Los autos sin conductor están más lejos de lo que cree

Un BMW Serie 5 plateado se mueve entre el tráfico a aproximadamente 120 kilómetros por hora (75 mph) en una autopista que corta al noreste a través de Bavaria entre Múnich e Ingolstadt. Estoy en el asiento del conductor, viendo pasar autos y camiones, pero no he tocado el volante, el freno o el pedal del acelerador durante al menos 10 minutos. El BMW se acerca a un camión que se mueve lentamente. Para mantener nuestra velocidad, el automóvil activa su señal de giro y comienza a girar hacia la izquierda, hacia el carril de adelantamiento. Al igual que lo hace, otro automóvil se desvía hacia el carril de adelantamiento desde varios automóviles detrás. El BMW apaga rápidamente su señal y regresa al centro del carril, esperando a que pase el automóvil a toda velocidad antes de volver a intentarlo.

Poner su vida en manos de un chofer robot ofrece una visión desconcertante de cómo la conducción está a punto de cambiar. El automóvil, que ha seguido un camino de evolución tecnológica constante pero lenta durante los últimos 130 años, está en camino de cambiar drásticamente en los próximos años, en formas que podrían tener impactos económicos, ambientales y sociales radicales.

Esta historia fue parte de nuestro número de noviembre de 2013

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Los primeros sistemas autónomos, que son capaces de controlar la dirección, el frenado y la aceleración, ya están comenzando a aparecer en los automóviles; Estos sistemas requieren que los conductores vigilen la carretera y mantengan las manos en el volante. Pero la próxima generación, como el prototipo de conducción autónoma de BMW, podría estar disponible en menos de una década y permitir que los conductores trabajen, envíen mensajes de texto o simplemente se relajen. Ford, GM, Toyota, Nissan, Volvo y Audi han mostrado autos que pueden conducirse solos, y todos han declarado que dentro de una década planean vender alguna forma de automatización avanzada: autos capaces de tomar el control de la conducción en autopistas o aparcar en un garaje. Mientras tanto, Google está invirtiendo millones en software de conducción autónoma, y ​​sus coches sin conductor se han convertido en un espectáculo familiar en las carreteras de Silicon Valley durante los últimos años.

El atractivo de la automatización para las empresas de automóviles es enorme. En un mercado ferozmente competitivo, en el que los fabricantes de automóviles de lujo compiten por complacer a los clientes con la última tecnología, sería un suicidio comercial no invertir mucho en un futuro automatizado. Es la experiencia más impresionante que podemos ofrecer, me dijo Werner Huber, el hombre a cargo del proyecto de conducción autónoma de BMW, en la sede de la empresa en Múnich. Dijo que la compañía apunta a ser una de las primeras en el mundo en introducir la autonomía vial.

Gracias a la conducción autónoma, parece probable que la carretera tenga menos accidentes de tráfico y menos congestión y contaminación. Los datos publicados el año pasado por el Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras, una organización sin fines de lucro de EE. UU. Financiada por la industria automotriz, sugieren que las características parcialmente autónomas ya están ayudando a reducir los choques. Sus cifras, recopiladas de las aseguradoras de automóviles estadounidenses, muestran que los autos con sistemas de advertencia de colisión frontal, que advierten al conductor sobre un choque inminente o aplican los frenos automáticamente, están involucrados en muchos menos choques que los autos sin ellos.

Una autonomía más completa podría reducir aún más los accidentes de tráfico. La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras estima que más del 90 por ciento de los accidentes viales involucran errores humanos, una cifra que ha llevado a algunos expertos a predecir que la conducción autónoma reducirá el número de accidentes en la vía en un porcentaje similar. Suponiendo que la tecnología se vuelva omnipresente y tenga ese efecto, los beneficios para la sociedad serán enormes. Casi 33.000 personas mueren en las carreteras de los Estados Unidos cada año, a un costo de $ 300 mil millones, según la Asociación Estadounidense del Automóvil. La Organización Mundial de la Salud estima que en todo el mundo más de 1,2 millones de personas mueren en las carreteras cada año.

Mientras tanto, las demostraciones realizadas en la Universidad de California, Riverside, en 1997 y los experimentos con vehículos de carretera modificados realizados por Volvo y otros en 2011 sugieren que hacer que los vehículos viajen en pelotones automatizados de alta velocidad, reduciendo así la resistencia aerodinámica, podría reducir el consumo de combustible en 20 por ciento. Y un estudio de ingeniería publicado el año pasado concluyó que, en teoría, la automatización podría permitir que circularan casi cuatro veces más automóviles en un tramo determinado de la carretera. Eso podría ahorrar algo de las 5.500 millones de horas y 2.900 millones de galones de combustible que, según el Instituto de Transporte de Texas, se desperdician por la congestión del tráfico cada año.

Si todo lo demás falla, hay un gran botón rojo en el tablero que corta la energía a todas las computadoras del automóvil. Practiqué golpearlo varias veces.

Pero tales proyecciones tienden a pasar por alto lo difícil que será fabricar un automóvil sin conductor. Si la conducción autónoma va a cambiar drásticamente el transporte, debe ser generalizada e impecable. Es poco probable que convertir una tecnología tan compleja en un producto comercial sea sencillo. La tecnología podría demorar décadas en reducir su costo, e incluso podría tomar más tiempo para que funcione con la suficiente seguridad como para que confiemos en vehículos totalmente automatizados para que nos conduzcan.

Ingeniería alemana
Gran parte de la publicidad sobre la conducción autónoma, como era de esperar, se ha centrado, como era de esperar, en el proyecto de conducción autónoma de Google. Los autos son impresionante, y la compañía sin duda ha insinuado la posibilidad de vehículos sin conductor en la imaginación de muchos. Pero a pesar de toda su experiencia en el desarrollo de software y tecnología de búsqueda, Google no tiene experiencia en la construcción de automóviles. Para comprender cómo es más probable que surja la conducción autónoma, es más instructivo ver en qué están trabajando algunos de los fabricantes de automóviles más avanzados del mundo. Y pocos lugares en el mundo pueden rivalizar con la experiencia automotriz de Alemania, donde BMW, Audi, Mercedes-Benz y Volkswagen están todos ocupados tratando de cambiar la conducción autónoma de un esfuerzo de investigación a una opción viable en sus modelos más nuevos.

Poco después de llegar a Múnich, me encontré en una pista de pruebas al norte de la ciudad recibiendo instrucciones de seguridad de Michael Aeberhard, un ingeniero de investigación de BMW. Mientras conducía un prototipo de BMW Serie 5 a lo largo de un tramo vacío de la pista, Aeberhard me dijo que quitara las manos del volante y luego emitió comandos que hicieron que el automóvil se volviera loco y se desviara violentamente del rumbo. Cada vez, tuve que agarrar el volante lo más rápido que pude para anular el comportamiento. El sistema está diseñado para ceder ante un conductor humano, cediendo el control cada vez que mueve el volante o presiona un pedal. Y si todo lo demás falla, hay un gran botón rojo en el tablero que corta la energía a todas las computadoras del automóvil. Practiqué golpearlo varias veces y descubrí lo difícil que era controlar el automóvil sin siquiera la dirección asistida. La idea del ejercicio era prepararme para posibles fallos durante la prueba de conducción real. Sigue siendo un prototipo, me recordó Aeberhard varias veces.

Después de firmar un descargo de responsabilidad, nos dirigimos a la autopista en las afueras de Munich. Una pantalla fijada al lado del pasajero del tablero mostraba el mundo tal como lo percibe el automóvil: tres carriles, en los que una pequeña versión animada del automóvil está rodeada por un montón de bloques azules flotantes, cada uno correspondiente a un vehículo cercano oa un vehículo. obstáculo como una de las barreras a ambos lados de la carretera. Aeberhard me dijo que activara el sistema en tráfico denso mientras viajábamos a unos 100 kilómetros por hora. Cuando encendí el interruptor por primera vez, tenía mis dudas acerca de siquiera quitar las manos del volante, pero después de ver el auto realizar numerosas maniobras de adelantamiento, me encontré relajándome —para mi asombro— hasta que tuve que recordarme a mí mismo que debía prestar atención a la camino.

El coche parecía normal desde fuera. No hay lugar en un sedán de lujo elegante para los enormes escáneres láser giratorios que se ven en los prototipos que Google está probando. Por lo tanto, BMW y otros fabricantes de automóviles han tenido que encontrar formas de incluir sensores más pequeños y limitados en la carrocería de un automóvil sin comprometer el peso o el estilo.

Escondidos dentro de los parachoques delantero y trasero de BMW, dos escáneres láser y tres sensores de radar barren la carretera por delante y por detrás para cualquier cosa dentro de unos 200 metros. Incrustadas en la parte superior del parabrisas y la ventana trasera hay cámaras que rastrean las marcas de la carretera y detectan las señales de la carretera. Cerca de cada espejo lateral hay escáneres láser de gran angular, cada uno con casi 180 grados de visión, que miran la carretera a izquierda y derecha. Cuatro sensores ultrasónicos sobre las ruedas monitorean el área cercana al automóvil. Finalmente, un receptor del Sistema de Posicionamiento Global diferencial, que combina las señales de las estaciones terrestres con las de los satélites, sabe dónde está el automóvil, a unos pocos centímetros de la marca del carril más cercano.

Varias computadoras dentro del maletero del automóvil realizan mediciones y cálculos en una fracción de segundo, procesando los datos que llegan desde los sensores. El software asigna un valor a cada carril de la carretera en función de la velocidad del automóvil y el comportamiento de los vehículos cercanos. Usando una técnica probabilística que ayuda a cancelar las inexactitudes en las lecturas de los sensores, este software decide si cambiar a otro carril, intentar adelantar al automóvil que está adelante o apartarse del camino de un vehículo que se acerca por detrás. Los comandos se transmiten a una computadora separada que controla la aceleración, el frenado y la dirección. Sin embargo, otro sistema informático monitorea el comportamiento de todo lo relacionado con la conducción autónoma en busca de signos de mal funcionamiento.

Por impresionante que sea la conducción autónoma en carretera de BMW, todavía está a años de estar en el mercado. Para ver la autonomía más avanzada disponible ahora, un día después tomé el tren de Múnich a Stuttgart para visitar otro gigante automotriz alemán, Daimler, propietario de Mercedes-Benz. En las instalaciones de investigación y desarrollo de la compañía al sureste de la ciudad, donde los nuevos modelos experimentales cruzan cubiertos de material negro para ocultar los nuevos diseños y características a los fotógrafos, pude viajar en probablemente el automóvil de carretera más autónomo del mercado hoy en día: el Mercedes 2014. Clase S.

Un ingeniero de seguridad jovial me condujo por una pista de prueba, mostrándome cómo el automóvil puede bloquearse en un vehículo que va delante y seguirlo por la carretera a una distancia segura. Para seguir a una distancia constante, las computadoras del automóvil se encargan no solo de frenar y acelerar, como con el control de crucero adaptativo convencional, sino también de la dirección.

Con una cámara estéreo, un radar y una cámara de infrarrojos, la Clase S también puede detectar objetos en la carretera y tomar el control de los frenos para evitar un accidente. El ingeniero demostró esto con entusiasmo acelerando hacia un maniquí colocado en el centro de la pista. A unos 80 kilómetros por hora, quitó las manos del volante y quitó el pie del acelerador. Justo cuando el impacto parecía casi inevitable, el automóvil realizó una parada de emergencia casi perfecta, empujándonos hacia adelante en nuestros asientos pero dejándonos descansar a un pie delante del maniquí, que tenía una expresión apropiadamente aterrorizada.

Camino incierto
Con tal tecnología ya en la carretera y prototipos como el de BMW en proceso, es tentador imaginar que la automatización total no puede estar muy lejos. En realidad, dar el salto del tipo de autonomía del Mercedes-Benz Clase S al tipo del prototipo de BMW llevará tiempo, y el sueño de la automatización total podría resultar sorprendentemente difícil de alcanzar.

Por un lado, muchos de los sensores y computadoras que se encuentran en el automóvil de BMW, y en otros prototipos, son demasiado costosos para implementarlos ampliamente. Y lograr una automatización aún más completa probablemente signifique el uso de sensores y computadoras más avanzados y costosos. El instrumento láser giratorio, o LIDAR, que se ve en el techo de los automóviles de Google, por ejemplo, proporciona la mejor imagen tridimensional del mundo circundante, con una precisión de hasta dos centímetros, pero se vende por alrededor de 80.000 dólares. Dichos instrumentos también deberán ser miniaturizados y rediseñados, agregando más costos, ya que pocos diseñadores de automóviles colocarían los existentes sobre un nuevo y elegante modelo.

Sin embargo, el costo será solo un factor. Si bien varios estados de EE. UU. Han aprobado leyes que permiten que los autos autónomos se prueben en sus carreteras, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras aún tiene que diseñar regulaciones para probar y certificar la seguridad y confiabilidad de las características autónomas. Es posible que sea necesario modificar dos importantes tratados internacionales, la Convención de Viena sobre el tráfico por carretera y la Convención de Ginebra sobre el tráfico por carretera, para que los automóviles se utilicen en Europa y los Estados Unidos, ya que ambos documentos establecen que un conductor debe tener el control total de un vehículo en todo momento.

Los más desalentadores, sin embargo, son los desafíos restantes de la informática y la inteligencia artificial. La conducción automatizada al principio se limitará a situaciones relativamente simples, principalmente conducción en carretera, porque la tecnología aún no puede responder a las incertidumbres planteadas por el tráfico que se aproxima, las rotondas y los peatones. Y también se esperará casi con certeza que los conductores asuman algún tipo de función de supervisión, lo que requiere que estén listos para retomar el control tan pronto como el sistema salga de su zona de confort.

A pesar de las demostraciones llamativas, a veces detecté entre los fabricantes de automóviles el deseo de frenar y moderar las expectativas.

La relación entre el conductor humano y el robot podría ser sorprendentemente tensa. El problema, como descubrí durante mi prueba de manejo de BMW, es que es muy fácil perder el enfoque y difícil recuperarlo. La dificultad de volver a involucrar a los conductores distraídos es un problema que Bryan Reimer , un científico investigador del Age Lab del MIT, ha documentado bien (consulte Proceda con precaución hacia el automóvil autónomo, mayo / junio de 2013). Quizás los factores más inhibidores en el desarrollo de automóviles sin conductor, sugiere, serán los factores relacionados con la experiencia humana.

En un esfuerzo por abordar este problema, los fabricantes de automóviles están pensando en formas de evitar que los conductores se distraigan demasiado y en formas de devolverlos a la tarea de conducir de la manera más fluida posible. Esto puede significar monitorear la atención de los conductores y alertarlos si se están desconectando demasiado. Las primeras generaciones [de coches autónomos] van a requerir que un conductor intervenga en determinados puntos, Clifford Nass , me dijo el codirector del Centro de Investigación Automotriz de la Universidad de Stanford. Resulta que puede ser el momento más peligroso para los vehículos autónomos. Podemos tener esta terrible ironía de que cuando el automóvil se conduce de forma autónoma es mucho más seguro, pero debido a la incapacidad de los humanos para volver al circuito, en última instancia, puede ser menos seguro.

La imagen de arriba muestra datos 3-D capturados por el instrumento LIDAR encima de un automóvil autónomo de Google, donde el color indica la altura desde el suelo. El recuadro es la vista de la cámara frontal del automóvil.

Un desafío importante con un sistema que se conduce solo, pero solo una parte del tiempo, es que debe poder predecir cuándo puede estar a punto de fallar, para darle al conductor el tiempo suficiente para tomar el control. Esta capacidad está limitada por el alcance de los sensores de un automóvil y por la dificultad inherente de predecir el resultado de una situación compleja. Quizás el conductor esté completamente distraído, dijo Werner Huber. Tarda cinco, seis, siete segundos en volver a la tarea de conducir, lo que significa que el automóvil debe saber [de antemano] cuándo se alcanza su límite. El desafío es muy grande.

Antes de viajar a Alemania, visité a John Leonard, un profesor del MIT que trabaja en navegación robótica, para obtener más información sobre los límites de la automatización de vehículos. Leonard dirigió uno de los equipos involucrados en el DARPA Urban Challenge, un evento en 2007 que vio a vehículos autónomos correr a través de calles de la ciudad simuladas, con intersecciones con señales de alto y tráfico en movimiento. El desafío inspiró una nueva investigación y un nuevo interés en la conducción autónoma, pero Leonard está moderado en su entusiasmo por la trayectoria comercial que la conducción autónoma ha tomado desde entonces. Algunas de estas preguntas fundamentales, acerca de la representación del mundo y la capacidad de predecir lo que podría suceder, es posible que todavía estemos décadas detrás de los humanos con nuestra tecnología de máquinas, me dijo. Aquí hay problemas importantes, difíciles y sin resolver. Debemos tener cuidado de no exagerar lo bien que funciona.

Leonard sugirió que gran parte de la tecnología que ha ayudado a los automóviles autónomos a lidiar con entornos urbanos complejos en proyectos de investigación, algunos de los cuales se utilizan en los automóviles de Google en la actualidad, puede que nunca sea lo suficientemente barata o compacta para emplearse en vehículos disponibles comercialmente. Esto incluye no solo el LIDAR, sino también un sistema de navegación inercial, que proporciona información de posicionamiento precisa al monitorear el propio movimiento del vehículo y combinar los datos resultantes con GPS diferencial y un mapa digital de alta precisión. Es más, el mal tiempo puede degradar significativamente la confiabilidad de los sensores, dijo Leonard, y puede que no siempre sea factible depender en gran medida de un mapa digital, como lo hacen muchos sistemas prototipo. Si el sistema se basa en un mapa anterior muy preciso, entonces tiene que ser robusto a la situación de que ese mapa es incorrecto, y el trabajo de mantener esos mapas actualizados no debe subestimarse, dijo.

Cerca del final de mi viaje en el prototipo autónomo de BMW, descubrí un ejemplo de autonomía imperfecta en acción. Habíamos dado una vuelta por el aeropuerto y nos dirigíamos de regreso a la ciudad cuando un automóvil Smart, que se había movido a toda velocidad entre el tráfico de manera un poco errática, repentinamente giró frente a mí desde la derecha. Confundido por su repentina e irregular maniobra, nuestro coche siguió acercándose rápidamente y, con menos de un segundo de sobra, perdí los nervios y pisé los frenos, reduciendo la velocidad del coche y sacándolo del modo de conducción autónoma. Un momento después le pregunté a Aeberhard si nuestro coche habría frenado a tiempo. Habría estado cerca, admitió.

A pesar de las llamativas demostraciones y los audaces planes de comercialización, a veces detecté entre los fabricantes de automóviles el deseo de frenar y moderar las expectativas. Ralf Herttwich, quien dirige la investigación y la ingeniería de los sistemas de asistencia al conductor en Mercedes, explicó que interpretar una situación se vuelve exponencialmente más difícil a medida que la carretera se vuelve más compleja. Una vez que salga de la autopista y una vez que ingrese a la carretera promedio, la percepción del entorno debe mejorar. Su interpretación de las situaciones de tráfico, porque hay muchas más, necesitan mejorar, dijo. Solo mirar un semáforo y decidir si ese semáforo es para usted es un problema muy, muy complejo.

Leonard del MIT, por ejemplo, no cree que la autonomía total sea inminente. No espero que haya taxis en Manhattan sin conductor en mi vida, dijo, antes de agregar rápidamente: Y no quiero ver a los taxistas quebrados. Saben adónde van y, al menos en Europa, son corteses y seguros, y te llevan a donde debes estar. Ese es un papel social muy valioso.

Reflexioné sobre las objeciones de Leonard mientras visitaba BMW y Mercedes. Incluso le mencioné algunos de ellos a un taxista en Munich que tenía curiosidad por mi viaje. Parecía lejos de estar preocupado. Tenemos séptimo sentido —Un séptimo sentido, dijo, refiriéndose a la conciencia instintiva del camino que una persona construye. Mientras atravesaba el ajetreado tráfico con una velocidad impresionante, sospeché que esta capacidad para hacer frente con destreza a un mundo tan complejo y desordenado podría resultar útil durante un tiempo más.

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