Как устроена российская система беспилотного автомобиля

«Здание Института системного анализа неказистое, но вполне историческое. Наша компания живет здесь с момента разрушения СССР, то есть уже 25 лет. Некоторые наши инженеры работают тут в третьем поколении. И мой дедушка работал здесь. Это был ключевой институт по разработке того, что мы сейчас называем искусственным интеллектом. Тогда это называлось оптимизационный алгоритм, он использовался, например, для равного распределения ресурсов при плановой экономике. Но были и более популистские проекты — в 1973 году здесь была разработана шахматная программа, ставшая чемпионом среди компьютерных алгоритмов. Через 33 года компьютер выиграл у Каспарова, но это был уже вопрос вычислительных мощностей, а сам алгоритм принципиально не менялся. Спустя еще 20 лет компьютер уже выиграл в го — это уже нейронные сети. Опять-таки алгоритм нейросети был известен еще с 1944 года — тогда был разработан весь математический аппарат, но тогдашние вычислительные мощности не позволяли их использовать. Пару лет назад произошел бум нейронных сетей, потому что принципиально выросли мощности компьютера».

«После развала Союза мы стали заниматься распознаванием изображений — это самая прикладная технология, которую проще всего конвертировать в продукт. Мы вышли на мировой рынок, начали сотрудничать с HP, Epson, CorelDraw, Panasonic и Canon. Устройства по всему миру комплектовались нашим софтом. Когда технологии OCR (Optical Character Recognition — «оптическое распознавание символов». — Прим. ред.) достигли потолка и бумага стала выходить из оборота, распознавать тексты стало неактуально. Мы выложили все коды и алгоритмы в бесплатный доступ. И всех наших математиков в 2012 году мы направили на работу с видео — то есть от 2D перешли к 3D. Самое сложное здесь: если камера раньше была статична, то теперь она двигается. Задача, с которой мы столкнулись, сродни той, что решал академик Челомей. В 1950-е годы ракеты запускались со стационарных позиций, и дальность их была не такая, как сейчас. Американцы могли запускать их с авианосцев, и это было серьезное преимущество. У нас же были лишь подводные лодки, но рассчитать траекторию ракеты, запущенной с них, было очень сложно. Челомей совершил серьезный научный прорыв, который помог достичь ядерного паритета. Сейчас задача без малого того же масштаба. Нам нужно достичь паритета в технологии беспилотных транспортных средств».

«Этот рынок скоро будет оцениваться в $100 млрд, произойдет принципиальное изменение модели потребления. Обсуждаются разные концепции: личные транспортные средства, службы такси, общественный транспорт. Для меня нет большой разницы, будет ли это автобус, грузовик и легковая машина. Мы сделали прототип, представили его на государственном конкурсе, получили финансирование, а промышленным партнером стал КамАЗ — один из двух российских производителей, который действительно делает транспортные средства. За три года сотрудничества мы прошли путь от ноу-хау до промышленного изделия, который в следующем году ставится на конвейер.

В принципе, любое транспортное средство готово к тому, чтобы сделать из него беспилотное. Все современные машины стоимостью от $20 тысяч соответствуют понятию Drive-by-Wire — у них уже есть все электронные управляющие устройства, и дооборудовать их системами руления или торможения уже не нужно. Достаточно просто вставить «мозги» — и она поедет. Тот вычислительный процессор, который используем мы, конечно, не отечественный. В этой индустрии есть несколько мировых лидеров, например — nVidia. Именно доступность их мощных графических процессоров спровоцировала мировой бум нейросетей и дала импульс к развитию беспилотников. Но и такой блок сейчас стоит недешево — от 200 до 300 тыс. рублей. Зато его можно поставить как в грузовик, так и в легковушку или комбайн. И как только технология будет позволять, по одному щелчку можно переоборудовать миллионы машин. Так что революция беспилотников будет скачкообразной».

«Все это чем-то похоже на то, как воспринимает окружающую реальность человек. У нас есть несколько органов чувств, при этом когда одни органы отключаются, другие усиливаются. Стереопара камер — это зрение (камеры на 60% состоят из отечественных компонентов). Эти два «глаза» позволяют определять дальность объекта. Радар — это как осязание, его устройство — полностью наше ноу-хау, и мы его собираем сами. Радар устанавливается на передний бампер и позволяет определять объекты, скрытые из вида: препятствие под снегом или большую яму, которая кажется лужей. Дополнительно у нас есть лидар — дорогой девайс, который стоит чуть ли не дороже, чем машина (около 10 тыс. долларов). Пока это недопустимая роскошь, и для нашей системы он необязателен.

Это система уровня ADAS (Advanced Driver Assistance Systems — «современная система содействия водителю». — Прим. ред.): мы распознаем пешеходов, велосипедистов, машины, объекты дорожной среды (например, конусы), дорожные знаки, светофоры. Наша фишка в том, что технология всепогодная. Даже в полный шторм выполняются те же функции. Вообще в мире такими технологиями занимаются пять команд, из которых три куплены автопроизводителями, а две независимые. Но такого не умеет практически ни одна.

Есть алгоритмический анализ, а есть обработка ситуации через нейросети. Это сильно медленнее (так мы можем проехать на скорости 10–15 км/ч), потому что еще не хватает вычислительных мощностей, но дает очень крутой результат. Мы сегментируем сцену практически до пикселя. И за этим будущее.

Мы обучаем систему благодаря видео от нашего тестового флота, и также мы разбираем ролики с видеорегистраторов, которые находим в интернете, — они намного полезнее, чем те, где машины ездят по солнечному Пало-Альто. Кроме того, проехав один раз по местности, система наносит все объекты на визуальную карту. Второй проезд будет значительно более уверенным. Это позволяет создать уникальную базу, которую можно лицензировать для других производителей.

Самое интересное — это то, как система ориентируется в пространстве с плохой видимостью. Человек в любых условиях в принципе понимает, куда ехать, — у него есть некое понимание дороги. Если он здесь, а ему надо попасть туда, то он примерно представляет, куда ехать. Мы это называем «виртуальным туннелем» — он выделяется благодаря анализу самоподобия дорожной сцены. Мы выделяем горизонт, используем компас и задаем направление.

То, что у нас получилось сейчас, это уже крутое ноу-хау. Но мы нацелены на создание полноценного беспилотника до 2020 года. Понятно, что сначала мы будем производить системы подруливания, торможения, предотвращения столкновения. Но скоро по нашему текущему плану мы сможем ездить по дороге с не худшими показателями, чем человек. В России каждый год на дорогах гибнет 160 тыс. человек. Гибнут в основном из-за нарушения правил. Если разобрать каждую трагедию, мы увидим: либо был нарушен скоростной режим, либо не поменяна резина, либо за рулем сидел пьяный. Робот не может сознательно нарушить правила, но он может ошибиться. То есть жертв не избежать, но их будет гораздо меньше. В этом плане общество должно дозреть».

«На машине в момент трагедии в США стояла система уровня ADAS-1 — то есть она позволяла убрать руки с руля, при этом сохраняя контроль. На этом этапе за все отвечает водитель. Но дальше нас ждет резкий переход к тому, когда руля вообще не будет. В этом случае за все будет отвечать автопроизводитель. В дальнейшем он может перекладывать ответственность на производителя компонентов, алгоритмов и т. д. Но реально рынок начнет жить тогда, когда эти риски смогут принять страховые компании. Да, конечно, человека не вернуть, но вопрос в том, чтобы кто-то взял на себя материальную ответственность.

Допустим, ситуация на дороге сложилась такая, что любое решение, которое примет робот, приведет к жертвам. Что делать в случае сложного этического выбора? Ответ понятен: главное — это минимизация жертв. Все сформулировал еще Айзек Азимов в трех законах роботехники. Мы также проводили исследование и получили довольно агрессивные ответы от людей. Возможно, картинка получилась сбитая, потому что опрос проходил в интернете. Но важно задавать обществу такие вопросы, эти идеи должны пройти все стадии от отрицания до принятия».

«Когда в Англии в XIX веке началась промышленная революция, появились луддиты, которые ломали станки, чтобы не потерять работу. Но сейчас мы понимаем, что они были не правы, так как в итоге все зажили лучше. Экономика — достаточно гибкая структура. Всегда найдутся отрасли, где человеческий труд найдет больший эффект. Все заводы автопроизводителей автоматизированы, но некоторые операции все равно выполняют люди. В каких-то ситуациях человек более адаптивен — он быстрее перенастраивается.

Я думаю, в будущем нас ждет некий симбиоз роботов и людей. Например, сейчас мы работаем над системой автономного комбайна. Квалифицированный комбайнер регулирует несколько параметров: скорость движения, направление, угол подъема жатки, угол атаки лезвий, скорость помола. От всего этого зависит количество собранного урожая — и оно может варьироваться на 60%. Но хороших комбайнеров становится все меньше и меньше. Робот же позволяет вовлекать в этот процесс больше людей с низкой квалификацией. Так что парадоксальным образом в этой области работы меньше не станет.

Впоследствии люди будут переключаться на более творческие специальности — идти туда, где надо что-то создавать, придумывать, проектировать. Люди, оторванные от непосредственной добычи каких-то материальных благ, будут заниматься культурой, искусством, производством замысловатых товаров. Произойдет усложнение структуры общества. Насколько это хорошо? Вопрос философский. Но без работы все не останутся. Уже сейчас есть примеры таких обществ, которые не держат лопат в руках».

«Не думаю, что к 2020 году автомобиль как-то изменится внешне. Это будут те же серийные модели, которые вы видите сейчас, — немного переоборудованные. Просто в них будут встроены беспилотные системы. С точки зрения стоимости компонентов автомобиля это не очень дорогое решение. При массовом производстве цена на систему будет варьироваться в пределах $1000–1500. Можно сравнить это с тем, что произошло с ABS, — раньше за нее приходилось серьезно доплачивать, а некоторые водители говорили: «Да я сам лучше работаю ногой, чем этот ABS». А сегодня это стандарт.

Сейчас также обсуждаются хорошие концепции о том, что машина должна издавать внешние сигналы о том, что она видит. Когда человек подходит к зебре, он боится переходить дорогу сразу, потому что не понимает, видит его водитель или нет, и тот должен кивнуть или махнуть рукой. Так вот, машина, подъезжая к перекрестку, должна показать, что она распознала его. Например, с помощью светодиодного смайла на бампере.

Отдельный рынок, который начнет развиваться, как только водитель уберет руки от руля, — это «in car entertainment». Сейчас нельзя ни играть, ни смотреть кино в машине, потому что надо рулить. И максимум, что можно сделать, — вставить экранчики в подголовники, чтобы дети смотрели мультики и не отвлекали водителя. Но скоро из машины можно будет сделать полноценный кинозал, комнату для переговоров, зону релакса с приятной музыкой и местом, где можно поспать. Салон автомобиля будет оборудоваться так же, как гостиные».

«Вопрос актуальный, так как все больше машин будут подключены к интернету. Но мы в этом плане идем другим путем. Наша машина ничего не получает извне, и система автономна. Все решения принимаются на борту, без запроса данных и сверки с внешней системой, как предполагают многие альтернативные подходы. Единственная гарантированная защита от взлома — это воздушный фильтр: то есть важно четко разделять контур управления от контура развлечений, навигации и прочего».

«У нас в стране в этом плане законодательный вакуум — это и хорошо, и плохо. Все наши серьезные тесты проходят на полигонах, где имитируются условия городской среды (один полигон в Татарстане, один под Москвой). Но на дорогах общего пользования наши компьютеры ездят в режиме эмуляции. То есть за рулем машины сидит водитель, компьютер делает все, что должен делать; пишется лог, а уже в офисе мы разбираем все решения, принятые компьютером, и сравниваем их с действиями водителя.

Мы активно участвуем в общественной работе, я являюсь секретарем комиссии Госдумы по развитию стратегических информационных систем. Перед уходом на каникулы мы внесли законопроект, который дает определение беспилотного транспортного средства, его оператора и формализует ответственность. Пока она лежит на операторе, «коим является любой субъект, который может повлиять на траекторию движения транспортного средства». Тем самым мы открываем целый пласт для регулирования.

Сейчас важно не пытаться придумывать законы прямого действия — о том, что надо делать так-то и так. Этот рынок нельзя ограничивать, он только ищет концепции. Но если дать ему правильный законодательный импульс, можно у нас создать такую же благоприятную среду, как в Калифорнии».

«Перед тем как запускать что-то на дороги, надо быть уверенным в качестве технологии. Но, к сожалению, американские коллеги выпустили на дороги сырой продукт, что привело к жертвам и к волне общественного неприятия. В итоге рынок должен прийти к системе объективных тестов. Многие говорят: «У нас беспилотник» — но какое у него качество и по какой «линейке» его можно померить? В каких ситуациях он работает? А если будет снег, дождь или яркое солнце?

Три научных института — Кембридж, MIT и МИСиС — сделали виртуальный полигон — некую среду с набором видеоконтента и правилами. При этом американские коллеги не особо горят желанием сравниваться в открытую. Все их алгоритмы закрыты, и никаких публичных демонстраций они не проводят. Все это похоже на некий мыльный пузырь, и инновационности там может оказаться не так много».