Autonomous Vehicle ทำงานได้อย่างไรโดยที่ไม่ต้องใช้คนขับ?

626
626

สวัสดีครับ เพื่อน ๆ ชาว IT กลับมาพบกันอีกครั้งสำหรับ Blog สุดท้ายของเดือนมกราคมนี้ ตามสัญญาที่ให้ไว้ว่าจะมาแนะนำเรื่องของหลักการทำงานของ Autonomous Vehicle หรืออีกชื่อหนึ่งที่เรียกว่า Self-Driving Car ครับ
เริ่มต้นกันที่นิยามของ Autonomous Car กันก่อนเลยนะครับ


Autonomous Car คืออะไร?

Autonomous Car คือ รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ เป็นพาหนะที่มีความสามารถในการตรวจจับสภาพแวดล้อมรอบ ๆ  และใช้งานได้โดยที่คนไม่ต้องมีส่วนร่วมในการดำเนินการ คนที่นั่งโดยสารไม่จำเป็นต้องควบคุมยานพาหนะตลอดเวลา ไปจนถึงระดับที่คนเป็นเพียงผู้โดยสารอย่างเดียวไม่ต้องควบคุมพาหนะ ซึ่งเจ้ารถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัตินี้ก็สามารถจะพาคุณไปที่ไหนก็ได้เหมือนกับรถยนต์ที่เราใช้งานกันทั่ว ๆ ไปครับ และก็ทำหลาย ๆ อย่างได้เหมือนรถยนต์ทั่ว ๆ ไป เช่น มีที่เก็บของ มีเครื่องเสียง มีเครื่องปรับอากาศ และอื่น ๆมีองค์กรหนึ่งใน USA ชื่อว่า The Society of Automotive Engineers (SAE) เค้าได้แบ่งระดับของรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติออกเป็น 6 ระดับ เริ่มจาก Level 0 (คนต้องควบคุมรถทั้งหมด) จนถึง Level 5 (สามารถขับเคลื่อนได้อัตโนมัติ) ซึ่งเกณฑ์ที่ทางองค์กรนี้กำหนดขึ้นมาถูกใช้งานแล้วที่ USA ผ่านการประกาศจากกระทรวงคมนาคมครับ

Dude, Where's My Autonomous Car?

รายละเอียดของแต่ละ Level ดังนี้นะครับ

Level 0 – No Automation
รถยนต์จะไม่มีระบบที่ช่วยในการขับรถยนต์แบบอัตโนมัติ ทุกการขับขี่ต้องใช้คนในการดำเนินการ เช่น การควบคุมความเร็ว, การเบรค และการหยุดรถตามสถานการณ์ต่าง ๆตัวอย่าง รถยนต์ปกติทั่วไป
Level 1 – Driver Assistance
รถยนต์จะใส่ความสามารถเรื่องการช่วยขับรถอย่างน้อย 1 อย่าง หรือมากกว่า เช่น ระบบควบคุมความเร็วรถ และ Parking Sensorตัวอย่าง รถยนต์ปกติทั่วไป ที่มี Sensor เวลาถอยหลัง (ส่วนใหญ่รถยนต์ทุกวันนี้จะอยู่ที่ระดับนี้)
Level 2 – Partial Automation
รถยนต์จะใส่ความสามารถเรื่องการช่วยขับรถอย่างน้อย 2 อย่าง หรือมากกว่า ซึ่งสามารถทำงานร่วมกันได้เป็นอย่างดี เช่น กำหนดความเร็วตามรถยนต์คันข้างหน้า แต่คนขับรถจะต้องตื่นตัวและยังคงบังคับพวงมาลัยอยู่ตลอดเวลาตัวอย่าง ระบบ Autopilot ของ Tesla ที่ใช้เปลี่ยนเลนถนน, ปรับความเร็วตามรถคันข้างหน้า และระบบจอดรถอัตโนมัติสำหรับ Level 0 – 2 คนขับจะเป็นส่วนหลักสำคัญในการบังคับพาหนะครับ
Level 3 – Conditional Automation
รถยนต์ที่ระดับนี้มีความสามารถขับเคลื่อนเองได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้คนในการตัดสินใจแล้ว ด้วยการใช้ Sensor เช่น LiDAR คนขับมีหน้าที่ Standby ในกรณีที่ระบบไม่สามารถตัดสินใจได้ตัวอย่าง Audi A8 ที่มีระบบ AI traffic jam pilot
Level 4 – High Automation
รถยนต์ที่ขับเคลื่อนอัตโนมัติได้ในเกือบทุกสถานการณ์ แต่ว่า ภายใต้สถานการณ์บางอย่างจำเป็นต้องใช้คนในการดำเนินการ เช่น ขับในขณะที่มีหิมะตกหนักแล้วมองไม่เห็นทางข้างหน้าตัวอย่าง ระบบ Full Self-Driving ของ Tesla, Waymo ของ Google
Level 5 – Full Automation
ในระดับนี้รถยนต์จะต้องสามารถขับเคลื่อนอัตโนมัติได้ด้วยระบบโดยที่ไม่มีมนุษย์มาเกี่ยวข้องเลยปัจจุบันยังไม่มีใครทำได้ แต่เริ่มมีผู้ผลิตรถยนต์บางรายได้ทดสอบใช้งานบ้างแล้ว
โอเค เราแนะนำนิยามกับระดับการไปพอสมควรแล้ว เรามาเข้าเรื่องที่ทุกคนสงสัยกันดีกว่า

Autonomous Car ทำงานได้อย่างไร?


สำหรับเจ้ารถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติจะสามารถทำงานได้ขึ้นอยู่กับการระบบ Sensor,ระบบสั่งการรถ,  Algorithms, ระบบ Machine Learning และ Compute ที่มีความสามารถในการรัน Software ได้ติดตั้งอยู่ที่ตัวรถยนต์ครับหลักการคือการสร้างแผนที่ขึ้นมาจากกล้องและ Sensor ที่ติดอยู่รอบ ๆ ตัวรถ เช่น Radar ที่ใช้ในการตรวจจับรถยนต์คันอื่นที่อยู่บริเวณใกล้เคียง, กล้องวิดีโอที่ใช้ตรวจจับสัญญาณไฟจราจร ป้ายจำกัดความเร็ว ป้ายสัญญาณบนถนนต่าง ๆ, LiDAR (Light detection and ranging) เป็น Sensor ที่ปล่อยแสงออกมารอบ ๆ ตัวรถเพื่อตรวจจับการกระเพื่อมของแสงที่เมื่อมีวัตถุเข้ามาบริเวณที่ Sensor ส่องไปจะทำให้วัดระยะห่างได้ วัดความกว้างของถนน และระบุเลนจากเส้นถนนได้, Sensor แบบ Ultrasonic ที่ติดอยู่ที่ล้อใช้ในการตรวจจับขอบถนน และ พาหนะอื่น ๆ ในขณะที่รถจอดอยู่หลังจากนั้น Software จะทำการประมวลผลที่ได้จาก Sensor ในการระบุเส้นทางและส่งคำแนะนำไปให้ตัวสั่งการรถที่จะสามารถควบคุมความเร็ว ระบบเบรค และการหมุนพวงมาลัยได้ ซึ่งจากการออกแบบเป็น Hard-coded, ระบบหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง, Predictive model และ Object Recognition ช่วยให้ Software สามารถปฏิบัติตามกฎจราจร หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้แต่การจะสร้าง Autonomous Car ก็ไม่ใช่สิ่งที่จะทำได้ง่าย

อะไรคือความท้าทายในการทำ Autonomous Car?


การที่จะไปถึง Level 5 ที่เรียกได้ว่าเป็นการขับเคลื่อนอัตโนมัติโดยไม่ต้องใช้มนุษย์มาช่วยตัดสินใจ (Full Automation) จะต้องผ่านการทดสอบมากมายก่อนที่จะวิ่งออกถนนจริง ซึ่งก็ยังต้องใช้เวลาอยู่ แต่คงอีกไม่นานจนเกินไป ความท้าทายก็มีหลากหลายรูปแบบตั้งแต่เรื่องของเทคโนโลยี, กฎหมาย, สิ่งแวดล้อม และอื่น ๆ ยกตัวอย่าง เช่น

ระบบ LiDAR และ Radar


LiDAR ยังเป็นเทคโนโลยีที่แพงอยู่ และก็ยังอยู่ในช่วงปรับสมดุลกันระหว่างระยะในการปล่อยแสงกับความละเอียดที่จะแสดงผลออกมา ซึ่งหากเราลองมองภาพว่าถ้ามีรถยนต์ที่ใช้เทคโนโลยี LiDAR วิ่งอยู่บนถนนเดียวกัน ระบบ LiDAR จะไปรบกวนการทำงานของรถอีกคนหรือไม่? และถ้าเราใช้คลื่นวิทยุหลาย ๆ ความถี่ ย่านความถี่จะรองรับการใช้งานจำนวนมากของรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติหรือไม่?
สภาพอากาศ

สำหรับบ้านเราคงไม่ต้องกังวลเท่าไหร่ เนื่องจากบ้านเราอากาศค่อนข้างร้อน ทำให้ไม่ค่อยมีปัญหาเท่าไหร่นะครับ ฮ่า ๆ แต่ในต่างประเทศค่อนข้างมีสภาพอากาศหลากหลายรูปแบบ เช่น กรณีมีหิมะตกหนักทำให้เลนบนถนนหายไปครึ่งนึง ตัวกล้องกับ Sensor ที่ใช้เปลี่ยนเลนก็อาจจะโดนบังได้
กฎหมายและการจราจร

จะมีปัญหาในเรื่องการใช้อุโมงค์และการข้ามสะพานหรือไม่? จะมีการเปิดเลนพิเศษให้หรือไม่? แล้วจะกระทบอะไรบ้างกับการที่ต้องใช้ถนนร่วมกับรถยนต์แบบเดิม ๆ ในอีก 20 – 30 ปี
การรับผิดชอบต่ออุบัติเหตุ

ใครจะเป็นคนรับผิดชอบต่ออุบัติเหตุที่เกิดขึ้นโดยรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ ผู้ผลิต? เจ้าของรถ? จะเห็นได้ว่าที่ Level 5 คนไม่มีส่วนร่วมในการควบคุมรถเลย ถ้าเกิดอุบัติเหตุขึ้นมาก็จะไม่สามารถควบคุมรถได้เลย
ดูกันไปแล้วเกี่ยวกับความท้าทาย เรามาดูเรื่องของประโยชน์กันบ้าง

ประโยชน์ของการใช้ Autonomous Car

  1. ช่วยลดการเกิดอุบัติเหตุได้ประมาณ 90% – จากการทำนายของกระทรวงคมนาคมของสหรัฐอเมริกา อ้างอิงจากรายงานในปี 2017 พบว่ามีผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุบนท้องถนนสูงถึง 37,000 กว่าราย ซึ่งร้อยละ 94 เกิดจากความผิดพลาดจากการตัดสินใจของมนุษย์ ดังนั้น 90% ที่จะมาช่วยลดได้จำนวนผู้ชีวิตได้เกือบ 30,000 ราย
  2. ปล่อยมลพิษลดลง 60% – สืบเนื่องจากข้อ 1 อุบัติเหตุน้อยลงหมายถึงจราจรติดขัดน้อยลง ทำให้การปล่อยมลพิษลดลง เนื่องจากถ้ารถติดจะทำให้ต้องใช้เวลาบนท้องถนนมากขึ้น และปล่อยมลพิษมากขึ้น
  3. ไม่จำเป็นต้องมีสัญญาณจราจร – หากไปถึงจุดที่รถทุกคันบนท้องถนนเป็น Autonomous Car กันหมด เราไม่จำเป็นต้องสัญญาณไฟจราจรในการหยุดและปล่อยรถออกจากทางแยกเนื่องจากไฟจราจรมีไว้เพื่อลดอุบัติเหตุบนท้องถนน เวลาจะเปลี่ยนเส้นทาง
  4. ลดเวลาในการเดินทางลง 40% – เนื่องจากไม่จำเป็นต้องหยุดพักในการเดินทางเพราะไม่ต้องใช้คนในการขับขี่ ทำให้ไม่มีความเหนื่อยล้าจากคนขับทำให้ต้องหยุดพักระหว่างทาง

เป็นอย่างไรกันบ้างกับ Blog นี้ครับ หวังว่าทุกคนจะได้ใช้ประโยชน์จากข้อมูลที่ผมนำเสนอนะครับ สำหรับประเทศไทยของเรา ก็ยังต้องรอการพัฒนากันต่อไปในหลาย ๆ เรื่อง ก่อนที่จะมีการใช้งานได้อย่างจริงจัง แต่ผมคิดว่าเทคโนโลยียังไงก็มาแน่ ๆ ไม่สามารถหนีไปไหนได้ เพราะว่าในชีวิตประจำวันของเรา มีการขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีมากขึ้นในทุก ๆ วัน ก็หวังว่าจะไม่นานเกินรอสำหรับทุกท่านนะครับ
ขอบคุณครับ

— Cloud HM