Xe ô tô tự lái là phương tiện tự lái có khả năng vận hành với sự tham gia tối thiểu hoặc thậm chí là không của con người. Những chiếc xe này tận dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và các công nghệ ô tô hiện có như điều khiển hành trình thích ứng để tự động hóa trải nghiệm lái xe.
Phương tiện tự lái có mức độ phức tạp khác nhau, từ các hệ thống cơ bản phải được giám sát liên tục bởi người lái xe cho đến các hệ thống có khả năng hoạt động trong mọi điều kiện và hoàn toàn không có yếu tố con người.
Các công ty như Waymo đã có ô tô tự lái trên đường và các nhà sản xuất ô tô như Tesla, Ford, GM và những công ty khác đều đã phát triển công nghệ xe tự hành của riêng họ như Tesla Autopilot, Argo AI và GM Cruise.
Xe tự hành hoạt động như thế nào?
Xe ô tô tự lái sử dụng sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và hệ thống xe dựa trên Hệ thống Hỗ trợ Người lái Nâng cao (ADAS) hiện có để tạo ra một thứ được gọi là Hệ thống Lái xe Tự động (ADS).
Trí tuệ nhân tạo ở trung tâm của ô tô tự hành lấy đầu vào từ các cảm biến khác nhau được tích hợp trong xe và nó sử dụng các đầu vào đó để tạo ra bức tranh về thế giới bên ngoài. Với hình ảnh đó, kết hợp với bản đồ của khu vực và dữ liệu Vệ tinh Định vị Toàn cầu (GPS), phương tiện tự hành có thể vẽ đường đi một cách an toàn trong môi trường của nó.
Để di chuyển từ điểm này sang điểm khác, AI sẽ khai thác các hệ thống trên xe như điều khiển ga, phanh và lái điện tử truyền động bằng dây. Khi các cảm biến của xe, có thể bao gồm mọi thứ từ radar đến laser, phát hiện một vật thể như người đi bộ hoặc một phương tiện khác, AI được thiết kế để thực hiện hành động khắc phục ngay lập tức để tránh tai nạn.
Ngoài điều khiển AI đầy đủ, ô tô tự lái thường được thiết kế với tùy chọn kiểm soát toàn bộ người lái. Trong những loại xe như thế này, ADS hoạt động như một loại điều khiển hành trình rất tiên tiến, nơi người lái xe có thể lấy hoặc từ bỏ quyền kiểm soát bất cứ khi nào họ muốn.
Một số ô tô tự lái được thiết kế để hoạt động mà không cần đến sự tham gia của con người, mặc dù tính hợp pháp của ô tô không người lái thay đổi tùy theo từng nơi.
Công nghệ then chốt cho phép ô tô tự lái
Để một chiếc xe có thể tự lái, nó phải sử dụng một số công nghệ đã có trong xe của chúng ta trong nhiều năm, và trong một số trường hợp, thậm chí hàng thập kỷ. Chiếc xe phải duy trì sự kiểm soát điện tử đối với mọi hệ thống, từ động cơ, hệ thống truyền động đến phanh và nó cần một số loại trí thông minh nhân tạo để gắn kết tất cả lại với nhau.
Hầu hết các công nghệ được sử dụng trong ô tô tự lái được gọi là Hệ thống Hỗ trợ Người lái Nâng cao, bởi vì chúng được thiết kế để làm cho trải nghiệm lái xe thoải mái hơn và ít nguy hiểm hơn.
Dưới đây là một số công nghệ quan trọng nhất làm nền tảng cho xe tự hành:
- Trí tuệ nhân tạo: Xe ô tô tự hành sẽ không thể thực hiện được nếu không có trí tuệ nhân tạo. Những chiếc xe này được điều khiển bởi các chương trình AI được phát triển và đào tạo thông qua máy học để có thể đọc dữ liệu từ nhiều loại cảm biến được tích hợp trong xe và sau đó xác định hành động phù hợp nhất trong mọi tình huống nhất định.
- Dẫn động bằng dây: Các hệ thống này đã có mặt trên các phương tiện thông thường trong nhiều năm và về cơ bản chúng thay thế các kết nối cơ khí bằng các kết nối và điều khiển điện. Điều này giúp AI tích hợp dễ dàng hơn rất nhiều trong việc điều khiển từng hệ thống riêng lẻ, chẳng hạn như đánh lái, tăng tốc và phanh.
- Giữ làn đường: Những hệ thống này ban đầu được thiết kế để giúp người lái xe tránh lạc khỏi làn đường của họ khi tham gia giao thông, nhưng xe tự hành sử dụng nhiều loại cảm biến và kỹ thuật giống nhau.
- Phanh tự động: Tính năng này ban đầu được thiết kế để ngăn ngừa tai nạn bằng cách tự động phanh trong những trường hợp người lái xe hành động quá chậm. Xe ô tô tự lái sử dụng công nghệ tương tự trên quy mô rộng hơn nhiều.
- Kiểm soát hành trình thích ứng: Đây là một hệ thống khác ban đầu được thiết kế để hỗ trợ người lái xe, trong trường hợp này là tăng và giảm tốc độ một cách linh hoạt so với giao thông xung quanh. Xe ô tô tự lái phải thực hiện cùng một nhiệm vụ cơ bản này ngoài những việc khác mà người lái xe thường làm.
Mức độ tự chủ: Xe ô tô tự lái có thể thực sự không cần người lái không?
Sự phát triển của ô tô tự hành là một bước tiến chậm chạp, không phải là một công tắc mà ai đó quyết định lật một ngày nào đó. Nó bắt đầu vào những năm 1950 với một số tính năng an toàn và tiện lợi đầu tiên trở nên phổ biến theo thời gian, như phanh chống bó cứng và kiểm soát hành trình, và được tăng tốc vào những năm 2000 với ADAS như điều khiển hành trình thích ứng và phanh tự động.
Vì ô tô tự động xuất hiện trong một quá trình chậm và gia tăng như vậy, Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) đã phát triển quy mô tự động hóa năm cấp độ.
Thang điểm này mô tả mọi thứ, từ những phương tiện hoàn toàn thủ công của ngày hôm qua đến những loại phương tiện hoàn toàn tự động dự kiến sẽ xuất hiện trên các tầng trưng bày và đường cao tốc vào năm 2020.
Đây là các cấp độ tự động hóa mà một chiếc xe có thể có:
Mức 0: Không Tự động hóa
Đây là những phương tiện truyền thống yêu cầu đầu vào của trình điều khiển liên tục để hoạt động. Những chiếc xe này thậm chí không có các tính năng như phanh chống bó cứng hoặc kiểm soát hành trình.
Cấp độ 1: Hỗ trợ lái xe
Những phương tiện này vẫn do người lái hoàn toàn điều khiển, nhưng chúng bao gồm một số hệ thống hỗ trợ lái xe thông thường. Một chiếc xe ở cấp độ này thường sẽ bao gồm các tính năng cơ bản như kiểm soát hành trình.
Cấp độ 2: Tự động hóa một phần
Ở giai đoạn này, ô tô đạt được một số cấp độ kiểm soát tự động đối với các chức năng như tăng tốc, phanh và đánh lái. Người lái xe vẫn nắm quyền kiểm soát tối đa đối với chiếc xe và xe ở cấp độ này không thể tự lái nếu không có người điều khiển.
Những xe như thế này thường có ADAS như phanh tự động, điều khiển hành trình thích ứng và một số loại hệ thống giữ làn đường.
Cấp độ 3: Tự động hóa có điều kiện
Các phương tiện ở cấp độ này bao gồm ADS, vì vậy chúng tự động về mặt kỹ thuật. Những chiếc xe này có khả năng điều hướng từ nơi này đến nơi khác, xác định các mối nguy hiểm và phản ứng với chúng. Người lái xe vẫn phải có mặt trong trường hợp khẩn cấp và người lái xe phải luôn tỉnh táo và sẵn sàng kiểm soát.
Mọi hệ thống trên xe ở cấp độ này đều phải được tự động hóa và những chiếc xe này cũng yêu cầu năng lực trí tuệ nhân tạo mở rộng để vận hành an toàn mà không cần sự đầu tư của người lái xe.
Cấp độ 4: Tự động hóa cao
Ở cấp độ này, một chiếc xe hoàn toàn tự động. Nó có thể điều hướng an toàn từ nơi này đến nơi khác trong hầu hết các điều kiện. Trong một số điều kiện và trong một số trường hợp, ô tô vẫn có thể yêu cầu sự nhập của con người.
Loại ô tô tự lái này về mặt kỹ thuật có khả năng hoạt động mà không cần sự hiện diện của con người, nhưng có thể có tùy chọn để con người điều khiển.
Cấp độ 5: Tự động hóa hoàn toàn
Các phương tiện ở mức độ tự động hóa này thực sự tự động và có thể hoạt động mà không cần người lái trong mọi điều kiện lái xe. Tùy thuộc vào thiết kế, người điều khiển có thể có tùy chọn điều khiển bằng tay, nhưng những loại phương tiện này được thiết kế để không cần đến sự can thiệp đó.
Lợi ích của Xe ô tô tự lái là gì?
Lợi ích chính của ô tô tự hành và động lực thúc đẩy sự phát triển của ô tô tự hành là sự an toàn. Theo NHTSA, hơn 90% tất cả các vụ tai nạn nghiêm trọng là do lỗi đơn giản của con người. Ý tưởng cơ bản là nếu yếu tố con người có thể được loại bỏ hoàn toàn khỏi phương trình, nhiều mạng sống có thể được cứu.
Ngoài thiệt hại lớn về nhân mạng do tai nạn xe cơ giới gây ra mỗi năm, còn có tác động kinh tế lớn tương tự từ những sự kiện này. Theo NHTSA, các vụ tai nạn gây thiệt hại hàng trăm tỷ đô la mỗi năm làm giảm hoạt động tại nơi làm việc, thiệt hại và mất hoạt động kinh tế.
Lợi ích thiết thực hơn của ô tô tự lái là chúng có khả năng giảm ùn tắc giao thông bằng cách vận hành hiệu quả hơn. Điều đó có thể dẫn đến thời gian đi làm ngắn hơn cho nhiều người lái xe. Ngoài ra, người lái xe sẽ có thể sử dụng thời gian đi làm để đọc, cập nhật tin tức, chuẩn bị cho công việc hoặc tham gia vào các công việc hiệu quả khác.
Một lợi ích khác mà ô tô tự lái có thể mang lại là tăng khả năng di chuyển cho người già và người tàn tật. Vì những phương tiện này có khả năng hoạt động hoàn toàn tự động, chúng có thể được vận hành an toàn bởi những người bị suy giảm thị lực và thời gian phản ứng, và ngay cả những tình trạng như liệt tứ chi thường gây khó khăn hoặc không thể điều khiển phương tiện cơ giới một cách an toàn.
Với khả năng đi làm, các cuộc hẹn, hoặc thậm chí mua hàng tạp hóa, rất nhiều người già và người khuyết tật có thể duy trì mức độ tự chủ cao hơn nhiều so với mức có thể nếu không có ô tô không người lái.
Vấn đề với hầu hết các lợi ích này là xe ô tô tự động chỉ truyền tải toàn bộ giá trị lợi ích khi có đủ số lượng phương tiện này trên đường.
Ví dụ, ô tô tự lái chỉ có thể loại bỏ yếu tố con người khỏi tai nạn khi không có người điều khiển trên đường. Tương tự, ô tô tự lái sẽ chỉ có thể giảm ùn tắc giao thông nếu hầu hết các phương tiện trên đường đều không có người lái.
Cho đến khi ô tô tự lái trở thành bình thường mới, lợi ích chính của việc sử dụng ô tô chủ yếu là yếu tố thuận tiện, có cân nhắc đến sự an toàn.
