تكنولوجيا السيارات ذاتيّة القيادة: كيف تعمل السيّارات ذاتيّة القيادة؟

أصبحت السيّارات ذاتيّة القيادة موضوع نقاش شائع هذه الأيّام، ولسببٍ وجيه، فقد تُحدِث السيّارات ذاتيّة القيادة أكبر ثورة مجتمعيّة منذ الثورة الصناعيّة، حيث يريد الجميع الحصول عليها.

تستعدّ المركبات ذاتيّة القيادة لأن تصبح عنصراً أساسيّاً في صناعة السيّارات لدينا في غضون سنوات قليلة فقط، وذلك بعد انتشار الشائعات حول سيّارة Apple ذاتيّة القيادة ضمن تطبيقات السيّارات دون سائق في العالم الحقيقيّ من شركات مثل Lyft، وUber.

ما الذي يجعلنا نهتمّ بالمركبات ذاتيّة القيادة؟

يمكن أن تحلّ السيّارات ذاتيّة القيادة مختلف أنواع المشاكل، مثل: التأخير في حركة المرور، والاصطدامات المروريّة الناجمة عن خطأ السائق، ولكنّها لا تتوقّف عند هذا الحدّ، بل ستقدّم جميع أنواع التطبيقات الجديدة والرائعة في السوق لمجموعة متنوّعة من الصناعات، مثل: الشحن، والنقل في حالات الطوارئ.

السيارات ذاتيّة القيادة. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
السيارات ذاتيّة القيادة. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

ما هي السيارة ذاتيّة القيادة؟

توفّر أنظمة مساعدة السائق المتقدّمة الحاليّة (ADAS) وظائف أمان مهمّة، مثل التحذيرات قبل الاصطدام، والمساعدة في التوجيه والفرملة التلقائيّة، حيث تأخذ المركبات ذاتيّة القيادة هذه التقنيّات إلى المستوى التالي عن طريق التخلّص تماماً من الحاجة إلى السائق.

هناك في الواقع “مستويات” للتحكّم الذاتيّ، وتنقسم وفق النحو التالي:

المستوى 0: لا يتحكّم النظام الآليّ في السيّارة، ولكنّه قد ينبّه السائق للمخاطر.

المستوى 1: يشترك السائق والنظام الآليّ في التحكّم في السيارة. يمكن العثور على أمثلة على ذلك في معظم السيّارات المجهَّزة بنظام ADAS.

المستوى 2: النظام الآليّ قادر على التحكّم الكامل في السيارة. ولكن، يجب أن يكون السائق جاهزاً للتدخّل إذا فشل النظام في التعرّف على خطر محتمل.

المستوى 3: يتحكّم النظام الآليّ بشكل كامل في السيّارة، ويمكن للراكب أن يصرف انتباهه بأمان بعيداً عن مهام القيادة. مع ذلك، يجب أن يبقى (السائق – الراكب) قادرَين على التدخّل.

المستوى 4: يمكن للسائق أن يصرف انتباهه بشكل آمن بعيداً عن مهام القيادة، ويسمح للنظام الآليّ بالسيطرة الكاملة. تقتصر هذه الوظيفة حاليّاً على مناطق محدّدة “مسيّجة جغرافيّاً”، وغيرها من البيئات التي يتحكّم فيها نسبيّاً. اقرأ المقال التالي من هنا.

المستوى 5: لا يتطلّب أيّ تدخّل بشريّ.

قبول التحكّم الذاتيّ الكامل:

قد يبدو احتمال قيادةِ سيّارة نفسَها بنفسها حول المدينة مرعباً تماماً، لذلك يجب أن نضع بالاعتبار أنّ العالم مليء بالفعل بالعديد من الأنظمة الآليّة التي تجعل حياتنا أسهل، وأكثر أماناً ومتعة. على سبيل المثال، تستخدم أمازون (أحد تجّار التجزئة المشهورين عبر الإنترنت في الولايات المتّحدة، وأكبرهم حاليّاً) أكثر من 100000 نظام آليّ في عمليّات الشحن الخاصّة بها، وكثير منها مستقلّ تماماً. كذلك عندما نركب طائرة، نرى أنّ نظام الطيّار الآليّ للطائرة يتحّكم في غالبيّة الرحلة حتّى يتمكّن الطيّارون من التركيز على الأنشطة المهمّة الأخرى، مثل الملاحة، ومراقبة النظام، والتواصل.

اقرأ المقال التالي من هنا.

لذلك، يجب النظر إلى السيّارات ذاتيّة القيادة على أنّها مجرّد نظام آليّ آخر سيوفّر لنا بمرور الوقت جميع أنواع الفوائد التي ما يزال علينا اكتشاف الكثير منها.

تقنية السيّارات ذاتيّة القيادة: كيف تعمل السيّارات ذاتيّة القيادة؟

سيارة مستقلّة (تتميّز بالتحكّم الذاتيّ). مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
سيارة مستقلّة (تتميّز بالتحكّم الذاتيّ). مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

تستخدم المركبات ذاتيّة القيادة مجموعة واسعة من التقنيّات، مثل الرادار، والكاميرات، والأمواج فوق الصوتيّة، وهوائيّات الراديو للتنقّل بأمان على طرقنا. تُستخدم هذه التقنيّات في المركبات ذاتيّة القيادة الحديثة جنباً إلى جنب مع بعضها البعض، حيث توفّر كلّ واحدة طبقة من الاستقلاليّة التي تساعد في جعل النظام بأكمله أكثر موثوقيّة وقوّة. على سبيل المثال، تَستخدِم تقنيّة السيّارة ذاتيّة القيادة من تسلا، والمعروفة باسم “الطيّار الآليّ”، ثماني كاميرات لتوفير رؤية بزاوية 360 درجة، بينما يعمل اثنا عشر حسّاساً بالأمواج فوق الصوتيّة، ورادار أماميّ لتحليل محيط السيّارة بحثاً عن المخاطر المحتملة

اقرأ المقال التالي من هنا.

لا يزال أحد المكوّنات الرئيسيّة، وهو تنفيذ شبكات الجيل الخامس الخلويّة (G5)، قيد التطوير، وهو ما سيجعل السيّارات ذاتيّة القيادة أكثر موثوقيّة في نهاية المطاف، مثل اتّصالات 4G LTE التي اعتدنا عليها في هواتفنا الذكيّة.

تعدّ 5G نوعاً من النطاق العريض للهاتف المحمول، والذي يسمح بنقل البيانات لاسلكيّاً من جهاز إلى آخر بمعدّل أسرع بكثير.

ما هي سرعة 5G؟

تَعد 5G في ذروة الإنتاجيّة عندما تكون أسرع بما يقارب 1000 بالمئة من 4G LTE، ممّا سيجعل مشاكل الاتّصال، مثل التأخير العالي، وزمن الاستجابة الطويل، شيئاً من الماضي، حيث ستسمح شبكات 5G المجهَّزة في السيّارات ذاتيّة القيادة بالاتّصال السلس بين سيّارة وأخرى، ولكنّها لا تتوقّف عند هذا الحدّ. نحن نقترب بسرعة من عالم تهيمن عليه أجهزة إنترنت الأشياء، حيث سيوصل كلّ شيء، سواء كانت مركبة بمحرّك، أو إشارة مرور، بشبكة عالية السرعة من نوع ما؛ ممّا يوفّر جميع أنواع الوظائف الجديدة والرائعة.

مركبة إلى مركبة (V2V):

مستقبل السيارات ذاتيّة القيادة. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
مستقبل السيارات ذاتيّة القيادة. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

تتمثّل إحدى الفوائد الرئيسيّة للشبكة عالية السرعة -كما ذكرنا سابقاً- في قدرة السيّارات المستقلّة على التواصل مع بعضها البعض. سيسمح هذا النوع من الاتّصال السلس بين السيّارات ذاتيّة القيادة بتبادل المعلومات حول موقعها الحاليّ، وطريقها، ومخاطرها على الطريق. على سبيل المثال، إذا سارت سيّارتان على طريق سريع ضيّق نسبيّاً، واكتشفت السيّارة التي في الأمام حالة طريق خطرة من خلال الحسّاسات الموجودة على متنها، فيمكن نقل هذه المعلومات إلى السيّارة الموجودة خلفها حتّى تتمكّن من البدء في الكبح وتعديل مسارها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تخفيف الازدحام المروريّ مع وجود شبكة كاملة من المركبات المترابطة؛ لأنّ المركبات ستكون قادرة على اتّخاذ قرارات ذكيّة بشأن مسارها الحاليّ للحفاظ على معدّل ثابت لتدفّق المركبات.

مركبة إلى بنية تحتيّة (V2I):

ستكون السيّارات ذاتيّة القيادة المتّصلة بشبكة 5G قادرة أيضاً على التواصل مع عناصر البنية التحتيّة المختلفة التي تشكّل طرقنا وأنظمة النقل الأخرى، إلى جانب التواصل مع المركبات الأخرى. كمثال بسيط، عند التفكير في ركن السيّارة: كيف ستعرف السيّارة التي تعمل بنظام الطيّار الآليّ، والتي قد تكون قادرة على نقلك من النقطة أ إلى النقطة ب، مكانَ وقوفها؟

يجب أن تكون المركبات ذاتيّة القيادة قادرة على تخطيط مسارها مسبقاً مع استمرار السيّارات في الذهاب والإياب للحفاظ على الكفاءة المطلقة. لذلك، يمكن نقل المعلومات حول أماكن وقوف السيّارات المتاحة عن بعد إلى المركبة ذاتيّة القيادة من خلال حسّاسات تراقب ما إذا كانت منطقة الانتظار مشغولة، أم لا. عندما تتلقّى السيّارة هذه المعلومات، يمكن حجز هذه المساحة لتلك السيارة المحدّدة، ويمكن بثّ هذا الحجز عبر السحابة بحيث لا تتنافس العديد من السيّارات ذاتيّة القيادة للحصول على نفس مكان وقوف السيّارات.

مركبة مع مشاة (V2P):

السيّارة ذات نظام الطيّار الآليّ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
السيّارة ذات نظام الطيّار الآليّ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

على الرغم من أهمّيّة الاتّصال بين المركبات والبنية التحتيّة، إلّا أنّ معرفة هذه المركبات بالمشاة وموقعهم الدقيق أمر في غاية الأهمّيّة أيضاً، حيث تتسبّب المركبات الآليّة في وفاة ما يقرب من 15 أمريكيّاً كلّ يوم في الولايات المتّحدة، وهو عدد كبير جدّاً. قد لا تتمكّن السيّارات ذاتيّة القيادة من القضاء على كلّ هذه الحوادث. ومع ذلك، فمن المحتمل جدّاً أن تتمكّن هذه السيّارات من تقليل هذا العدد من الوفيات بشكل كبير في مرحلة ما في المستقبل.

كيف يعمل؟

لا يغادر معظمنا المنزل دون الهواتف الذكيّة، أو أيّ نوع من الأجهزة المزوّدة بالإنترنت (على سبيل المثال: الساعة الذكيّة، الجهاز اللوحيّ (تابلت)، القارئ الإلكترونيّ… وما إلى ذلك)؛ ممّا يعني أنّنا بشكل أو بآخر متّصلون دائماً بالإنترنت. ومن المثير للاهتمام أنّ لدى العديد من هذه الأجهزة، مثل الهواتف الذكيّة، القدرة على استخدام تقنيّة GPS لتحديد الموقع الدقيق للشخص الذي يستخدم الجهاز. يمكن نقل هذه المعلومات على الفور باستخدام شبكة 5G إلى مركبة مستقلّة تسير في مكان قريب؛ ممّا يجعلها على دراية بمكان وجود المشاة في جميع الأوقات. بالتالي، ستكون المركبات ذاتيّة القيادة قادرة على التفاعل ديناميكيّاً مع وضع المشاة مع هذا المستوى من الاتّصال، وذلك من خلال تدابير منع الاصطدام، مثل الكبح، والتوجيه التلقائيّ، والتي بدورها ستجعل شوارعنا أكثر أماناً للتنقّل سيراً على الأقدام.

فوائد السيّارات ذاتيّة القيادة:

توجد بعض الفوائد الواضحة للسيّارات ذاتيّة القيادة، مثل: تقليل الوفيّات الناجمة عن حوادث المرور، وحوادث الاصطدام، والازدحام المروريّ. ولكن، هناك بعض المزايا الأخرى الأقلّ وضوحاً التي تأتي مع الأتمتة، ومنها:

  1. تخفيض الإنفاق على البنية التحتيّة:

يُعدّ امتلاك سيّارة أمراً ضروريّاً بشكل عمليّ في بعض أجزاء الولايات المتّحدة، مثل لوس أنجلوس. وتزداد الحاجة إلى تحديث وتوسيع البنية التحتيّة مع زيادة عدد السيّارات على الطريق بسبب النموّ السكّانيّ. 

سافِر على الطرق السريعة لشركة SoCal، ومن المحتمل أن ترى جهوداً لتوسيع الطرق السريعة في وقت ما أثناء تنقّلاتك. يهدف هذا النوع من الإنفاق على البنية التحتيّة إلى زيادة سعة الطرق السريعة والشوارع بحيث يمكنها استيعاب المزيد من السيّارات في وقت واحد. تعدّ هذه العمليّة دائريّة؛ ممّا يعني أنّه في غضون بضع سنوات قصيرة فقط، ومع نموّ السكّان مرّة أخرى، من المحتمل أن تحدث توسّعات إضافيّة. ومع السيّارات ذاتيّة القيادة، ستكون هناك حاجة أقلّ إلى إنفاق الأموال على تحديثات البنية التحتيّة، وتقليل الازدحام المروريّ، حيث ستكون “حركة المرور” قادرة على إدارة نفسها.

  1. الحفاظ على الطاقة:
محطّة الشحن الكهربائيّ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
محطّة الشحن الكهربائيّ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

يعدّ استهلاك الوقود مصدر قلق لكثير من الأمريكيّين، خاصّة مع إمكانيّة اختلاف سعر الغاز بشكل كبير من سنة إلى أخرى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون للطريقة التي يقود بها الركّاب تأثير كبير على MPG (استهلاك الوقود بالغالون لكلّ ميل) لسيّارتهم. على سبيل المثال، إذا كنت ستمنح 100 راكب مختلف نفس السيّارة ذات الـ 34 ميلاً في الغالون على الطريق السريع مثلاً، فمن المحتمل أن تحصل على مجموعة متنوّعة جدّاً من متوسّط الأميال لكلّ جالون في نهاية الاختبار. يمكن أن يتسبّب هذا التباين في تقلّبات مكلفة في الإنفاق على الوقود لكلّ من الشركات والمواطنين. ومع ذلك، يمكن بسهولة تتبُّع معدّل استهلاك الوقود، وقياسه. والتحكّم فيه مع السيّارات ذاتيّة القيادة؛ ممّا يوفّر أموال مشغّلي النظام على المدى الطويل. وتجدر الإشارة أيضاً إلى أنّ العديد من السيّارات ذاتيّة القيادة القادمة إلى السوق هجينة (كهرباء مع وقود)، أو كهربائيّة بالكامل؛ ممّا سيضيف أيضاً التوفير في مشتريات الوقود.

  1. زيادة في الإنتاجيّة:

يحتاج الركّاب إلى قضاء وقت أقلّ في المشاركة بنشاط خلف عجلة القيادة؛ نظراً إلى أنّ الازدحام المروريّ أصبح شيئاً من الماضي، وسيكون لدينا المزيد من الوقت لتحقيق الأهداف الشخصيّة والمهنيّة. ستسمح السيّارات ذاتيّة القيادة بالقراءة، والنوم، وحتّى ممارسة التمارين أثناء السفر (التنقل)، أو الذهاب إلى العمل، بالإضافة إلى أنّ الركّاب لن يضطرّوا للوصول إلى وظائفهم منهكين من فترات السفر الطويلة نتيجة انخفاض الازدحام المروريّ؛ ممّا يسمح لهم بإنجاز المزيد في العمل.

تطبيقات السيارات ذاتيّة القيادة:

تستعدّ السيّارات ذاتيّة القيادة لتغيير العديد من الصناعات حول العالم، بما في ذلك الصناعات مثل: الشحن، والنقل العامّ، والنقل في حالات الطوارئ.

الشحن والتسليم:

يُتَوَقَّع أن تكتسب صناعة الشحن الكثير من المركبات ذاتيّة القيادة، خاصّةً وأنّ الغالبيّة العظمى من الشركات لا تزال تعتمد على العمالة البشريّة لنقل المنتج من موقع إلى آخر. على سبيل المثال، لن تضطرّ مقطورة الشحن التي تنتقل من ولاية إلى أخرى في الولايات المتّحدة مع المركبات من دون سائق إلى التوقُّف بسبب إجهاد السائق، أو الجوع، أو نداء الطبيعة، أو أيّ مخاوف أخرى تتمحور حول الإنسان، وبالتالي تقليل أوقات الشحن بمقدار كبير.

وسائل النقل العامّة:

تقدّم المركبات ذاتيّة القيادة وعوداً بخيارات متزايدة لوسائل النقل العامّ، حيث يمكن استخدام السيّارات ذاتيّة القيادة تقريباً لنقل الركّاب من موقع إلى آخر. على سبيل المثال، لنفترض أنّك تأخذ سيّارتك ذاتيّة القيادة إلى العمل، فبدلاً من أن تركن سيّارتك ببساطة في مرآب، تنطلق وتبدأ في نقل الركّاب الآخرين داخل منطقة محدَّدة مسبقًا مقابل رسوم. يمكن للركّاب الوصول إلى عدد غير محدود تقريباً من خيارات التنقًّل المتاحة لهم مع هذا المستوى من تكامل السيّارة من دون سائق في نظام النقل، ويمكن لأصحاب المركبات الوصول إلى شكل جديد من الإيرادات.

النقل في حالات الطوارئ:

مركبة الطوارئ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).
مركبة الطوارئ. مصدر الصورة: (LANDMARK DIVIDEND).

سيسمح تطبيق المركبات ذاتيّة القيادة للأمريكيّين بتلقّي الرعاية الطبّيّة الطارئة بشكل أسرع من أيّ وقت مضى. ستتمكّن سيّارات الطوارئ من الوصول إلى وجهتها بسرعة أكبر من خلال تقليل الازدحام المروريّ (أو القضاء عليه) في الشوارع. سيتمكّن السائقون الذين يعانون من حالة طبّيّة طارئة من ضبط مسار سيّارتهم تلقائيّاً إلى أقرب نقطة إغاثة دون الحاجة إلى القلق بشأن تشغيل السيّارة.

ماذا لو كان السائق فاقداً للوعي وغير قادرٍ على إجراء الضبط اليدويّ؟

ليس من المستحيل في المستقبل تخيُّل السيّارات مجهَّزةً بتقنيّات مختلفة قادرة على مراقبة العناصر الحيويّة للركّاب الأفراد، فإذا استشعرت السيّارة (أحد حسّاساتها) بوجود حالة طبّيّة طارئة، يمكن لها أن تتّخذ قرار القيادة إلى E.R (غرفة الطوارئ) أثناء الاتّصال بالمنشأة، وتحميل معلوماتها إلى الطاقم الطبّيّ.

عقبات للتغلّب عليها:

تعدّ الفوائد التي تجلبها السيّارات ذاتيّة القيادة فوائد حقيقيّة. ومع ذلك، فإن كلّ ما هو مذكور حتّى الآن في هذه المقالة لا يزال إلى حدّ كبير عملاً قيد التنفيذ. أوّلاً، وقبل كلّ شيء، لا يزال أمام تقنيّات ADAS الحاليّة طريق طويل لتقطعه. على سبيل المثال، في الوقت الذي تتمكّن فيه العديد من السيّارات المجهَّزة بـ ADAS من التعرّف بوضوح على سيّارة أمامها، والتكيّف معها، لا تزال هذه الأنظمة تواجه صعوبة في إجراء التعديلات بسرعات عالية. إضافة إلى ذلك، في حالة وقوع حادث وتناثر الحطام الخطير على الطريق السريع، فقد لا تتمكّن الحسّاسات الأماميّة في السيّارة من رؤية كلّ قطعة صغيرة من المعدن أو الألياف الزجاجيّة أو أيّ شيء آخر منتشر عبر الطريق؛ ممّا يُسبِّب ثقب في الإطارات، وفقدان السيطرة على السيارة. هناك أيضاً العديد من المشكلات المرتبطة بتنفيذ شبكات 5G، فعلى الرغم من طرحها في نهاية المطاف في السوق، إلّا أنّ مدى توفرها لا يزال مجهولاً إلى حدّ كبير. لإنشاء شبكة 5G، يجب تنفيذ خلايا صغيرة جديدة في مجموعة متنوّعة من المواقع بحيث يمكن “تكثيف” الشبكة وتشغيلها بمعدّل نقل ثابت. هذا يعني أنّ على مزوّدي الخدمة الخلويّة إعادة زيارة اتّفاقيات الإيجار الحاليّة على الأسطح لمعرفة أين يمكن إجراء التحديثات، أو الدخول في اتّفاقيات إيجار جديدة مع مالكي العقارات حتّى يمكن تطوير المواقع الخلويّة الجديدة.


المصدر: هنا

ترجمة: رؤى عثمان، مراجعة: إيليا سليمان، تدقيق لغوي: سلام أحمد، تصميم: علي العلي، تحرير: معتصم حفيان.