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
- 1. Jackel, L.D., Krotkov, E., Perschbacher, M., Pippine, J., & Sullivan, C. (2006). The DARPA LAGR program: Goals, challenges, methodology, and phase I results. Journal of Field Robotics, 23.
- 2. DARPA Grand Challenge, https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA_Grand_Challenge
- 3. https://cs.nyu.edu/~yann/research/dave/
- 4. Лекун, Я. Как учится машина: Революция в области нейронных сетей и глубокого обучения, Альпина Паблишер, 2023.
- 5. ГОСТ Р 70250-2022 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Варианты использования и состав функциональных подсистем искусственного интеллекта.
- 6. https://www.moralmachine.net/
- 7. Pavlitska S., Lambing N., Zöllner J. M. Adversarial attacks on traffic sign recognition: A survey //2023 3rd International conference on electrical, computer, communications and mechatronics engineering (ICECCME). – IEEE, 2023. – С. 1-6.
- 8. Cao Y. et al. Adversarial sensor attack on lidar-based perception in autonomous driving //Proceedings of the 2019 ACM SIGSAC conference on computer and communications security. – 2019. – С. 2267-2281.
- 9. Dosovitskiy A. et al. CARLA: An open urban driving simulator //Conference on robot learning. – PMLR, 2017. – С. 1-16., https://carla.org/
- 10. NVIDIA DRIVE Sim, https://developer.nvidia.com/drive/simulation
- 11. Постановление Правительства Российской Федерации от 26.11.2018 № 1415 «О проведении эксперимента по опытной эксплуатации на автомобильных дорогах общего пользования высокоавтоматизированных транспортных средств» http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001201811270008?index=1
- 12. Road Traffic Act (CHAPTER 276). Road Traffic (Autonomous Motor Vehicles) Rules 2017 https://sso.agc.gov.sg/SL/RTA1961-S464-2017?DocDate=20170823
- 13. ГОСТ Р 70251-2022 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления движением транспортным средством. Требования к испытанию алгоритмов обнаружения и распознавания препятствий.
- 14. ГОСТ Р 71534-2024 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления движением транспортным средством. Требования к испытанию алгоритмов обнаружения и распознавания сигналов светофоров.
- 15. ГОСТ Р 71533-2024 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления движением транспортным средством. Требования к испытанию алгоритмов обнаружения и распознавания дорожной разметки.
- 16. ГОСТ Р 70255-2022 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления движением транспортным средством. Требования к испытанию алгоритмов обнаружения и распознавания дорожных знаков.
- 17. ГОСТ Р 70984-2023 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления Интеллектуальной транспортной инфраструктурой. Требования к испытанию алгоритмов прогнозирования дорожных условий.
- 18. ГОСТ Р 70985-2023 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления Интеллектуальной транспортной инфраструктурой. Требования к испытанию алгоритмов распознавания автомобильных номеров.
- 19. ГОСТ Р 71535-2024 Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы управления интеллектуальной транспортной инфраструктурой. Алгоритмы искусственного интеллекта для распознавания нарушений правил остановки и стоянки транспортных средств. Методы испытаний.
- 20. ГОСТ Р 59236-2020 Платформа «Автодата». Общие положения.
- 21. ГОСТ Р 59237-2020 Платформа «Автодата». Термины и определения.
- 22. ГОСТ Р 70885-2023 Средства мониторинга поведения и прогнозирования намерений людей. Алгоритмы искусственного интеллекта для распознавания состояний и действий водителя методом анализа статических и динамических изображений, поступающих от средств фото- и видеофиксации систем мониторинга водителей колесных транспортных средств. Методика оценки функциональной корректности.
- 23. Постановление Правительства Российской Федерации от 09.03.2022 № 309 "Об установлении экспериментального правового режима в сфере цифровых инноваций и утверждении Программы экспериментального правового режима в сфере цифровых инноваций по эксплуатации высокоавтоматизированных транспортных средств", http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202203170018