هوش مصنوعی و خودروهای خودگردان

هوش مصنوعی (AI)، صنعت خودروسازی را تحت کنترل خود گرفته است تا بدین شکل تولید خودروهای خودگردان سطح-4 و سطح-5 کلید بخورد. شاید این سوال برای شما پیش بیاید که چرا علیرغم پیدایش و مطرح شدن هوش مصنوعی از سال 1950، این تکنولوژی به تازگی سر زبانها افتاده و شهرت یافته است؟ به صورت ساده شاید بتوان گفت که دلیل رشد سریع تکنولوژی هوش مصنوعی، وجود حجم بالای داده هایی است که امروزه در اختیار افراد قرار دارد. با کمک دستگاه ها و سرویس های متصل به هم، افراد میتوانند در هر صنعتی به جمع آوری داده ها بپردازند و در نتیجه آنچه را که برای آغاز انقلاب هوش مصنوعی AI لازم است تامین کنند. علیرغم تلاش های صورت گرفته برای بهبود سریع سنسورها و دوربین ها برای تولید داده های مربوط به خودروهای خودگردان، شرکت انویدیا در ماه اکتبر سال 2017 از نخستین کامپیوتر هوش مصنوعی خود پرده برداری کرد تا امکان یادگیری عمیق، بینایی رایانه ای و الگوریتمهای محاسباتی موازی را فراهم سازد. تکنولوژی هوش مصنوعی AI به بخش مهمی از تکنولوژی خودروهای خودگردان تبدیل شده است و دانستن چگونگی کارکرد این تکنولوژی در خودروهای خودگردان و متصل به یکدیگر حائزاهمیت است.

هوش مصنوعی چیست؟

مهندس کامپیوتری به نام جان مک کارتی، اصطلاح «هوش مصنوعی» را در سال 1955 ساخت. تعریفی که از هوش مصنوعی ارائه میشود بدین شرح است: توانایی یک برنامه کامپیوتری یا ماشین برای فکر کردن، یادگیری و اتخاذ تصمیمات. در استفاده ی کلی، این اصطلاح به معنای ماشینی است که قوه ی فهم انسانی را جعل میکند. با کمک تکنولوژی هوش مصنوعی AI، برنامه های کامپیوتری و ماشین ها قادر به انجام کارهایی میشوند که پیشتر انسان ها انجام میداده اند. این برنامه ها و ماشین ها با حجم زیادی از داده های تجزیه و تحلیل و پردازش شده تغذیه میشوند تا در نهایت قادر به تفکر به صورت منطقی  و انجام کارهای انسانی شوند. فرآیند خودکارسازی کارهای تکراری انسان ها تنها بخش کوچکی از کوه یخی بزرگ به نام هوش مصنوعی را تشکیل میدهد. تجهیزات مربوط به تشخیص بیماریها و خودروهای خودگردان همگی با هدف نجات جان انسانها، شروع به بکارگیری تکنولوژی هوش مصنوعی AI نموده اند.

رشد هوش مصنوعی در صنعت خودروسازی

طبق گزارش های موجود پیش بینی شد که در سال 2017 بازار AI در صنعت خودروسازی ارزشی برابر 783$ میلیون دلار داشته و تا سال 2025 با ترکیب نرخ رشد سالانه ای برابر 38.5٪ این ارزش به 11$ هزار میلیون دلار خواهد رسید.  طبق پیش بینی آی.اچ.اس مارکیت، در مقایسه با نرخ بکارگیری ۸ درصدی سیستم های AI-محور در خودروهای جدید، انتظار میرود که تا سال 2025 این نرخ تا 109٪ افزایش پیدا کند. سیستم هایAI-محور در خودروهای جدید تبدیل به یک استاندارد خواهند شد، مخصوصا در دو دسته زیر:

1.   واسط سرگرمی و اطلاع رسانی بین انسان و ماشین که شامل تشخیص صدا، تشخیص رفتار، دنباله روی مسیر حرکت چشم و بازبینی راننده، راهنمای مجازی و واسط های زبان طبیعی (پردازش زبان‌های طبیعی یکی از زیرشاخه‌های بااهمیت در حوزه گسترده علوم رایانه، هوش مصنوعی است که به تعامل بین کامپیوتر و زبان‌های (طبیعی) انسانی می‌پردازد) میشود. سیستم های پیشرفته راهنمای راننده ﴿ADAS﴾ و خودروهای خودگردان که شامل سیستم های دید ماشینی دوربین-محور، واحدهای تشخیص رادار-محور، ارزیابی شرایط راننده و واحدهای کنترل موتور و ترکیب سنسورها میشود.
2.          تکنولوژی یادگیری عمیق که یک تکنیک برای بکارگیری یادگیری ماشین ﴿رویکردی برای رسیدن به هوش مصنوعی AI﴾ است، انتظار میرود که بزرگترین و پرسرعت ترین تکنولوژی از لحاظ رشد در بازار هوش مصنوعی خودروها باشد. در حال حاضر این تکنولوژی در حال بکار گرفته شدن در بخش هایی چون تشخیص صدا، جستجوی صدا، موتورهای پیشنهادکننده و توصیه گر، تجزیه و تحلیل احساسات، تشخیص تصاویر و تشخیص حرکت در خودروهای خودگردان میباشد.

چگونگی کارکرد هوش مصنوعی در خودروهای خودگردان

این روزها واژه ی هوش مصنوعی به اصطلاحی رایج تبدیل شده است، اما سوالی که پیش می آید این است که این تکنولوژی دقیقا چطور در خودروهای خودگردان عمل میکند؟

نخست باید به زاویه دید یک انسان نسبت به راندن یک خودرو با استفاده از عملکردهای حسی چون بینایی و شنوایی برای دیدن جاده و سایر خودروهای موجود در جاده نگاهی انداخت. هنگامی که در مقابل یک چراغ قرمز ترمز میکنیم یا منتظر عبور یک عابر پیاده از عرض خیابان هستیم، در واقع در حال استفاده ازحافظه خود برای اتخاذ چنین تصمیات سریعی هستیم. تجربه ی  به دست آمده از سالها رانندگی، ما را نسبت به جستجو برای چیزهای کوچکی که اغلب در جاده ها با آنها مواجه میشویم ﴿ شاید یک راه بهتر برای رسیدن به اداره و یا شاید یک برآمدگی بزرگ در مسیر جاده﴾ عادت میدهد.

خودروهای خودگردانی که خودشان کار راندن را انجام میدند در حال تولید و ساخته شدن هستند، اما چیزی که حائزاهمیت است ساختن خودروهایی است که همچون رانندگان انسانی به راندن خودروها میپردازند. این به معنای تعبیه نمودن یک سری عملکرد در این وسایل نقلیه است که عملکردهای حسی، عملکردهای فکری ﴿حافظه، تفکر منطقی، تصمیم گیری و یادگیری﴾ و قابلیت های اجرایی که انسانها برای راندن وسایل نقلیه مورد استفاده قرار میدهند را شامل شود. صنعت خودروسازی به صورت مداوم در حال رشد و تکامل است تا در طی چند سال اخیر موفق به نیل این هدف شود.

به نقل از گارتنر تا سال 2020 حدود 250 میلیون خودرو قادر خواهند شد که از طریق سیستم های مختلف V2X (تکنولوژی ارتباط خودرو با همه چیز) به یکدیگر و زیرساخت های پیرامون خود متصل شوند. فناوری V2Xیا Vehicle-to-Everything ارتباط بین یک خودرو را با هر چیزی که دراطرافش از آن تأثیر می‌گیرد، ممکن می‌سازد که این ارتباط می‌تواند شامل «سایر خودروها» یا خودرو با خودرو/ V2V، زیرساخت‌های مرتبط و پیرامون خودرو/ V2I یا حتی موبایل / V2P باشد که درنتیجه سیستم خودرو با یک فرد موبایل به‌دست به‌عنوان عابر یا راننده خودروی کناری ارتباط برقرار کرده و بدین ترتیب خودروی شما با هر چیز ممکنی به‌صورت لحظه‌ای ارتباط می‌گیرد تا تعاریف استاندارد را اجرا کند. هر چه میزان داده های داده شده به واحدهای IVI ﴿in-vehicle infotainment به مجموعه ای از سخت افزارها و نرم افزارهای موجود در خودردوها گفته میشود که سرگرمی های صوتی و ویدئویی را ارائه میکنند﴾ یا سیستم های برقراری ارتباط از راه دور بیشتر شود، خودروها بیشتر قادر خواهند شد که به صورت همزمان با وقوع رخداد به ضبط و به اشتراک گذاری وضعیت داخلی سیستم ها و داده های مربوط به مکان خودرو و هرگونه تغییرات صورت گرفته در اطراف خودرو بپردازند. خودروهای خودگردان در حال مجهز شدن به دوربین ها، سنسورها و سیستم های ارتباطی هستند تا وسیله نقلیه مربوطه را قادر به تولید حجم بالایی از داده ها کنند. با بکارگیری تکنولوژی هوش مصنوعی AI، وسایل نقلیه قادر به دیدن، شنیدن، فکر کردن و اتخاذ تصمیماتی چون تصمیمات رانندگان انسانی میشوند.

چرخه درک عمل AI در خودروهاي خودگردان

هنگامي كه خودروي خودگردان از فضاي اطراف خود داده توليد ميكند و اين داده ها را در اختيار يك عامل هوشمند قرار ميدهد، يك لوپ تكرارشونده به نام چرخه درک عمل ايجاد ميشود. در مبحث هوش مصنوعی، عامل هوشمند به موجودی گفته می‌شود که در یک محیط، اطراف خود را شناخته و اعمالی را روی محیط انجام می‌دهد و کلیه اعمالی که انجام می‌دهد در جهت نیل به اهدافش می‌باشد. این سیستم‌ها امکان یادگیری دارند و سپس از دانش اکتسابی خود برای انجام اهداف خود استفاده می‌کنند. این کنشگرها ممکن است بسیار ساده یا پیچیده باشند. بطور مثال ماشین‌های کوکی که با برخورد به دیوار، راه خود را عوض می‌کنند نمونه‌ای از کنشگرهای هوشمند هستند. با توجه به تعریف اراده شده، این عامل هوشمند با استفاده از داده هاي ارائه شده شروع به تصميم گيري كرده و خودروي خودگردان موردنظر را قادر به انجام يك سري عمليات خاص در آن محيط ميسازد. اين فرايند به سه بخش اصلي تقسيم ميشود:

بخش ١: سيستم هاي جمع آوري داده و سيستم هاي ارتباطي داخل خودرو

خودروهای خودگردان مجهز به تعداد زیادی سنسور، رادار و دوربین هستند که برای تولید حجم عظیمی از داده های محیطی مورد استفاده قرار میگیرند. تمامی این سیستم ها به وسیله نقلیه خودگردان کمک میکنند تا به دیدن، شنیدن و حس کردن جاده، زیربناهای جاده ای، سایر وسایل نقلیه و هرشیء دیگر موجود در/نزدیک جاده کمک میکند؛ دقیقا همانطوری که یک راننده ی انسانی به هنگام رانندگی به جاده توجه میکند. این داده ها در مرحله ی بعد توسط سوپرکامپیوترها مورد پردازش قرار میگیرند و سیستم های ارتباطی داده ها برای تبادل امن اطلاعات (ورودی) ارزشمند به پلتفرم ابری رانندگی خوگردان استفاده میشوند. وسیله نقلیه خودگردان ابتدا فضای رانندگی و/یا شرایط رانندگی بخصوص را به پلتفرم رانندگی خودگردان مخابره میکند.

بخش ٢: پلتفرم رانندگي خودگردان (ابري)

پلتفرم رانندگي خودگردان كه در فضاهاي ابري قرار دارد داراي يك عامل هوشمند است كه از الگوريتم هاي هوش مصنوعي براي اتخاذ تصميمات منطقي و معنادار استفاده ميكند. اين پلتفرم به عنوان سياست كنترل يا مغز خودروهاي خودگردان عمل ميكند. عامل هوشمند نيز به يك پايگاه داده متصل ميشود كه به عنوان يك حافظه كه تجربيات رانندگي هاي پيشين در آن ذخيره ميگردد عمل ميكند. اين داده ها به همراه  داده هاي ورودي همزمان با وقوع رخداد ارائه شده توسط خودروي خودگردان و محيط اطراف آن، به عامل هوشمند كمك ميكنند تا تصميمات دقيقي در رانندگي بگیرد. حال خودروي خودگردان دقيقا ميداند كه براي رانندگي در چنين فضاهايي و يا در برخي شرايط بخصوص چه كاري بايد انجام بدهد. 

بخش ٣: عملكردهاي AI-محور در خودروهاي خودگردان

بر اساس تصميمات گرفته شده توسط عامل هوشمند، خودروي خودگردان قادر به تشخيص اشياء در خيابان، داشتن عملكرد در ترافيك آن هم بدون دخالت افراد و ايمن رسيدن به مقصد موددنظر خود ميباشد. همچنين خودروهاي خودگردان مجهز به سيستم هاي كاربردي AI-محوري چون تشخيص صدا و كلام، كنترل حالت بدن، دنباله روي مسير چشم و ساير سيستم هاي بازبيني رانندگي، راهنماي مجازي و سيستم هاي تشخيص مسير و مكان و سيستم هاي امنيتي ميباشند. اين سيستم هاي كاربردي تنها برخي از سيستم هاي بكار گرفته شده در خودروهاي خودگردان هستند. همچنين اين عملكردها بر اساس تصميمات اتخاذشده توسط عامل هوشمند موجود در پلتفرم رانندگي خودگردان انجام ميشوند. اين سيستم ها ساخته شده اند تا يك تجربه ي كاربري عالي را به مشتريان خود ارائه كنند و از آنها در جاده ها محافظت كنند. تجربه هاي رانندگي به دست آمده از هر بار رانندگي، ضبط و در پايگاه داده ذخيره ميشوند تا به عامل هوشمند در تصميم گيريهاي دقيقتر در آينده كمك كنند. 

اين لوپ داده كه چرخه درک عمل نيز ناميده ميشود به صورت مداوم تكرار ميشود. هر چه تعداد دفعات تكرار چرخه های درک عمل بيشتر باشد، عامل هوشمند مربوطه هوشمندتر شده و در نتيجه تصميات مربوطه، مخصوصا در شرايط رانندگي دشوار با دقت بيشتري گرفته ميشود. هر چه تعداد دستگاه هاي متصل شده بيشتر باشد، تعداد تجربيات رانندگي بيشتري ضبط ميشود. اين تجربيات به عامل هوشمند كمك ميكنند تا بر اساس داده هاي ايجادشده توسط چندين دستگاه خودگردان مختلف تصميم گيري كند. اما اين موضوع بدان معنا نيست كه هر دستگاه خودگردان لزوما بايد در يك شرايط رانندگي پیچيده قرار بگيرد پيش از آنكه قادر به فهمیدن آن شود. 

هوش مصنوعي، مخصوصا شبكه هاي نوروني و  يادگيري عميق به موضوعي اساسي در عملكرد درست و ايمنی خودروهاي خودگردان تبديل شده است. هوش مصنوعي در حال باز كردن راه براي راه اندازي خودروهاي خودگردان سطح ٥ است. در اين نوع خودروها ديگر نيازي به فرمان، پدال گاز يا ترمزها نخواهد بود.