Xe tự lái – các cấp độ tự lái xe ô tô

Định nghĩa

Ô tô tự hành là phương tiện có khả năng cảm nhận môi trường và vận hành mà không cần sự tham gia của con người. Hành khách là con người không bắt buộc phải điều khiển phương tiện bất cứ lúc nào và hành khách con người cũng không bắt buộc phải có mặt trong xe. Một chiếc ô tô tự hành có thể đi đến bất cứ nơi nào mà một chiếc ô tô truyền thống đi tới và làm mọi việc mà một người lái xe có kinh nghiệm có thể làm.

Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) hiện xác định  6 cấp độ tự động hóa lái xe  từ Cấp 0 (hoàn toàn thủ công) đến Cấp 5 (tự động hoàn toàn). Các mức này đã được Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ thông qua.

Tự hành so với tự động và tự lái: Sự khác biệt là gì?

SAE sử dụng thuật ngữ  tự động  thay vì  tự động . Một lý do là từ  tự chủ  có ý nghĩa vượt ra ngoài lĩnh vực cơ điện. Một  chiếc xe tự động hoàn toàn   sẽ có khả năng tự nhận thức và có khả năng đưa ra lựa chọn của riêng mình. Ví dụ: bạn nói “lái tôi đi làm” nhưng thay vào đó, chiếc xe lại quyết định đưa bạn đến bãi biển.  Tuy nhiên, một  chiếc ô tô hoàn toàn tự động sẽ tuân theo mệnh lệnh và sau đó tự lái.

Thuật ngữ  xe tự lái  thường được sử dụng thay thế cho  xe tự hành . Tuy nhiên, đó là một điều hơi khác. Xe  tự lái  có thể tự lái trong một số hoặc thậm chí tất cả các tình huống, nhưng hành khách là con người phải luôn có mặt và sẵn sàng kiểm soát. Xe tự lái  sẽ thuộc Cấp độ 3 (tự động hóa lái xe có điều kiện) hoặc Cấp độ 4 (tự động hóa lái xe cao). Chúng phải tuân theo tính năng định vị địa lý, không giống như một chiếc ô tô Cấp 5 hoàn toàn tự động có thể đi bất cứ đâu.

Xe tự hành hoạt động như thế nào?

Ô tô tự hành dựa vào cảm biến, bộ truyền động, thuật toán phức tạp, hệ thống máy học và bộ xử lý mạnh mẽ để thực thi phần mềm.

Ô tô tự động tạo và duy trì bản đồ môi trường xung quanh dựa trên nhiều loại cảm biến nằm ở các bộ phận khác nhau của xe. Cảm biến radar giám sát vị trí của các phương tiện gần đó. Máy quay video phát hiện đèn giao thông, đọc biển báo đường, theo dõi các phương tiện khác và tìm kiếm người đi bộ. Cảm biến lidar (phát hiện ánh sáng và đo phạm vi)  phản chiếu các xung ánh sáng ra khỏi môi trường xung quanh ô tô để đo khoảng cách, phát hiện mép đường và xác định vạch kẻ làn đường. Cảm biến siêu âm trong bánh xe phát hiện lề đường và các phương tiện khác khi đỗ xe.

Sau đó, phần mềm tinh vi sẽ xử lý tất cả thông tin đầu vào cảm giác này, vẽ đường đi và gửi hướng dẫn đến bộ truyền động của ô tô, bộ phận này điều khiển khả năng tăng tốc, phanh và lái. Các quy tắc được mã hóa cứng, thuật toán tránh chướng ngại vật, mô hình dự đoán và nhận dạng đối tượng giúp phần mềm tuân theo quy tắc giao thông và điều hướng chướng ngại vật.

Những thách thức với ô tô tự hành là gì?

Những chiếc ô tô tự động hoàn toàn (Cấp 5) đang được thử nghiệm ở một số nơi trên thế giới, nhưng chưa có chiếc nào được cung cấp rộng rãi cho công chúng. Chúng ta vẫn còn nhiều năm nữa mới đến được điều đó. Những thách thức bao gồm từ công nghệ và lập pháp đến môi trường và triết học. Đây chỉ là một số điều chưa biết.

Lidar và Radar

Lidar đắt tiền và vẫn đang cố gắng đạt được sự cân bằng hợp lý giữa phạm vi và độ phân giải. Nếu nhiều ô tô tự hành lái trên cùng một con đường, liệu tín hiệu lidar của chúng có gây nhiễu lẫn nhau không? Và nếu có nhiều tần số vô tuyến, liệu dải tần có đủ để hỗ trợ sản xuất hàng loạt ô tô tự hành không?

Điều kiện thời tiết

Điều gì xảy ra khi xe tự lái lái trong điều kiện mưa lớn? Nếu có một lớp tuyết trên đường, dải phân cách làn đường sẽ biến mất. Camera và cảm biến sẽ theo dõi vạch kẻ đường như thế nào nếu vạch kẻ bị che khuất bởi nước, dầu, băng hoặc mảnh vụn?

Điều kiện và luật giao thông

Xe tự hành sẽ gặp khó khăn trong đường hầm hay trên cầu? Họ sẽ làm thế nào trong tình trạng giao thông nối tiếp nhau? Xe tự hành có được chuyển xuống một làn đường cụ thể không? Liệu họ có được cấp quyền đi vào làn đường đi chung xe không? Và còn đội xe cũ vẫn chung đường trong 20 hoặc 30 năm tới thì sao?

Quy định của Nhà nước và Liên bang

Quy trình quản lý ở Hoa Kỳ gần đây đã chuyển từ hướng dẫn của liên bang sang quy định của từng tiểu bang đối với ô tô tự hành. Một số bang thậm chí còn đề xuất đánh thuế mỗi dặm đối với các phương tiện tự hành để ngăn chặn sự gia tăng của “ô tô xác sống” lái xe vòng quanh mà không có hành khách. Các nhà lập pháp cũng đã soạn thảo các dự luật đề xuất rằng tất cả ô tô tự lái phải là phương tiện không phát thải và được lắp đặt nút báo nguy. Nhưng luật pháp có khác nhau giữa các tiểu bang không? Bạn có thể vượt qua các ranh giới tiểu bang bằng một chiếc ô tô tự lái không?

Trách nhiệm tai nạn

Ai chịu trách nhiệm khi xảy ra tai nạn do xe tự hành gây ra? Nhà sản xuất? Hành khách là con người? Các bản thiết kế mới nhất cho thấy một chiếc ô tô Cấp 5 tự động hoàn toàn sẽ không có bảng điều khiển hoặc vô lăng, do đó hành khách thậm chí sẽ không có lựa chọn điều khiển phương tiện trong trường hợp khẩn cấp.

Trí tuệ nhân tạo và trí tuệ cảm xúc

Người lái xe dựa vào các tín hiệu tinh tế và giao tiếp phi ngôn ngữ—như giao tiếp bằng mắt với người đi bộ hoặc đọc nét mặt và ngôn ngữ cơ thể của những người lái xe khác—để đưa ra quyết định trong tích tắc và dự đoán hành vi. Liệu ô tô tự hành có thể tái tạo kết nối này? Liệu họ có bản năng cứu mạng giống như những người lái xe không?

Lợi ích của ô tô tự hành là gì?

Các kịch bản để cải thiện sự thuận tiện và chất lượng cuộc sống là vô hạn. Người già và người khuyết tật sẽ có sự độc lập. Nếu con bạn đang tham gia trại hè và quên đồ tắm và bàn chải đánh răng, ô tô có thể mang theo những món đồ còn thiếu cho chúng. Bạn thậm chí có thể gửi con chó của bạn đến một cuộc hẹn thú y.

Nhưng hứa hẹn thực sự của ô tô tự hành là khả năng giảm đáng kể lượng khí thải CO2. Trong một  nghiên cứu gần đây , các chuyên gia đã xác định ba xu hướng, nếu được áp dụng đồng thời, sẽ phát huy hết tiềm năng của ô tô tự hành: tự động hóa phương tiện, điện khí hóa phương tiện và chia sẻ xe. Đến năm 2050, “ba cuộc cách mạng về giao thông đô thị” này có thể:

• Giảm ùn tắc giao thông (giảm 30% lượng xe trên đường)
• Cắt giảm 40% chi phí vận chuyển (về phương tiện, nhiên liệu và cơ sở hạ tầng)
• Cải thiện khả năng đi bộ và khả năng sống
• Giải phóng bãi đậu xe cho các mục đích sử dụng khác (trường học, công viên, trung tâm cộng đồng)
• Giảm 80% lượng khí thải CO2 đô thị trên toàn thế giới