А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
0-9 A B C D I F G H IJ K L M N O P Q R S TU V WX Y Z #


Чтение книги "Дизайн вещей будущего" (страница 13)

   Самоуправляемые автомобили, дома с автоматической уборкой и системы, выбирающие для нас развлечения

   Что же будет дальше? У нас точно будут самоуправляемые автомобили, стиральные машины, определяющие цвет и состав белья и автоматически корректирующие собственные настройки, кухонные устройства, которые варят, парят и к тому же выбирают блюда, предварительно проконсультировавшись с нашим холодильником и медицинской картой. Система развлечений выберет музыку и запишет для нас фильмы и телепередачи, которые сочтет интересными, автоматически сняв с банковского счета плату за скачивание материалов. Дома позаботятся о температурном режиме и поливке газонов. Роботы-пылесосы и автоматические газонокосилки сделают генеральную уборку и подстригут траву. Многое из перечисленного уже есть, остальное появится совсем скоро.
   Из всех сфер, влияющих на нашу повседневную жизнь, наиболее автоматизированной является автомобильная промышленность. Поэтому давайте кратко остановимся на том, что здесь происходит, хотя достижение уровня автоматизации, позволяющего обычному автомобилю обходиться без участия человека, остается делом далекого будущего. Некоторые считают, что это произойдет лет через двадцать или через пятьдесят, но когда бы вы ни прочитали эти строки, их прогнозы вряд ли изменятся. Есть обстоятельства, когда машины способны управлять собою сами – и уже это делают.
   Как сделать автоматизацию вождения разумной? Чтобы созданные нами устройства контролировали процесс и постоянно информировали водителя о происходящем, не давая ему расслабиться. Чтобы он «не выпадал из цепочки управления», как говорят специалисты по безопасности полетов. Как предупредить водителя, собирающегося совершить маневр, о том, что ему мешает другой автомобиль, или о том, что впереди препятствие, или о том, что по перпендикулярной улице к нему приближается машина, которую он еще не видит?
   Что делать, когда две машины выезжают на перекресток навстречу друг другу и система управления одной из них решает, что лучший способ избежать столкновения – преодолеть опасный участок на большой скорости, а ее водитель считает, что нужно тормозить? Должен ли автомобиль игнорировать попытку водителя затормозить? Может ли машина не позволить водителю перестроиться, если в соседнем ряду находится другой автомобиль? В праве ли она запретить ему превышать скорость, или ехать медленнее, чем позволено, или слишком приближаться к впереди идущему автомобилю? Эти и другие вопросы стоят сегодня перед автоконструкторами. Ведь зачастую на то, чтобы спросить водителя или хотя бы сообщить нечто важное, у машины просто нет времени.
   Сегодня автомобили способны быть почти самостоятельными. Возьмем, к примеру, адаптивную систему круиз-контроля, меняющую скорость в зависимости от расстояния до впереди идущего автомобиля, добавим к ней систему контроля за движением в ряду и устройство для автоматического внесения платы за проезд по платной дороге. Получается, что машина может управлять собой сама, держа курс и при необходимости снимая деньги со счета водителя. Система контроля за движением в ряду пока не вполне надежна, а в главе 1 я говорил о некоторых проблемах с круиз-контролем, но надежность этих устройств повысится, а цена снизится, и в конце концов ими будут оборудованы все модели автомобилей. Когда машины начнут «общаться» друг с другом (а подобные эксперименты уже ведутся), движение станет более безопасным. Чтобы повысить безопасность, не нужно доводить технологию до совершенства – ведь и люди за рулем тоже не идеальны.
   Если свести все эти элементы воедино, получится, что мы приучаем водителя к невнимательности. Машины будут часами двигаться по шоссе, почти не требуя его вмешательства, он сможет даже поспать. Такое уже случается в авиации – современные автопилоты настолько хороши, что летчики порой действительно засыпают. Мой друг-физик, работавший в научно-исследовательской лаборатории ВМС, рассказывал, что в ходе одного из экспериментов он несколько часов находился в самолете, летавшем над океаном. Когда испытания закончились, ученые связались с кабиной пилотов, чтобы сообщить об этом экипажу. Не получив ответа, они зашли в кабину и увидели, что пилоты спят.
   Засыпать летчикам, конечно, не рекомендуется, но обычно это не грозит опасностью благодаря эффективности автопилотов, особенно если полет проходит в районе, где нет других самолетов, при хорошей погоде и с большим запасом топлива. С автомобилистами все обстоит иначе. Как показали исследования, если водитель отрывает взгляд от дороги больше чем на две секунды, вероятность аварии резко увеличивается. При этом он может даже бодрствовать, достаточно просто отвернуться или отвлечься на настройку радиоприемника.
   Во многих сферах, которые традиционно являются предметом изучения инженерной психологии, наблюдается такое известное и хорошо изученное явление, как «чрезмерная автоматизация». Техника становится столь совершенной, что людям незачем внимательно следить за ней. Теоретически они должны контролировать работу автоматики, следить за всеми операциями и быть готовыми немедленно вмешаться, если что-то пойдет не так. Но когда автоматы работают эффективно, осуществлять постоянный контроль крайне трудно. На некоторых производствах или в службах ОТК человеку порой по нескольку дней не приходится ни во что вмешиваться. В результате операторы теряют бдительность.

   Рой и колонна

   Птицы сбиваются в стаи, пчелы – в рой, рыбы – в косяк. Интересно наблюдать, как они движутся четким строем, вдруг устремляются вниз, закладывают виражи, рассыпаются, чтобы обогнуть препятствие, а затем снова собираются вместе. Все маневры выполняются четко: они движутся синхронно, вплотную друг к другу, моментально выполняют команды лидера и при этом не сталкиваются.
   Вот только лидера у них нет. Роевое поведение, а также его аналоги у птиц, рыб, стадных животных возникает, когда все участники следуют одним и тем же необычайно простым поведенческим правилам. Каждое животное (рыба, насекомое) избегает столкновений с другими животными и предметами, которые могут оказаться на его пути, старается держаться поближе к остальным, не соприкасаясь с ними, и движется в том же направлении, что и его соседи. Общение внутри роя, косяка или стаи ограничивается сенсорной информацией: зрительной, звуковой, реакцией на движение и вибрацию (боковая линия у рыб), а также запах (у муравьев).
   В искусственных системах мы можем использовать более информативные способы коммуникации. Представим, что по шоссе движется группа автомобилей, связанных друг с другом через беспроводную сеть. Получается своего рода автомобильный рой. Поведение особей в обычном рое реактивное – они реагируют на действия друг друга. А искусственный рой, например группа автомобилей, способен на предиктивное поведение, поскольку машины могут сообщать друг другу о предполагаемых действиях и заранее на них реагировать.
   Итак, у нас есть рой связанных друг с другом полностью автоматизированных автомобилей. Это дает им возможность быстро и безопасно двигаться по трассе. Кроме того, им не нужно соблюдать большую дистанцию, нескольких футов или метра будет достаточно. Если машина, идущая впереди, захочет сбавить скорость или затормозить, она заранее сообщит об этом остальным, и за тысячную долю секунды весь рой замедлится или остановится. Когда за рулем находятся люди, они должны соблюдать большую дистанцию, чтобы у водителей было время среагировать или решить, как следует поступить, а в автоматическом рое скорость реакции измеряется миллисекундами.
   Для автомобильного роя не нужно делить шоссе на полосы – ведь они предназначены для того, чтобы помочь водителям избежать столкновения. В рое столкновения невозможны, значит, и полос не требуется. Не понадобятся также знаки остановки и светофоры – на перекрестке рой просто будет следовать своим правилам, чтобы не столкнуться с перпендикулярным потоком. Машины скорректируют скорость и местоположение, одни начнут двигаться медленнее, другие быстрее, и пересекающиеся потоки как по волшебству пройдут сквозь друг друга без единого столкновения. Правда, здесь правила поведения в рое надо будет несколько изменить, чтобы машины в потоках продолжали следовать за прежними соседями, а не за новыми, но это сделать нетрудно.
   А как же пешеходы? Теоретически правила, позволяющие избегать столкновений, должны распространяться и на них. Люди просто будут переходить улицу в любом месте, а машины замедлят или увеличат скорость, либо свернут в сторону, чтобы не оказаться на их пути. Переходить улицу будет, конечно, страшновато, от пешеходов потребуется абсолютное доверие к машинам, но такая схема возможна.
   Но что, если машине необходимо покинуть рой или она едет не туда, куда остальные? Водитель сообщит ей о своих намерениях, а она, в свою очередь, проинформирует остальных. Водитель также может включить сигнал поворота, чтобы заявить о своем желании перестроиться, а машина передаст эти сведения соседям. Чтобы автомобиль мог перестроиться вправо, машина, идущая впереди в правом ряду, немного увеличит скорость, а задняя чуть замедлится. Слегка нажав на педаль тормоза, водитель сообщит о намерении сбавить скорость или остановиться, и другие машины дадут ему такую возможность.
   Обмениваться информацией можно не только внутри роя, но и с другими роями. Так, рой, движущийся в одном направлении, может делиться информацией с роем, едущим в противоположную сторону, сообщая ему о том, что ждет его впереди. Кроме того, при интенсивном движении ведущая машина сможет передавать информацию остальным, информируя их об авариях, пробках и других дорожных проблемах.
   Возможности объединения автомобилей в рой пока изучают лишь в исследовательских лабораториях. Чтобы воплотить эту идею в жизнь, необходимо решить ряд серьезных проблем. В частности, надо понять, как быть, если не все машины оснащены средствами беспроводной связи, необходимыми для движения в составе роя. Другая проблема связана с тем, что на дороге одновременно находятся автомобили разных моделей и разной технической оснащенности: у одних управление полностью автоматизировано и они оборудованы беспроводной связью, у других оборудование устарело, у третьих его вообще нет, а у четвертых оно вышло из строя. Следует ли машинам в составе роя определять, какая из них обладает наименьшими возможностями, и подстраиваться под ее действия? Ответить на эти вопросы пока не может никто.
   Но и это еще не все. Допустим, что к рою, занимающему всю дорогу, приблизился водитель-экстремал. Если он захочет обогнать всех, ему надо просто прибавить скорость и проехать через рой – другие автомобили автоматически уступят ему дорогу. В этом нет ничего страшного, если такой водитель один, но если их будет много, может случиться катастрофа.
   Кроме того, как уже отмечалось, машины различаются по своим характеристикам. Если они не автоматизированы, нужно учитывать возможное поведение их водителей – ведь у них разный уровень навыков, к тому же они могут быть рассеянны, сонливы и невнимательны. Кроме того, у тяжелых грузовиков реакция медленнее, а тормозной путь длиннее, чем у легковых автомобилей. К тому же разные модели отличаются по времени набора скорости, тормозному пути и маневренности.
   Несмотря на перечисленные проблемы, движение роем имеет ряд преимуществ. Когда машины движутся почти вплотную друг к другу, увеличивается пропускная способность дорог, а значит, снижается вероятность пробок. Более того, в обычном потоке скорость снижается по мере роста интенсивности движения, а рой может ехать с постоянной скоростью и снижать ее только при чрезвычайной загруженности трассы. Наконец, минимальное расстояние между машинами способствует снижению аэродинамического сопротивления (именно поэтому велогонщики движутся плотной группой: когда едешь за лидером, сопротивление воздуха меньше). Впрочем, как бы то ни было, автомобильные рои появятся на дорогах еще не скоро.
   Другое дело – колонны. Колонна представляет собой упрощенный, линейный рой. В колонне автомобили движутся впритык друг к другу, строго выдерживая скорость впереди идущей машины. При таком движении водитель необходим лишь ведущей машине, остальные попросту следуют за ней. Некоторые из преимуществ роя здесь сохраняются, в частности увеличение интенсивности движения и снижение сопротивления воздуха. Эксперименты, проводившиеся на реальных автомагистралях, показывают, что при движении в колонне пропускная способность трассы резко увеличивается. Наибольшие трудности здесь, как в рое, возникают, если водителям надо пристроиться к колонне или покинуть ее или если она состоит из смешанных машин, часть из которых не оборудована автоматическими средствами связи. И конечно, водитель, который стремится воспользоваться ситуацией или просто хулиганит, способен нарушить движение как в рое, так и в колонне.
   Колонна и рой – лишь две из многочисленных форм автоматизации, над которыми сегодня работают ученые. Кстати, функция движения в колонне уже заложена в некоторые адаптивные системы круиз-контроля. В конце концов, если эта система способна снижать скорость при появлении другого автомобиля, она легко сможет отслеживать изменение его скорости, пока тот находится в радиусе ее действия. В интенсивном потоке такая машина будет следовать вплотную к впереди идущему автомобилю, увеличивая дистанцию лишь при увеличении скорости. А если она будет полностью автоматизирована, значительного увеличения дистанции вообще не потребуется. Когда машинами управляют не люди, а автоматы, движение становится куда более стабильным и упорядоченным – конечно, до тех пор, пока все работает как часы и не случается ничего непредвиденного.
   Эффективное движение в колонне невозможно без полной автоматизации управления тормозами, рулем и скоростью. Более того, для этого требуется высокий уровень надежности, можно даже сказать – абсолютная надежность, настолько высокая, чтобы в ней нельзя было усомниться. Однако, как и в случае с роем, пока не ясно, как внедрить колонны в существующую схему дорожного движения, учитывая, что большое количество машин не способно держать такой строй. Как отделить автоматизированные автомобили от автомобилей с ручным управлением? Как покидать колонну и вливаться в нее? И как быть, если что-то пойдет не так?
   Рой отлично работает в лабораторных условиях, но вообразить его на реальной дороге трудно. Колонна, пожалуй, более реалистичный вариант. Можно представить, что для движения колонн будут выделены специальные полосы и, прежде чем туда въехать, каждая машина будет проходить обязательную проверку оборудования связи и управления. Построение в колонну позволит увеличить среднюю скорость движения, уменьшить заторы и сэкономить топливо. Одним словом, этот вариант выглядит оптимальным. Главная сложность состоит в том, как обеспечить безопасное вливание машин в колонну и выход из нее и выполнить требования, предъявляемые к оборудованию.
Чтение онлайн



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Навигация по сайту
Реклама


Читательские рекомендации

Информация