Carros autônomos são veículos autônomos capazes de operar com o mínimo, ou mesmo zero, intervenção humana. Esses veículos utilizam inteligência artificial (IA) e tecnologias automotivas preexistentes, como controle de cruzeiro adaptativo, para automatizar a experiência de direção.
Os veículos autônomos variam em complexidade, desde sistemas básicos que precisam ser constantemente monitorados por um motorista humano, até sistemas capazes de operar em quaisquer condições e sem nenhum elemento humano.
Empresas como a Waymo já têm carros autônomos na estrada, e montadoras como Tesla, Ford, GM e outras desenvolveram suas próprias tecnologias de veículos autônomos, como Tesla Autopilot, Argo AI e GM Cruise..
Como funcionam os carros autônomos?
Carros autônomos usam uma combinação de inteligência artificial e sistemas de veículos baseados em Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS) existentes para criar algo conhecido como Sistema de Condução Automatizado (ADS).
A inteligência artificial no coração do carro autônomo recebe entradas de vários sensores embutidos no veículo e usa essas entradas para criar uma imagem do mundo exterior. Com essa imagem, combinada com um mapa da área e dados de Satélite de Posicionamento Global (GPS), o veículo autônomo pode traçar um curso com segurança em seu ambiente.
Para se mover de um ponto para outro, a IA usa os sistemas do veículo como controles eletrônicos de acelerador, freio e direção drive-by-wire. Quando os sensores do veículo, que podem incluir desde radares a lasers, detectam um objeto como um pedestre ou outro veículo, a IA é projetada para tomar ações corretivas imediatas para evitar um acidente.
Além dos controles completos de IA, os carros autônomos normalmente são projetados com a opção de controle total do motorista. Em veículos como este, o ADS atua como um tipo muito avançado de controle de cruzeiro, onde o motorista pode assumir ou abrir mão do controle sempre que quiser.
Alguns carros autônomos são projetados para operar sem qualquer intervenção humana, embora a legalidade dos carros autônomos varie de um lugar para outro.
Tecnologias-chave que permitem que um carro dirija sozinho
Para um carro dirigir sozinho, ele precisa aproveitar várias tecnologias que estão em nossos veículos há anos e, em alguns casos, até décadas. O carro precisa manter o controle eletrônico de todos os sistemas, desde o motor e a transmissão até os freios, e precisa de algum tipo de inteligência artificial para unir tudo isso.
A maioria das tecnologias alavancadas em carros autônomos são conhecidos como Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor, porque foram projetados para tornar a experiência de direção mais confortável e menos perigosa.
Aqui estão algumas das tecnologias mais importantes que sustentam os veículos autônomos:
- Inteligência Artificial: Carros autônomos não seriam possíveis sem inteligência artificial. Esses veículos são controlados por programas de IA que são desenvolvidos e treinados por meio de aprendizado de máquina para poder ler os dados de uma variedade de sensores integrados a um veículo e determinar a ação mais apropriada em qualquer situação.
- Drive-by-wire: Esses sistemas estão presentes em veículos comuns há anos e basicamente substituem as conexões mecânicas por conexões e controles elétricos. Isso torna muito mais fácil para uma IA integrada controlar cada sistema individual, como direção, aceleração e frenagem.
- Manutenção da faixa: esses sistemas foram originalmente projetados para ajudar os motoristas humanos a evitar sair da faixa no trânsito, mas os veículos autônomos usam muitos dos mesmos tipos de sensores e técnicas.
- Travagem automática: Foi originalmente concebida para prevenir acidentes aplicando automaticamente os travões em situações em que o condutor é demasiado lento para agir. Carros autônomos usam tecnologia semelhante em uma escala muito mais ampla.
- Controle de cruzeiro adaptativo: Este é outro sistema que foi originalmente projetado para auxiliar os motoristas, neste caso aumentando e diminuindo dinamicamente a velocidade em relação ao tráfego ao redor. Carros autônomos precisam fazer essa mesma tarefa básica além de tudo o que o motorista normalmente faria.
Graus de autonomia: carros autônomos podem realmente ser autônomos?
O desenvolvimento de carros autônomos foi uma marcha lenta de progresso, não um interruptor que alguém decidiu acionar um dia. Começou na década de 1950 com alguns dos primeiros recursos de segurança e conveniência que se tornaram comuns ao longo do tempo, como freios antibloqueio e controle de cruzeiro, e acelerou nos anos 2000 com ADAS, como controle de cruzeiro adaptativo e frenagem automática.
Como os carros autônomos chegaram através de um processo tão lento e incremental, a Society of Automotive Engineers (SAE) desenvolveu uma escala de automação de cinco níveis.
Esta escala descreve tudo, desde os veículos totalmente manuais de ontem até os tipos de veículos totalmente automatizados que devem aparecer em salas de exposições e rodovias até 2020.
Estes são os níveis de automação que um veículo pode ter:
Nível 0: Sem Automação
Estes são veículos tradicionais que requerem uma entrada constante do motorista para funcionar. Esses veículos nem possuem recursos como freios antibloqueio ou controle de cruzeiro.
Nível 1: Assistência ao motorista
Esses veículos ainda são controlados inteiramente pelo motorista, mas incluem alguns sistemas comuns de assistência ao motorista. Um veículo nesse nível normalmente inclui recursos básicos, como controle de cruzeiro.
Nível 2: Automação Parcial
Nesta fase, os carros ganham algum nível de controle automatizado sobre funções como aceleração, frenagem e direção. O motorista ainda está no controle final sobre o veículo, e um veículo neste nível não pode dirigir sozinho sem um motorista humano.
Veículos como este normalmente têm ADAS como frenagem automatizada, controle de cruzeiro adaptativo e algum tipo de sistema de manutenção de faixa.
Nível 3: Automação Condicional
Veículos neste nível incluem um ADS, portanto são tecnicamente autônomos. Esses carros são capazes de navegar de um lugar para outro, identificar perigos e reagir a eles. A presença de um motorista humano ainda é necessária em caso de emergência, e o motorista deve permanecer alerta e pronto para assumir o controle.
Todo sistema em veículos neste nível deve ser automatizado, e esses carros também requerem uma extensa capacidade de inteligência artificial para operar com segurança sem a intervenção de um motorista humano.
Nível 4: Alta Automação
Neste nível, um veículo é totalmente automatizado. É capaz de navegar com segurança de um lugar para outro na maioria das condições. Sob algumas condições, e em algumas circunstâncias, o carro ainda pode exigir intervenção humana.
Este tipo de carro autônomo é tecnicamente capaz de funcionar sem a presença de um operador humano, mas a opção de um operador humano para assumir o controle pode ser incluída.
Nível 5: Automação Completa
Veículos neste nível de automação são realmente autônomos e podem operar sem motorista em todas as condições de direção. Dependendo do projeto, um operador humano pode ter a opção de assumir o controle manual, mas esses tipos de veículos são projetados para não exigir esse tipo de intervenção.
Quais são os benefícios dos carros autônomos?
O principal benefício dos carros autônomos e a força motriz por trás do desenvolvimento de carros autônomos é a segurança. De acordo com a NHTSA, mais de 90% de todos os acidentes graves são causados por simples erro humano. A ideia básica é que se o elemento humano pudesse ser totalmente removido da equação, muitas vidas poderiam ser salvas.
Além da grande perda de vidas causada por acidentes automobilísticos a cada ano, há um impacto econômico igualmente maciço desses eventos. De acordo com a NHTSA, os acidentes custam centenas de bilhões de dólares a cada ano em redução da atividade no local de trabalho, danos e perda de atividade econômica.
O benefício mais prático dos carros autônomos é que eles podem reduzir o congestionamento do tráfego operando com mais eficiência. Isso pode resultar em tempos de deslocamento mais curtos para muitos motoristas. Além disso, os motoristas poderiam usar seu tempo de deslocamento diário para ler, acompanhar as notícias, se preparar para o trabalho ou se envolver em outras tarefas produtivas.
Outro benefício que os carros autônomos podem proporcionar é o aumento da mobilidade para idosos e pessoas com deficiência. Como esses veículos são capazes de operar de forma totalmente autônoma, eles podem ser operados com segurança por pessoas com problemas de visão e tempo de reação, e até mesmo condições como tetraplegia que normalmente tornariam muito difícil ou impossível dirigir um veículo motorizado com segurança.
Com a capacidade de ir ao trabalho, marcar compromissos ou até mesmo fazer compras, um grande número de idosos e pessoas com deficiência pode manter um nível de autonomia muito maior do que seria possível sem acesso a um carro sem motorista.
O problema com a maioria desses benefícios é que os carros automatizados só transmitem o valor total do benefício quando há um número suficiente desses veículos na estrada.
Por exemplo, carros autônomos só podem remover o elemento humano dos acidentes quando não há motoristas humanos na estrada. Da mesma forma, os carros autônomos só seriam capazes de reduzir o congestionamento do tráfego se a maioria dos veículos na estrada fosse sem motorista.
Até que os carros autônomos se tornem o novo normal, o principal benefício de usar um é principalmente um fator de conveniência, com alguma consideração à segurança.
