: Alta automazione
A questo livello, un veicolo è completamente automatizzato. È in grado di navigare in sicurezza da un luogo all' altro nella maggior parte delle condizioni. In alcune condizioni, e in alcune circostanze, l'auto potrebbe comunque richiedere l'intervento umano.
Questo tipo di auto autonoma è tecnicamente in grado di funzionare senza la presenza di un operatore umano, ma potrebbe essere inclusa l'opzione per un operatore umano di assumere il controllo.
Livello 5: Automazione completa
I veicoli a questo livello di automazione sono veramente autonomi e possono operare senza conducente in tutte le condizioni di guida. A seconda del progetto, un operatore umano può avere la possibilità di prendere il controllo manuale, ma questi tipi di veicoli sono progettati per non richiedere quel tipo di intervento.
Quali sono i vantaggi delle auto autonome?
Il vantaggio principale delle auto a guida autonoma e la forza trainante dietro lo sviluppo delle auto a guida autonoma è la sicurezza. Secondo l'NHTSA, oltre il 90 percento di tutti gli incidenti gravi sono causati da un semplice errore umano. L'idea di base è che se l'elemento umano potesse essere completamente rimosso dall'equazione, molte vite potrebbero essere salvate.
Oltre alla grande perdita di vite umane causata ogni anno da incidenti automobilistici, c'è un impatto economico altrettanto massiccio da questi eventi. Secondo l'NHTSA, gli incidenti costano centinaia di miliardi di dollari ogni anno in termini di riduzione dell'attività sul posto di lavoro, danni e perdita di attività economica.
Il vantaggio più pratico delle auto a guida autonoma è che potrebbero potenzialmente ridurre la congestione del traffico operando in modo più efficiente. Ciò potrebbe comportare tempi di percorrenza più brevi per molti conducenti. Inoltre, i conducenti sarebbero in grado di utilizzare il loro tempo di pendolarismo per leggere, aggiornarsi sulle notizie, prepararsi per il lavoro o impegnarsi in altre attività produttive.
Un altro vantaggio che le auto a guida autonoma potrebbero fornire è una maggiore mobilità per anziani e disabili. Poiché questi veicoli sono in grado di funzionare in modo completamente autonomo, possono essere guidati in sicurezza da persone con problemi di vista e tempi di reazione, e persino condizioni come la tetraplegia che normalmente renderebbero molto difficile o impossibile guidare in sicurezza un veicolo a motore.
Grazie alla possibilità di recarsi al lavoro, agli appuntamenti o persino a fare la spesa, un gran numero di anziani e disabili potrebbe essere in grado di mantenere un livello di autonomia molto più elevato di quello che sarebbe possibile senza l'accesso a un'auto senza conducente.
Il problema con la maggior parte di questi vantaggi è che le auto automatizzate trasmettono l'intero valore del vantaggio solo quando c'è un numero sufficiente di questi veicoli sulla strada.
Ad esempio, le auto a guida autonoma possono rimuovere l'elemento umano dagli incidenti solo quando non ci sono conducenti umani sulla strada. Allo stesso modo, le auto a guida autonoma sarebbero in grado di ridurre la congestione del traffico solo se la maggior parte dei veicoli sulla strada fosse senza conducente.
Finché le auto a guida autonoma non diventeranno la nuova normalità, il vantaggio principale dell'utilizzo è principalmente un fattore di comodità, con alcune considerazioni sulla sicurezza.
