وسایل نقلیه خودران چگونه با هوش مصنوعی کار می‌کنند؟

ایده این خودروهای خودران و نفوذ و ورودش به زندگی مردم تاثیر و نتایج بسیاری را به همراه دارد. نقشه کلی و سازوکار این وسایل مبتنی بر هوش مصنوعی طراحی و ساخته شده است. همچنین فناوری‌های به‌کاررفته در این وسایل موجب تاثیرگذاری و سودمندی هرچه بیشتر آن شده‌اند.

منظور از وسایل نقلیه خودران چیست؟

وسایل نقلیه خودران به خودروهایی گفته می‌شود که بدون کنترل و دخالت راننده حرکت می‌کنند. در واقع حرکت این وسایل نقلیه توسط سیستم‌های کنترلی پیشرفته انجام می‌شود. کافی است راننده و سرنشینان در خودرو بنشینند و سپس با یک فرمان ساده که با یک دکمه کار می‌کند، به وسیله نقلیه نشانی مقصد را بدهند، بنابراین خودرو به صورت خودکار در جهت مقصد حرکت می‌کند.

این قابلیت به دلیل توانایی خودرو در درک محیط اطراف، حرکت و کنترل و به طور کلی توانایی رانندگی در مسیری مشخص به صورت خودکار انجام می‌پذیرد. همچنین این نوع از خودروها می‌توانند در صورت مواجهه با موانعی از جمله سایر خودروها، عابر پیاده و موانع فیزیکی دیگر به افزایش یا کاهش سرعت خود، پیچیدن، توقف و غیره اقدام کنند و در نهایت با موفقیت به مقصد تعیین‌شده برسد.

به علاوه این ویژگی‌ها، ماشین‌های خودران قابلیت‌های جالب دیگری نیز دارند. فعالیت‌هایی مانند روشن شدن تهویه مطبوع کابین خودرو، افزایش یا کاهش درجه آن، پخش موسیقی مورد علاقه و حتی دریافت ماساژ قابل اجرا با فرمان صوتی از دیگر فعالیت‌هایی است که هوشمندانه در سازوکار این وسایل مشخص شده و اجرا می‌شود. در واقع کلیه‌ قطعات به‌کاررفته در این خودروها هوشمند است و شما بیش از آنکه با یک خودرو طرف باشید، در حال استفاده از یک ربات هستید.

وسایل نقلیه خودران چگونه کار می‌کنند؟

در خودروهای معمولی، اکثراً راننده پیش از حرکت و در زمان رانندگی، با مشاهده محیط اطراف به کسب اطلاعات لازم اقدام می‌کند. این اطلاعات به‌ عنوان ورودی وارد مغز راننده می‌شود و در زمان لزوم به منظور تصمیم‌گیری و فرمان‌های کنترلی در ‌مورد جهت حرکت، یافتن مسیر درست، چرخش فرمان، زمان فشردن پدال‌های گاز و ترمز و سایر فعالیت‌های ضروری در رانندگی به کار گرفته می‌شود. علاوه‌ بر این نکات، رانندگی نیازمند رعایت سایر اصول تصمیم‌گیری یعنی حفظ سلامت افراد و رعایت قوانین راهنمایی و رانندگی نیز هست.

با توجه به اهمیت و ضرورت این موضوع است که خودرو‌های خودران با استفاده از هوش مصنوعی و سیستم‌های آن موفق به درک لحظه‌ای محیط پیرامون خود، حرکت بر اساس موقعیت جغرافیایی و مسیر تعیین‌شده و کنترل خودرو می‌شوند. این فرایند در یک خودرو خودران با جمع‌آوری داده‌های لازم و اخذ تصمیم مناسب بر‌ اساس آنها انجام می‌شود.

هوش مصنوعی تعبیه‌شده در وسایل نقلیه خودران شامل سیستم ناوبری، سیستم موقعیت‌یاب و همچنین حسگرهای پیشرفته است. اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی از سیستم موقعیت‌یاب دریافت می‌شود. جانمایی خودرو نیز به کمک داده‌های حاصل از سیستم ناوبری و حسگر‌ها صورت می‌گیرد. برای درک بهتر کارکرد وسایل نقلیه خودران، چهار مرحله اصلی رانندگی در سیستم‌های موجود در این خودروها را بررسی می‌کنیم.

۴ مرحله اصلی رانندگی در خودرهای خودران به شرح زیر است:

۱- سیستم درک محیط با جمع‌آوری داده

همان‌گونه که اشاره شد، اولین مرحله در رانندگی درک و شناسایی محیط است. در واقع این فرایند با الگو‌برداری و شبیه‌سازی از سیستم بینایی انسان در رایانه انجام می‌شود و به تعبیری جایگزین چشم راننده است. یعنی هوش مصنوعی به جای راننده باید در مورد طول و عرض جاده، موقعیت پیچ‌های مسیر، موقعیت مکانی، فاصله و سرعت سایر خودرو‌ها، همچنین موقعیت مکانی عابران پیاده و موانع موجود در مسیر، میزان ترافیک و غیره اطلاعات جمع‌‎آوری کند.

این فرایند در وسایل نقلیه خودران با کمک تجهیزاتی مانند دستگاه GPS یا رادار، لایدار، مکان‌یاب، سنسورهای صوتی، بینایی ماشین، سیستم ناوبری اینرسی و غیره انجام می‌شود. در یک نمونه، این خودرو خودران پس از تشخیص خودرو جلویی لازم است سرعت حرکت را کاهش دهد. تصمیم‌گیری و اجرای این عمل علاوه بر تشخیص اتومبیل جلویی به پردازش فاصله و سرعت آن هم نیاز دارد. سنسورهای صوتی به اندازه‌گیری فاصله یک خودرو از خودرو‌های دیگر کمک می‌کند. این کار با ارسال امواج صوتی و دریافت بازتاب آن و سنجش مدت‌زمان بازگشت بازتاب انجام می‌شود.

۲- سیستم تصمیم‌گیری

سیستم تصمیم‌گیری در وسایل نقلیه خودران شامل اخذ تصمیم در مورد مسیر و سرعت حرکت اتومبیل است. این فرایند مطابق الگوریتم‌هایی انجام می‌شود که هوش مصنوعی بر اساس اطلاعات و داده‌های دریافتی از سیستم درک محیط ارائه داده است که در نهایت یک شبیه‌سازی بهینه برای کنترل سیگنال‌های طولی و عرضی خودرو صورت می‌گیرد.

در مورد انتخاب روش‌های درست رانندگی نیز هوش مصنوعی از داده‌هایی که در اختیار دارد استفاده می‌کند؛ به این صورت که چند نمونه از رانندگی خوب و چند نمونه از رانندگی بد به هوش مصنوعی ارائه می‌شود تا بر اساس آن به ایجاد یک الگوریتم برسد. این الگوریتم بعد از طی یک فرایند امتیازدهی منجر به تعیین قواعد کلی رانندگی درست خواهد شد که البته به مرور زمان تقویت می‌شود.

۳- سیستم کنترل و فرمان

در این مرحله، از داده‌های سیستم تصمیم‌گیری استفاده می‌شود. هدف از آن فرمان دادن در مورد اتفاقات مربوط به بخش‌های مکانیکی و دینامیکی خودرو است. در نهایت نتایج این مرحله برای حرکت خودرو به مرحله بعدی ارسال می‌شود. سیستم تصمیم‌گیری و سیستم کنترل و فرمان با هم نقش ذهن و مغز راننده را ایفا می‌کنند.

۴- سیستم عملگرها

هدف از سیستم عملگرها اجرای فرمان نهایی حرکت خودرو و در واقع ایفای نقش جانشین دست و پای راننده است. در واقع این سیستم، وظیفه‌ هدایت خودرو را در شرایط مختلف بر عهده دارد. این شرایط می‌تواند بارش باران و برف، یخ‌زدگی در جاده و مشابه آن باشد. به همین دلیل در این بخش از قوانین کنترلی تطبیقی یا مقاوم و هوش مصنوعی استفاده می‌شود. در این بخش هوش مصنوعی با بررسی داده‌های حاصل از نقشه راه، مسیر درست و بهینه را انتخاب می‌کند. برای هدایت خودرو و دوری از موانع هم از تصاویر آنلاین گرفته‌شده از خارج اتومبیل استفاده می‌شود.