4 июня 2025 г.
7 мин чтения

Автотранспорт

Автотранспорт уже более 20 лет является уникальной платформой для создания, испытаний и внедрения ИИ. Началом этого пути можно считать стартовавшие в 2004 году инициативы DARPA по развитию технологий автоматического управления движением автомобилей и наземных роботов с использованием видеокамер и машинного обучения [1, 2]. В реализации инициатив приняли участие несколько ведущих научных и инженерных команд, а полученные результаты во многом послужили фундаментом для будущих систем автономного вождения, способных «видеть» и интерпретировать в реальном времени сложное окружающее пространство [3, 4].

С тех пор автотранспорт по-прежнему остается идеальным полигоном для проверки самых передовых идей и алгоритмов ИИ, предоставляя уникальное сочетание вызовов:

  • динамичную и многоагентную среду с множеством факторов, которые трудно формализовать и спрогнозировать: поведение других водителей и пешеходов, погодные условия, состояние разметки и дорожного покрытия, попадание посторонних предметов на дорогу, повреждение дорожной инфраструктуры и др.;
  • задачи, требующие в реальном времени объединять (комплексировать) и обрабатывать информацию от разномодальных и многоканальных систем датчиков;
  • необходимость непрерывного обучения системы в процессе эксплуатации для корректного реагирования на новые дорожные ситуации и условия;
  • высокая надежность и безопасность решений.

Насколько ИИ способен справляться с этими вызовами служит хорошим критерием развития интеллектуальных технологий и постоянным стимулом для их совершенствования.

Но главным, безусловно, является то, что внедрение ИИ в автотранспорт существенно повышает эффективность и безопасность самих транспортных процессов – от управления отдельными транспортными средствами (ТС) и транспортными потоками в целом, до автоматического контроля соблюдения правил всеми участниками дорожного движения.

Крупные технологические направления применения
ИИ на автотранспорте

1. Автономное вождение (высокоавтоматизированные ТС, ВАТС)

ИИ решает задачи распознавания различных объектов – машин, разметки, дорожных знаков, пешеходов, препятствий. Ключевую роль в этом играют камеры, лидары и радары в сочетании с алгоритмами компьютерного зрения. На основе анализируемой информации ИИ может выдавать управляющие воздействия для ускорения, торможения, поворотов и парковки автомобиля.

ИИ также может планировать безопасные маршруты движения ТС с учетом ПДД и дорожной обстановки (текущей и прогнозируемой).

2. Системы помощи водителю (Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS)

ИИ применяется в системах ADAS в качестве средства автоматического анализа дорожной обстановки для решения задач адаптивного круиз-контроля (поддержания безопасной дистанции в потоке), предупреждения о выходе за пределы собственной полосы движения и удержания автомобиля в полосе, обнаружения слепых зон и торможения для предотвращения столкновений.

Специализированные системы компьютерного зрения выводят на монитор или проецируют на лобовое стекло улучшенное изображение внешней среды («улучшенное видение»), повышающее ситуационную осведомленность водителя в сложных погодных условиях (туман, дождь, метель, смог) или в темное время суток.

Системы визуального мониторинга внутрисалонного пространства оценивают состояние водителя и его действия, чтобы обнаруживать и предотвращать ситуации, влияющие на безопасность управления автомобилем (например, засыпание за рулем или использование водителем мобильного телефона).

3. Управление транспортными потоками в интеллектуальных транспортных системах

ИИ применяется для оптимизации работы светофоров на основе видеонаблюдения дорожной обстановки, для координации движения ВАТС с использованием технологий V2I V2I – обмен информацией между автомобилем и инфраструктурой (vehicle-to-infrastructure). и V2X V2X – обмен информацией между автомобилем и другими объектами (vehicle-to-everything). , прогнозирования дорожных заторов и построения альтернативных маршрутов.

Кроме того, данные, собираемые в процессе эксплуатации ВАТС, могут использоваться для дальнейшего дообучения моделей ИИ в составе ВАТС, а также развития технологий «умных» городов и улучшения городской инфраструктуры.

4. Автоматическая диагностика и предиктивное обслуживание ТС

ИИ применяется для мониторинга состояния и прогнозирования поломок узлов и агрегатов ТС на основе анализа данных от различных датчиков ТС.

Более детальный перечень вариантов использования и функциональных подсистем ИИ для автотранспорта приведен в ГОСТ [5].

Риски ИИ в автотранспорте

В первую очередь, это риски аварий, травм или гибели людей из-за ошибок ИИ. Например, ИИ может не распознать пешехода или препятствие в условиях плохой видимости или в какой-то нестандартной дорожной ситуации, которой не было в обучающем наборе данных, и в результате не предупредить водителя об опасности столкновения или не остановить автомобиль в нужный момент.

Отсюда вытекают, с одной стороны, риски юридической ответственности за ошибки ИИ. Если автономный автомобиль попадает в аварию, кто в этом случае несет ответственность: автопроизводитель, разработчик системы ИИ, владелец машины? Такие ситуации могут привести к судебным разбирательствам, что порождает недоверие и скептическое отношение потребителей к передаче ИИ контроля над автомобилем.

С другой стороны, автоматизация процессов принятия решений влечет за собой и ряд серьезных этических вопросов. Один из них – как ИИ должен принимать решение в критических ситуациях, в которых могут пострадать люди? Если столкновение неизбежно, должен ли ИИ отдавать приоритет безопасности водителя ВАТС или выбрать маневр, обеспечивающий защиту наибольшего числа людей [6]? На данный момент единого мнения по этому поводу нет. В технологическом плане это повышает актуальность исследований по интерпретируемости ИИ. В результате логика ИИ при принятии решений в тех или иных дорожных ситуациях должна стать более прозрачной для человека и поддаваться большему контролю с его стороны.

Наконец, остаются традиционные киберугрозы, еще более усиленные уязвимостями, специфичными для ИИ. Исследователями уже был продемонстрирован на практике целый ряд атак на ИИ в беспилотных ТС, например с использованием стикеров и специальных состязательных патчей, нанесенных на дорожные знаки [7]. Атакованная система ИИ в этом случае классифицировала с высоким уровнем достоверности изображение дорожного знака «Стоп» как «Ограничение скорости» или полностью игнорировала определенные виды знаков. Состязательные атаки проводились не только с изображениями, но и с данными лидаров путем генерации ложных облаков точек [8].

Меры по снижению рисков

Чтобы минимизировать риски и угрозы, разработка и внедрение ИИ в автотранспорт ведется в регуляторных рамках и в соответствии со строгими стандартами безопасности, принятыми в автомобильной отрасли.

Особое внимание уделяется многостадийным испытаниям систем ИИ в составе ВАТС.

Предварительные этапы испытаний включают оценку работы ИИ в контролируемых условиях с использованием стендов компьютерного и полунатурного моделирования, а также на закрытых полигонах. О возможностях средств моделирования дают представление такие платформы, как CARLA [9] или NVIDIA Drive Sim [10], способные реалистично воспроизводить широкий диапазон дорожных сценариев.

Заключительный этап – испытания на дорогах общего пользования для подтверждения характеристик ИИ в реальной эксплуатации, в том числе в различных климатических условиях и при различной интенсивности движения. Этот вид испытаний во всех странах попадает в той или иной форме под госрегулирование (см., например, [11], [12]).

В свою очередь, единообразие требований и технических решений обеспечивается системой стандартов. В России на данный момент действует 25 ГОСТ по ИИ для автотранспорта. В них, в частности, приведены требования и методическая основа для испытаний алгоритмов обнаружения и распознавания препятствий [13], сигналов светофоров 14], дорожной разметки [15], дорожных знаков [16]. Разработана серия ГОСТ по системам управления интеллектуальной транспортной инфраструктурой (см., например, [17]-[19]), средствам мониторинга поведения и прогнозирования намерений людей [22], «большим данным» в сфере автотранспорта (платформа «Автодата») [20, 21].

Непосредственно эксплуатация ВАТС на дорогах общего пользования пока допускается только с ограничениями зон и сценариев и также происходит под контролем со стороны регуляторов. В России такая эксплуатация возможна в рамках экспериментального правового режима (ЭПР), введенного постановлением Правительства Российской Федерации от 09.03.2022 № 309 [23].

В качестве вывода отметим, что, не смотря на значительные успехи ИИ в решении задач повышения эффективности, безопасности и автономности автотранспорта, его массовое внедрение все еще сдерживается как технологическими ограничениями (в первую очередь, недостаточной надежностью в сложных условиях эксплуатации и уязвимостью к атакам), так и правовыми и этическими вопросами, связанными с ответственностью за ошибки и этическими дилеммами при принятии решений.

Список источников

Развернуть список источников