В конце января в Санта-Монике, штат Калифорния, беспилотный автомобиль компании Waymo, входящей в Alphabet, стал участником инцидента, когда маленький ребенок неожиданно выбежал на дорогу. Датчики LiDAR, установленные на автомобиле, заметили ребенка, вышедшего из-за припаркованного внедорожника, но предотвратить столкновение не удалось. Несмотря на резкое торможение, скорость автомобиля снизилась с 17 до 6 миль в час, и он сбил ребенка, отбросив его на тротуар. Как сообщает источник, у мальчика были лишь незначительные травмы, однако это не может уменьшить тревогу родителей, живущих в городах, где работают автономные автомобили.
Хотя в этом случае Waymo успел обнаружить ребенка в момент его появления, возникает вопрос: что если бы автомобиль мог «увидеть» его заранее? Именно эту задачу пытаются решить исследователи из Университета Пенсильвании, разработавшие сенсорную систему, использующую радиоволны для обнаружения объектов, скрытых за стенами.
В ходе экспериментов система HoloRadar была установлена на мобильных роботах, которые успешно определяли местоположение людей за преградами. Хотя работа ещё находится на начальном этапе, команда надеется, что такая сенсорная система сможет помочь роботам лучше ориентироваться в пространстве. Это может значительно повысить безопасность беспилотных автомобилей, предотвращая возможные столкновения.
«Для роботов и автономного транспорта крайне важно видеть дальше, чем только то, что перед ними», — отметил старший автор исследования, профессор Минмин Чжао. Он добавил, что это важный шаг к созданию более полного восприятия окружающей среды для машин.
В большинстве современных беспилотных автомобилей, за исключением некоторых, таких как Tesla, применяется комбинация камер, радаров и LiDAR-систем. LiDAR использует лазерные импульсы, которые распространяются во всех направлениях, чтобы создать детализированную 3D-карту окружающего пространства. Однако у этой технологии есть свои ограничения: большие здания или другие преграды могут блокировать лазеры, что делает невозможным обнаружение объектов, находящихся за углом.
Чтобы обойти эти ограничения, Чжао и его коллеги решили исследовать использование радиоволн, от которого ранее отказались многие компании. Исследователи считали, что радиосигналы имеют более низкое разрешение по сравнению с видимым светом, что усложняет распознавание объектов. Однако команда из Пенсильванского университета пришла к выводу, что это ограничение может обернуться преимуществом в контексте LiDAR-сканирования за углами.
Радиоволны, излучаемые роботом, могут проходить через небольшие неровности стен, и лишь часть сигнала отражается обратно. Это явление позволяет стенам вести себя как зеркала, отражая радиоволны по предсказуемым путям.
HoloRadar способен обнаруживать препятствия за углами, что помогает выявлять людей на перекрестках. «Это похоже на то, как водители используют зеркала на слепых пересечениях», — пояснил соавтор исследования, аспирант Хаовэнь Лай. Он добавил, что благодаря радиоволнам окружающая среда становится как бы наполненной зеркалами, что не требует изменений в самой среде.
Для обработки полученной информации команда разработала двухкомпонентную модель искусственного интеллекта. Она сначала фильтрует ненужные данные и делает предположения о том, что скрыто за углом, а затем создает 3D-модель, позволяя визуализировать объекты за стенами. После этого систему протестировали на мобильном роботе, который успешно проходил три угла и обнаруживал скрытые объекты.
Как радиоволны могут повысить безопасность беспилотных автомобилей?
Ранее предпринимались попытки решить проблему видимости за углом в робототехнике, но с ограниченным успехом. Например, в 2019 году исследователи из Массачусетского технологического института использовали камеры для обнаружения теней, которые могли бы свидетельствовать о приближающихся автомобилях. Совсем недавно инженеры из Университета Стоуни-Брук применили однофотонный лидар для обнаружения света, отраженного за углом, вдохновившись тем, как люди пользуются выпуклыми зеркалами.
Однако основная проблема этих подходов заключается в том, что они полагаются на световые волны, что делает их менее эффективными в условиях плохой видимости или в темноте. HoloRadar решает эту проблему, используя радиоволны, но это не является универсальным решением. Исследователи подчеркивают, что HoloRadar должен дополнять уже существующие сенсорные системы, а не заменять их.
Беспилотные автомобили становятся все более распространенными на улицах городов по всему миру. В Соединенных Штатах уже зарегистрированы аварии и по меньшей мере дюжина смертей, и эта цифра, вероятно, будет расти по мере увеличения числа таких автомобилей. Возможность «видеть» сквозь стены могла бы предложить значительное улучшение безопасности для этих автономных транспортных средств.
