تا همین چند سال پیش هیچکس فکرش را نمی‌کرد روزی خودروهایی وارد بازار شوند که بتوانند جای انسان را بگیرند. از همان ابتدای اختراع چرخ و ماشین‌های اولیه رویای داشتن ماشین خودران، همیشه در ذهن بشر بود تا اینکه صنعت خودروی مدرن در جهت تحقق این رویای بشر قدم برداشت و امروزه خودرو خودران، به عنوان یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های صنعت خودروسازی و تکنولوژی، در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده. این خودروها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، سنسورها و سیستم‌های ناوبری دقیق، قادر به رانندگی بدون نیاز به انسان هستند. در این فصل از تیران آکادمی، به تعریف، تاریخچه و مبانی خودرو خودران پرداخته و به بررسی نمونه‌های برجسته و فناوری‌های مورد استفاده در این حوزه می‌پردازیم.
تعریف خودرو خودران
خودروی خودران (Autonomous Vehicle) یا خودروی بدون راننده (Driverless Car)، به خودرویی اطلاق می‌شود که قادر است با استفاده از سنسورها، نرم‌افزارها و الگوریتم‌های پیچیده، بدون نیاز به دخالت مستقیم انسان، مسیر خود را پیدا کرده و رانندگی کند. این خودروها می‌توانند اطلاعات محیطی را جمع‌آوری کرده، تحلیل نموده و تصمیمات لازم برای هدایت خودرو را به کار ببندند.
آشنایی با تاریخچه خودرو خودران
تاریخچه تولید خودرو خودران در جهان به اواخر دهه ۱۹۲۰ باز می‌گردد؛ زمانی که اولین تلاش‌ها برای اتوماتیک شدن ماشین‌ها انجام می‌شد. اما توسعه و پیشرفت این فناوری از دهه ۱۹۸۰ شروع شد. این تلاش‌های اولیه، هرچند ابتدایی، زمینه‌ساز پیشرفتهای چشمگیری در دهه‌های بعدی شد. در ادامه به بررسی برخی از نقاط عطف مهم در تاریخچه خودروهای خودران می‌پردازیم:
دهه ۱۹۲۰ تا ۱۹۷۰: آغازین تلاش‌ها برای تولید خودرو خودران
اولین تلاش‌ها برای توسعه خودروهای خودران به دهه ۱۹۲۰ بازمی‌گردد. در این دوره، محققان و مهندسان به دنبال راه‌هایی بودند تا خودروها را به صورت خودکار هدایت کنند. در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، برخی از پروژه‌های تحقیقاتی اولیه با استفاده از کنترل و سیستم‌های دقیق به خودکارسازی خودروها پرداختند.
دهه ۱۹۸۰: شروع تحقیقات دانشگاهی درباره نحوه ساخت خودرو خودران
در دهه ۱۹۸۰، دانشگاه‌های مختلف و مراکز تحقیقاتی شروع به توسعه و آزمایش خودروهای خودران کردند. یکی از مهم‌ترین پروژه‌ها در این دهه، پروژه Navlab در دانشگاه کارنگی ملون بود که توانست اولین خودروی خودران واقعی را توسعه دهد. این پروژه با استفاده از سنسورها و الگوریتم‌های ساده، توانست خودرو را در مسیرهای مشخص هدایت کند.
بیشتر بخوانید: تاریخچه ماشین‌ها؛ از کالسکه تا خودروهای مدرن
دهه ۱۹۹۰: ورود خودرو خودران به مرحله مسابقات
در دهه ۱۹۹۰، با ورود آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده (DARPA) به عرصه مسابقات خودروهای خودران، توسعه این فناوری سرعت بیشتری گرفت. مسابقات DARPA، به عنوان بستری برای آزمایش و تحقیق، به محققان و شرکت‌های مختلف اجازه داد تا فناوری‌های نوین خود را در شرایط چالش‌برانگیز جاده‌ای امتحان کنند! این مسابقات نه تنها رقابت را تشدید کرد، بلکه ایده‌های خلاقانه جدیدی را به ارمغان آورد.
دهه ۲۰۰۰: ورود شرکت‌های بزرگ به عرصه خودرو خودران
دهه ۲۰۰۰ را می‌توان دهه ورود غول‌های فناوری به دنیای خودروهای خودران دانست. شرکت‌های بزرگ خودروسازی مانند تویوتا و مرسدس بنز، به همراه غول‌های تکنولوژی مانند گوگل، به توسعه و آزمایش خودروهای خودران پرداختند. پروژه خودروی خودران گوگل، نمونه‌ای بارز از پیشرفتهای این دهه بود. این خودرو با استفاده از سنسورها و الگوریتم‌های پیشرفته توانست مسیرهای شهری را به صورت خودکار طی کند و نشان دهد که این فناوری آماده ورود به زندگی روزمره انسان‌ها است.
دهه ۲۰۱۰ و بعد از آن: ورود خودرو خودران به بازار
در دهه ۲۰۱۰ و بعد از آن، خودروهای خودران گامی فراتر برداشتند. خودروهای خودران به تدریج به مرحله آزمایش‌های عمومی و ورود به صنعت و تجارت نزدیک شدند. شرکت‌های بزرگ تکنولوژی و خودروسازی مانند تسلا، اوبر و ویمو، خودروهای خودران را در جاده‌ها آزمایش کرده و به بهبود فناوری‌های مورد استفاده پرداختند. این خودروها توانستند در شرایط مختلف جاده‌ای و آب و هوایی عملکرد خود را نشان دهند.
بیشتر بخوانید: نکات برجسته صنعت خودرو از 1884 تا 1970
چه تکنولوژی‌هایی در خودرو خودران به کار رفته است؟
برای درک بهتر خودروهای خودران، باید به مبانی و فناوری‌های پیچیده و پیشرفتهای که در این خودروها به کار رفته‌اند نگاهی بیندازیم. در ادامه، به بررسی برخی از مهم‌ترین تکنولوژی‌هایی که خودروهای خودران را به واقعیت تبدیل کرده‌اند، می‌پردازیم:
سنسور یا حسگر به چه قطعه‌ای گفته می‌شود؟
خودرو خودران از مجموعه‌ای از سنسورها برای جمع‌آوری اطلاعات محیطی استفاده می‌کنند. این سنسورها شامل دوربین‌های دیداری، لیدار (LiDAR)، رادار و سنسورهای اولتراسونیک هستند که به خودرو امکان می‌دهد تا موانع، علائم راهنمایی و رانندگی و سایر خودروها را شناسایی کند. لیدار یا لیزر رادار، فناوری است که با استفاده از لیزر، فاصله‌ها و عمق‌ها را اندازه‌گیری می‌کند. این تکنولوژی قادر است تا با دقت بالا، نقشه سه‌بعدی از محیط اطراف خودرو ایجاد کند و به خودرو کمک کند تا موانع و اشیاء را شناسایی کند.
بیشتر بخوانید: همه‌چیز درباره باتری خودروهای برقی
نرم‌افزارهای هوش مصنوعی به کار رفته در خودرو خودران
بسیاری از تکنولوژیست‌های دنیا بر این موضوع اتفاق نظر دارند که خودرو خودرانی که توسط هوش مصنوعی هدایت شوند، از لحاظ فنی بسیار خارق‌العاده و هیجان‌انگیزند. کارشناسان هوش مصنوعی می‌گویند انسان قادر است در مغز خود احساسات را تحلیل کند و با فرمان نهایی مغز، بدن ما حرکاتی را انجام می‌دهد. حالا چنین الگویی باید برای ماشین‌ها طراحی شود که بتواند بدون سرنشین حرکت کند. این ایده‌ای بود که توسط تکنولوژیست‌ها مطرح شد به همین دلیل امروزه در ساخت خودرو خودران از الگوریتم‌های پیچیده هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، استفاده می‌کنند و داده‌های جمع‌آوری شده توسط سنسورها آنالیز می‌شود. این نرم‌افزارها قادرند تا رفتارهای رانندگان را شناسایی و تحلیل کرده و با تجربه و داده‌های جدید بهبود یابند.
سیستم‌های ناوبری به کار رفته در خودرو خودران
خودرو خودران از نقشه‌های دقیق و سیستم‌های ناوبری پیشرفته برای تعیین مسیرها استفاده می‌کند. این سیستم‌ها با استفاده از داده‌های GPS و نقشه‌های دیجیتالی، خودرو را در مسیرهای صحیح هدایت می‌کند.
1- ارتباط با سایر خودروها
خودروهای خودران به سیستم‌های ارتباطی پیشرفتهای نیاز دارند تا بتوانند با دیگر خودروها و زیرساخت‌های جاده‌ای در تعامل باشند. این ارتباطات هوشمند امکان تبادل اطلاعات ترافیکی را فراهم کرده و نقش کلیدی در افزایش ایمنی جاده‌ها ایفا می‌کنند. با این فناوری‌ها، خودروها می‌توانند به صورت همزمان و هماهنگ به تغییرات ترافیکی واکنش نشان داده و تجربه رانندگی ایمن‌تر و روان‌تری را به ارمغان آورند. در همین راستا، می‌توانید در بلاگ زیر درباره خودروهای متصل بیشتر بخوانید و با نحوه ارتباط‌گیری خودروها با یکدیگر بیشتر آشنا شوید.
بیشتر بخوانید: رانندگی با خودروهای متصل، تجربه‌ای ایمن و نوین
2- ارتباطات خودرو به خودرو (Vehicle-to-Vehicle)
این نوع ارتباطات به خودروها اجازه می‌دهد تا با یکدیگر اطلاعاتی مانند سرعت، موقعیت و جهت حرکت را به اشتراک بگذارند. این اطلاعات به خودروها کمک می‌کند تا برخوردهای احتمالی را پیش‌بینی کرده و از آنها جلوگیری کنند.
3- ارتباطات خودرو به زیرساخت (Vehicle-to-Infrastructure)
این نوع ارتباطات به خودروها امکان می‌دهد تا با زیرساخت‌های جاده‌ای مانند چراغ‌های راهنمایی، تابلوهای اطلاعاتی و ایستگاه‌های عوارضی ارتباط برقرار کنند. این ارتباطات می‌توانند به بهبود جریان ترافیک و کاهش زمان انتظار کمک کنند.
4- سیستم‌های هدایت و کنترل در خودرو خودران
خودروهای خودران دارای سیستم‌های کنترلی پیشرفتهای هستند که وظیفه هدایت، شتاب‌دهی و ترمز خودرو را بر عهده دارند. این سیستم‌ها با توجه به داده‌های دریافتی از سنسورها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی تصمیم‌گیری می‌کنند. خودرو خودران با داشتن قابلیت هدایت، با استفاده از داده‌های GPS، مسیر حرکت خودرو را تعیین می‌کنند و خودرو را در مسیرهای صحیح قرار می‌دهد.
موفق‌ترین و برترین خودروهای خودران: کدام‌ها در صدر قرار دارند؟
گوگل ویمو (Waymo)
شرکت ویمو پیشگام در حوزه خودرو خودران است که زیر مجموعه شرت گوگل به شمار می‌رود. این خودروها با استفاده از سنسورهای پیشرفته و الگوریتم‌های هوش مصنوعی قادر به رانندگی در محیط‌های شهری پیچیده هستند. ویمو از تکنولوژی لیدار، رادار و دوربین‌های دیداری برای جمع‌آوری اطلاعات محیطی استفاده می‌کند و با تحلیل داده‌های به دست آمده، مسیرهای بهینه را انتخاب می‌کند.
بیشتر بخوانید: هر آنچه که باید درباره شارژ خودروهای برقی بدانید!
تسلا (Tesla)
داستان موفقیت تسلا را همه ما بارها شنیده‌ایم. در زمینه تولید خودرو خودران تسلا با توسعه سیستم‌های خودرانی مانند "اتوپایلوت" و "فول سلف درایو" (Full Self-Driving)، توانسته است خودروهای خودران با قابلیت‌های پیشرفتهای را به بازار عرضه کند. این سیستم‌ها با استفاده از دوربین‌ها، رادار و سنسورهای اولتراسونیک، اطلاعات محیطی را جمع‌آوری کرده و با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، تصمیمات لازم برای هدایت خودرو را اتخاذ می‌کنند. تسلا از شبکه‌های عصبی مصنوعی برای تحلیل داده‌ها و بهبود عملکرد سیستم‌های خودرانی استفاده می‌کند.
اوبر (Uber)
اوبر، یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه حمل‌ونقل آنلاین، در حوزه خودروهای خودران فعال است. پروژه خودرو خودران اوبر با استفاده از سنسورها و الگوریتم‌های پیچیده، قصد دارد تا آینده‌ای بدون راننده را به واقعیت تبدیل کند. این پروژه شامل توسعه و آزمایش خودرو خودران در شرایط شهری و جاده‌ای مختلف است. اوبر با هدف ایجاد سیستم‌های حمل‌ونقل خودکار که بتوانند به طور مؤثر و ایمن در ترافیک شهری فعالیت کنند، به تحقیق و توسعه در این حوزه ادامه می‌دهد. اگرچه پروژه خودران اوبر با چالش‌ها و حوادثی روبرو شد، اما همچنان در تلاش است تا فناوری‌های خود را بهبود بخشیده و به یک راه‌حل دائمی و منطقی برای حمل‌ونقل آینده تبدیل کند.
سوالات متداول
1. چگونه خودروهای خودران قادر به جمع‌آوری و تحلیل داده‌های محیطی هستند؟
خودروهای خودران با سنسورها، دوربین‌ها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، داده‌های محیطی را جمع‌آوری و تحلیل می‌کنند.
2. چه فناوری‌هایی برای ارتباط خودروهای خودران با یکدیگر و با زیرساخت‌های جاده‌ای استفاده می‌شود؟
فناوری‌های ارتباطی پیشرفته مانند V2V و V2I برای تبادل اطلاعات ترافیکی و وضعیت جاده استفاده می‌شوند.
3. چه شرکت‌هایی در حال حاضر در زمینه توسعه خودروهای خودران پیشرو هستند؟
شرکت‌های گوگل (ویمو)، تسلا و اوبر در حال حاضر پیشرو در زمینه توسعه خودروهای خودران هستند.
منابع:
1. Thrun, S., et al. (2006). "Stanley: The Robot that Won the DARPA Grand Challenge". Journal of Field Robotics.
2. Urmson, C., et al. (2008). "Autonomous driving in urban environments: Boss and the Urban Challenge". Journal of Field Robotics.
3. Google Waymo Official Website. (2024).
4. Tesla Official Website. (2024).
5. Uber ATG Official Website. (2024).
دیدگاه خود را بنویسید