Как транспорт становился автономным: от древних механизмов до современного ИИ-водителя

С древнейших времён человек пытался сделать свою жизнь удобнее — облегчить труд и сделать его эффективнее. Именно это стремление и стало отправной точкой длинной цепочки изобретений, которая в итоге привела человечество к четвёртой промышленной революции — эпохе, когда цифровые, физические и биологические технологии сплавляются воедино, а большая часть процессов и сфер вокруг нас стремительно автоматизируется. Коснулось это и автомобильного транспорта.

Причем полная автономность транспорта — вовсе не финальная точка человеческих достижений, а всего лишь очередная ступень прогресса. Чтобы понять, как мы оказались на этом этапе технологического развития и куда двинемся дальше, необходимо погрузиться в историю вопроса.

От первых орудий труда к простейшим механизмам

История технологий берёт начало в каменном веке — тогда у предков современного человека появились первые орудия труда. Самым древним из найденных каменных орудий, по разным оценкам, от 2,6 до 3,3 миллиона лет.

Затем настал черёд простейших механизмов. Принцип работы некоторых из них в III веке до н. э. сформулировал Архимед: рычаг, блок, винт. Именно они стали тем базисом, на котором впоследствии выросли куда более сложные механизмы, системы и машины.

Первые попытки автоматизации связаны с появлением устройств, способных воспроизводить процесс без непосредственного участия человека. Самый яркий пример — мельница. До сих пор доподлинно неизвестно, когда и где возникли первые подобные сооружения, но считается, что ветряные мельницы получили широкое распространение в Вавилоне уже к 1750 году до н. э. Водяные же описаны Витрувием и известны как минимум с I века до н. э.

Заложенный в мельницах принцип использовали далеко не только для помола: с его помощью пилили древесину, обрабатывали металл, изготавливали сукно и бумагу, сверлили, шлифовали и даже вырабатывали энергию.

Античность: автоматические устройства и первый «компьютер»

Ближе всего к современному пониманию «автоматики» стоят два античных феномена — Антикитерский механизм и автоматы Герона Александрийского.

Антикитерский механизм по праву считается первым известным аналоговым компьютером. Найденный в начале XX века экземпляр был создан около 200 года до н. э. По сути это вычислительное устройство, предназначенное для определения положения небесных тел и расчёта астрономических событий.

Автоматы Герона Александрийского — механизмы I века н. э., работавшие на принципах пневматики и гидравлики. Самый известный из них — аппарат для автоматической подачи воды, ставший прообразом современных торговых автоматов. Герону также приписывают прототип паровой турбины, идея которой впоследствии легла в основу реактивных двигателей, а также автоматические двери и даже одометр.

Средние века: часовые механизмы и предки роботов

К Средним векам у человечества окончательно сформировалось понимание: машина может действовать самостоятельно. Это и стало толчком к развитию устройств, в основе которых лежал принцип автоматического повторения.

Одно из таких устройств — часовой механизм. Именно он дал импульс развитию так называемых «автоматонов» — сложных и, как правило, антропоморфных конструкций, способных выполнять простые действия по заранее заданной программе. Они умели играть на музыкальных инструментах, писать и даже подавать напитки к столу. По сути, автоматоны можно считать прямыми предками современных роботов.

С наступлением эпохи Возрождения в процессе научно-технического прогресса начались по-настоящему тектонические сдвиги. Ренессанс заложил фундамент для будущих технологических прорывов. Научный и культурный бум того периода на столетия вперёд определил траекторию развития человечества, а такие фигуры, как Леонардо да Винчи, Галилео Галилей или Иоганн Гутенберг, сформировали новое научное мировоззрение и обеспечили почву для последующих научных революций.

Промышленная революция: уход от ручного труда и индустриализация

Новое время подарило человечеству массу важнейших изобретений — от паровых двигателей до радио, телеграфа и телефона, от автомобилей до электричества. Но, пожалуй, главное изобретение этого периода, повлиявшее именно на развитие автономного транспорта, — это дистанционное управление.

Принято считать, что первую работающую систему дистанционного управления создал Никола Тесла. В 1898 году он запатентовал устройство и метод беспроводного управления судами и транспортными средствами. В том же году в США он продемонстрировал макет радиоуправляемой лодки.

Созревшая в умах инженеров идея о том, что механизм может двигаться сам — через программу или дистанционное управление, — стала ещё одной важной ступенью на пути к автономности и подстегнула бурное развитие технологий. А возможность передавать сигнал на расстояние заложила фундамент для всех последующих разработок в области автономного транспорта.

Новейшее время: технологический бум и цифровая эпоха

Эксперименты продолжались практически весь XX век. Так, в 1920-е годы на улицах американских городов уже тестировали автомобили на радиоуправлении. В 1939 году на Всемирной выставке был представлен стенд «Футурама» — концепция американского города будущего в виде гигантской моторизированной диорамы, по широким шоссе которой ездили автономные автомобили.

В 1947 году в США появился прообраз авиационного автопилота: самолёт совершил трансатлантический перелёт полностью под управлением автоматического контроллера — со взлётом и посадкой включительно. К началу 1950-х зародилась теория искусственного интеллекта, во многом опиравшаяся на работы Алана Тьюринга, а уже в 1951-м появилась первая программа для игры в шашки, которую принято считать первым практическим воплощением искусственного интеллекта.

К 1960-м прошли испытания систем автономного вождения на основе магнитного поля, а заодно — прототипов дорог со специальной инфраструктурой: диспетчерскими вышками и кабелями, проложенными прямо в асфальте.

Позднее были поставлены ещё десятки экспериментов и разработаны теории, методы, системы и компоненты, которые в итоге легли в основу технологии автономного управления, — спутниковые навигационные системы, микропроцессоры, датчики, компьютерные технологии и многое другое.

Компьютер за рулём

Все эти разработки вели инженеров и изобретателей к единой цели — научить автомобиль думать и принимать решения самостоятельно.

Одним из первых автономных прототипов принято считать автомобиль, разработанный в 1977 году японскими специалистами из университета Цукубы. Он умел воспринимать окружающую обстановку: в этом ему помогали две камеры и аналоговый вычислитель, обрабатывавший сигналы.

В 1980-е и 1990-е годы в Европе и США сразу в нескольких центрах компетенций взялись за разработку автономных автомобилей. Эти машины уже умели прокладывать маршрут, самостоятельно ехать по дороге, распознавать объекты, тормозить и даже корректировать траекторию — например, перестраиваться. Некоторые из них преодолевали в автономном режиме более трёх тысяч километров. Самыми заметными проектами того периода стали Navlab от команды университета Карнеги–Меллона и Prometheus от европейской организации Eureka.

В 2004 году в США прошли первые состязания между автономными автомобилями — DARPA Grand Challenge. Их суть была проста: автономный транспорт должен был без какой-либо помощи человека пройти маршрут с препятствиями, не повредив другие машины и не нарушив окружающую среду. Мероприятие резко подогрело интерес к технологии и запустило новый виток её развития.

Ценность этого этапа в том, что к тому моменту уже сформировались ключевые принципы и подходы, на основе которых можно было выйти к полной автономности. Главной задачей оставалось одно — пробить действующие технологические ограничения.

Эра искусственного интеллекта

Нынешний этап развития автономного транспорта определяется ростом вычислительных мощностей, совершенствованием компонентов, повсеместным применением искусственного интеллекта и машинного обучения. А также готовностью государств и крупных компаний вкладываться в это направление. Всё это вместе открывает перспективы для выхода на принципиально новый уровень.

Возможности современного ИИ впечатляют. Он анализирует обстановку и мгновенно принимает решения. Он способен обучаться на огромных массивах данных — и даже обучать сам себя. Такой подход серьёзно поднимает качество вождения и в конечном счёте повышает безопасность на дорогах.

Уже сегодня автономный транспорт — часть нашей жизни. Беспилотники проходят испытания на дорогах общего пользования, перевозят пассажиров и коммерческие грузы. Но повсеместное внедрение автономных машин — вопрос далеко не только технологический. Это комплексная, многоплановая трансформация — и социальная, и институциональная. Впереди ещё большой путь: предстоит завоевать доверие людей, привить культуру использования, обеспечить безусловную безопасность, разделить ответственность, наладить нормативное регулирование, выработать стандарты и правила.

Главное: что нас ждёт в будущем

От первого каменного топора и простейших механизмов до искусственного интеллекта и его применения в автономном транспорте человечество прошло путь длиной в десятки веков. На этом фоне может показаться, что прогресс упёрся в потолок, — но в этом и состоит сама суть эволюции. Каждое новое открытие становится отправной точкой для следующих технологических прорывов. И уже сегодня нет сомнений: в обозримом будущем автономные автомобили станут такой же обыденной частью жизни, какой для нас сегодня стали компьютеры и смартфоны.