مروری بر تاریخچه تکنولوژی اتومبیل‌های خودران از ابتدا تا سال ۲۰۲۵

از اوایل دهه ۲۰۰۰ بود که مفهوم اتومبیل‌های خودران در رسانه‌ها مطرح شد؛ البته تاریخچه خودروهای خودران بسیار طولانی‌تر از آن است که تصورش را می‌کنید. در مطلب امروز دیجیاتو، نگاهی به تاریخچه ماشین‌های خودران می‌اندازیم. اگر می‌خواهید با آینده صنعت حمل‌ونقل جهان آشنا شوید، تا پایان مطلب با ما همراه باشید.

از تخیل تا واقعیت

مانند رمان‌های علمی-تخیلی «ژول ورن»، ایده خودروهای خودران از گذشته‌های دور در ذهن انسان‌ها وجود داشته است. از نخستین روزهایی که خودروها پدیده‌ای عمومی در سطح شهرها شدند، انسان‌ها تمایل داشتند سطحی از خودمختاری را در اتومبیل‌هایشان تجربه کنند. هم‌زمان با تخیل مصرف‌کنندگان و روزنامه‌نگاران، مخترعان نیز به‌أنبال راهکارهایی برای خودران‌کردن اتومبیل‌ها می‌گشتند.

البته محدودیت‌های فناوری توسعه خودروهای خودران را تا قرن بیست‌ویکم به تأخیر انداخت. تا روزگار ما که پیشرفت‌های چشمگیر در توسعه حسگرها، هوش مصنوعی دانا همچنین پردازش سریع محاسبات به کمک کامپیوترها، به مخترعان اجازه داده‌اند سطوح مختلفی از خودمختاری را در اتومبیل‌ها اجرا کنند. البته توسعه سیستم‌های خودران همچنان ادامه دارد و خودروهای کاملاً مستقل هنوز به خیابان‌ها نرسیده‌اند.

تاریخچه خودروهای خودران در مراحل مختلف تاریخی

نخستین جرقه‌های تولید اتومبیل خودران پس از جنگ جهانی اول، در دهه‌های ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ میلادی، زده شد. نخستین خودروهای خودران را شرکت آمریکایی جنرال موتورز توسعه داد. این خودروها در واقع اصلاً خودران نبودند! بلکه خودروهایی بودند که با کنترل رادیویی از دور هدایت می‌شدند؛ به‌بیان‌دقیق‌تر، نخستین خودروهای خودران اتومبیل‌های کنترلی در مقیاس بزرگ‌تر بودند.

در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ میلادی، نخستین گام‌های واقعی در جریان توسعه خودروهای خودران برداشته شد. در این دهه‌ها، محققان صنعت خودروسازی شروع به استفاده از سیستم‌هایی کردند که با سیم‌های مغناطیسی کار می‌کرد. این سیم‌ها در بخش‌های مختلف خودرو تعبیه شده بودند و می‌توانستند برخی عملکردها را خودکار انجام دهند. ازآنجایی‌که هیچ سیستم هوش مصنوعی در این دوران عملیاتی نشده بود، نخستین سیستم‌های خودران آنالوگ فقط در محیط‌های آزمایشگاهی می‌توانستند فعالیت کنند؛ به‌عبارتی خودروهای خودران دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ فقط می‌توانستند در محیطی تعیین‌شده حرکت کنند.

تاریخچه خودروهای خودران در دوران انقلاب رایانه‌ها

این وضعیت تا دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ ادامه داشت؛ زمانی که انقلاب کامپیوترها دنیا را به لرزه درآورد. پس از توسعه شبکه‌های کامپیوتری در این دوران، تحقیقات جدیدی درباره توسعه خودروهای خودران در مراکز نظامی آغاز شد. نخستین کاربران جدی خودروهای خودران ارتش‌ها بودند.

ارتش آمریکا دهه ۱۹۹۰ دنبال اتومبیل خودرانی بود که بتواند بدون نیاز به راننده و ترس کشته شدن او نیروها و لوازم را بین نقاط مختلف صحنه جنگ جابه‌جا کند. این پروژه در ارتش آمریکا با نام ALV (Autonomous Land Vehicle) یا وسایل نقلیه خودران زمینی شناخته می‌شد و دانشگاه کارنگی ملون نیز در توسعه آن سهم داشت. پیشرفت‌های چشمگیر این پروژه باعث شد نخستین خودروهای خودران واقعی به مفهوم امروزی تولید شوند. دانشگاه کارنگی ملون سال ۱۹۹۵ اتومبیل خودران و آزمایشی خود به نام Navlab 5 را معرفی کرد که ۹۸ درصد امور رانندگی در آن خودران انجام می‌شد.

اروپایی‌ها توسعه را تجاری آغاز می‌کنند

در قاره اروپا، آن سوی اقیانوس اطلس، پروژه توسعه خودروهای خودران از ابتدا تجاری آغاز شد. خودروسازان اروپایی با همکاری دانشگاه‌های این قاره، ابرپروژه‌ای به نام پرومتئوس را راه‌اندازی کردند. پرومتئوس یکی از شخصیت‌های اساطیری یونان باستان بود که می‌توانست آینده را پیش‌بینی کند. پروژه تولید خودروهای خودران اروپایی موسوم به پرومتئوس بین سال‌های ۱۹۸۷ تا ۱۹۹۵ میلادی اجرا شد. نتیجه این پروژه تدوین استاندارد امروزی برای سیستم‌های کمک‌راننده فعال یا ADAS است. این پروژه به خودروهای اروپایی اجازه داد رانندگی خودران در اتوبان‌ها با سرعت‌های زیاد را تجربه کنند.

با ورود به قرن بیست‌و‌یکم و پیشرفت‌های فناوری، سرعت توسعه خودروهای خودران نیز افزایش یافت. ابتدای دهه ۲۰۰۰، در سال‌های ۲۰۰۴، ۲۰۰۵ و ۲۰۰۷ سری مسابقات DARPA Grand Challenge برگزار شد. در این مسابقات، تیم‌هایی از دانشگاه‌های مختلف و شرکت‌های خودروسازی حضور داشتند. هدف این مسابقات توسعه خودروهای خودران ایده‌آل بود که بتوانند در تمام مسیرها فعالیت کنند.

نقش گوگل در تاریخچه خودروهای خودران

سال ۲۰۰۹، گوگل پروژه توسعه خودرو خودران خود را آغاز کرد. این پروژه بعدها با نام وایمو شناخته شد. پروژه گوگل از ابتدا روی توسعه خودروهای کاملاً خودران یا سطح پنجم فعالیت می‌کرد. این پروژه ابتدا هدفی دورازدسترس به نظر می‌رسید اما امروزه به رویدادی مرسوم تبدیل شده است.

از دهه ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰، باوجود تلاش‌های بسیار، جهش بزرگ در تاریخچه خودروهای خودران از سال ۲۰۱۰ به بعد رخ داد. در این دهه خودروسازان بزرگ مانند تسلا، مرسدس بنز، بی‌ام‌و، ولوو و جنرال موتورز سرمایه‌های هنگفتی را به شرکت‌های فناوری تزریق کردند تا سیستم‌های خودران بهتری توسعه یابد؛ برای مثال فورد سهام شرکت Argo AI را در اختیار گرفت و جنرال موتورز استارتاپ کروز (Cruise) را خرید.

تسلا و قابلیت خودران معروفش

جهش اصلی در تاریخچه خودروهای خودران زمانی رخ داد که تسلا قابلیت خودران کامل یا (FSD) را در خودروهایش معرفی کرد. این فناوری پیشرفته به راننده اجازه می‌داد با نظارت حداقلی، کنترل اتومبیلش را به سیستم‌های هوش مصنوعی بسپارد. این سیستم‌ها هنوز به نظارت راننده نیاز دارند و نهادهای ایمنی خودرو اجازه استفاده کامل از آنها را نمی‌دهند، البته برخی مالکان تسلا کاملاً خودران از اتومبیل‌هایشان استفاده می‌کنند.

دهه ۲۰۱۰، شرکت‌های خودروسازی شروع به آزمایش خودروهای خودران خود در جاده‌های عمومی کردند تا مجوز تردد را از دولت‌های مختلف بگیرند. در همین دوران، مفهوم «تاکسی روباتیک» یا روبوتاکسی نیز مطرح شد. ابتدا شرکت‌های وایموو و کروز این مفهوم را مطرح کردند اما اکنون تسلا نیز به این جریان پیوسته است. این خودروها تاکسی‌هایی کاملاً خودران هستند که بدون راننده مسافران را جابه‌جا می‌کنند.

چالش‌های اصلی پدیدار می‌شوند

با پایان دهه ۲۰۱۰ و ورود به دهه ۲۰۲۰، چالش‌های اصلی در تاریخ خودروهای خودران آشکار شدند. بسیاری از سیستم‌های خودران به آن اندازه که تبلیغات می‌شد، دقیق و بی‌نقص نبودند. تصادف‌های رانندگی بسیاری در این دهه رخ داد که علت آن عملکرد آشفته و خطاهای پیش‌بینی‌نشده سیستم‌های خودران بود. البته چالش‌های دیگری نیز در راه بودند.

با تلاش برندهای مختلف برای توسعه انواع مختلف سیستم‌های خودران، دولت‌ها تصمیم گرفتند قوانینی برای محدودکردن این سیستم‌ها اجرا کنند. در تصمیم‌گیری سیستم‌های خودران در شرایط پیچیده نیز چالش‌های فنی وجود دارد. از سوی دیگر، روند شرکت‌ها نیز با هم متفاوت است. برخی خودروسازان به‌سمت توسعه سیستم‌های خودران کامل، سطح ۴ و ۵، می‌روند و گروه دیگری از خودروسازان دنبال رفع ایرادات و تکامل نسل ۲ و ۳ این سیستم هستند.

از طرف دیگر، اخبار مثبتی نیز به گوش می‌رسد. پیشرفت‌های سخت‌افزاری به معرفی سنسورهای لیدار، رادارهای جدید و حسگرهای اولتراسونیک منجر شده‌اند. این حسگرها اطلاعات بیشتری از محیط پیرامون خودرو در اختیار سیستم خودران می‌گذارند. هم‌زمان پیشرفت‌های نرم‌افزاری نیز به توسعه الگوریتم‌های یادگیری عمیق یا  (Deep Learning) هوش مصنوعی منجر شده است. این الگوریتم‌ها می‌توانند تحلیل بهتری از داده‌ها، اشیای پیرامونی و تعامل با انسان‌ها فراهم بیاورند.

چند نوع سیستم خودران داریم؟

انجمن مهندسان خودرو (SAE) استانداردی جهانی برای سیستم‌های خودران تدوین کرده است که شامل 5 سطح می‌شود. این طبقه‌بندی از صفر آغاز می‌شود و تا سطح ۵ ادامه دارد. با افزایش رقم، میزان دخالت سیستم خودران بیشتر و نیاز به نظارت انسان کمتر می‌شود.

سطح صفر یا غیر خودران

بیشتر خودروهای مرسوم که در بازار ایران می‌بینیم، در این سطح قرار می‌گیرند. در خودروی با سیستم خودران سطح صفر، تمام فعالیت‌ها بر عهده راننده است و او مسئول تمام جنبه‌های رانندگی است. حتی ممکن است خودرو به سنسورهای پارک مجهز باشد اما به‌دلیل نبود سیستم اتوماسیون، این خودرو در سطح صفر قرار می‌گیرد.

سطح اول یا دستیارهای کمک راننده

در این سطح یکی از بخش‌های خودرو به صورت خودران کنترل می‌شود. سیستم خودران در این سطح کنترل فرمان یا سرعت خودرو را برعهده می‌گیرد. در سطح یک راننده همچنان مسئولیت نظارت بر محیط را برعهده دارد. به عنوان مثال اگر اتومبیل شما به کروز کنترل تطبیقی یا رادار نگهدارنده بین خطوط مجهز باشد، اتومبیل شما یک خودرو خودران سطح ۱ محسوب می‌شود.

سطح دوم یا  سیستم خودران محدود

در این سطح، سیستم خودران پیشرفته‌تر است و کنترل چند بخش خودرو را هم‌زمان در اختیار می‌گیرد. در سطح دوم، راننده همچنان باید بر محیط اطراف نظارت کند و آمادگی دست‌گرفتن کنترل خودرو را داشته باشد. سیستم‌های خودران سطح دوم به «سیستم‌های پیشرفته کمک‌راننده» یا (ADAS) معروف‌اند. این سیستم‌ها در بیشتر خودروهای جدید و امروزی یافت می‌شوند. اتوپایلوت تسلا یا سوپرکروز کادیلاک مثال‌هایی از سیستم خودران سطح دوم محسوب می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند اتومبیل را در بزرگراه‌ها هدایت کنند اما راننده باید دستان خود را روی فرمان نگه دارد.

سطح سوم یا سیستم خودران کامل در شرایط خاص

سطح سوم سیستم‌های خودران را اتوماسیون مشروط می‌نامند. دلیل این نام‌گذاری عملکرد سیستم‌های خودران سطح سوم است. این سیستم‌ها در شرایط خاص مثلاً برخی بزرگراه‌ها می‌توانند رانندگی را کاملاً خودکار انجام دهند. در این وضعیت، نیازی به نظارت مداوم راننده بر جاده نیست اما در شرایطی، مانند بارندگی شدید یا ترافیک سنگین، راننده باید کنترل خودرو را به دست بگیرد. سیستم مرسدس بنز درایو پایلوت که سامانه‌ای آزمایشی و محدود است، جزو سیستم‌های خودران سطح سوم محسوب می‌شود.

سطح چهارم یا خودمختاری سطح بالا

در سطح چهارم از خودروهای خودران، محدوده عملیاتی تعیین‌شده برای خودرو تعریف شده است. این محدوده (ODD - Operational Design Domain) یا محدوده عملیاتی طراحی‌شده نام دارد. در این محدوده، خودرو می‌تواند تمام عملیات رانندگی را کاملاً خودکار و بدون دخالت راننده انجام دهد. با خروج از محدوده عملیاتی ایمن، خودرو متوقف می‌شود تا راننده کنترل را در دست بگیرد. سیستم‌های تاکسی رباتیک، مانند وایمو یا کروز، از سیستم‌های خودران سطح چهارم هستند. این سیستم‌ها در مناطق جغرافیایی خاص و براساس شرایط آب‌وهوایی کاملاً آرام بدون حضور راننده می‌توانندن فعالیت کنند.

سطح پنجم یا خودمختاری کامل

در این سطح، خودرو می‌تواند در تمام شرایط، هر نوع آب‌وهوایی و جاده‌ای، بدون حضور راننده یا کمک او رانندگی کند. در این سطح، نیازی به حضور راننده انسانی نیست و خودروها حتی نیازی به پدال و فرمان نیز ندارند. این سطح بالاترین رده خودمختاری است. درحال‌حاضر هیچ سیستم سطح پنجم خودران تجاری معرفی نشده است.

جمع‌بندی تاریخچه خودروهای خودران

تاریخچه سیستم‌های خودران نشان می‌دهد این سامانه‌ها، مانند دیگر اختراع‌‎های بشری، به‌تدریج درحال پیشرفت‌اند. به نظر می‌رسد دوران انقلابی این سیستم‌ها گذشته است و اکنون خودروسازان باید روی بهبود عملکرد سامانه‌ها تمرکز کنند. هم‌زمان با این موضوع، چالش‌های فنی، قانونی و اجتماعی نیز به خودروسازان فشار می‌آورد. باوجوداین، خودروسازان در آینده تغییراتی بنیادین در سیستم حمل‌ونقل خودروها به نمایش خواهند گذاشت که ممکن است اکنون دور از واقعیت به نظر برسد.

سؤالات متداول