خودروهای خودران(Autonomous cars):مفاهیم پایه

فناوری خودروهای خودران در سال‌های اخیر به‌سرعت رشد کرده و به یکی از مهم‌ترین روندهای حوزه حمل‌ونقل تبدیل شده است؛ چون می‌تواند هم‌زمان بر ایمنی، عملکرد ترافیک، پیامدهای زیست‌محیطی و حتی جنبه‌های اجتماعی اثر بگذارد. خودروی خودران به وسیله‌ای گفته می‌شود که بدون دخالت مستقیم راننده و با تکیه بر سامانه‌های کنترلی پیشرفته، مسیر را تشخیص می‌دهد و خودرو را به مقصد می‌رساند. در چنین خودروهایی کاربر فقط مقصد را تعیین می‌کند و بخش بزرگی از رانندگی—از کنترل سرعت و فرمان تا واکنش به رویدادهای مسیر—به سیستم هوشمند سپرده می‌شود؛ به همین دلیل، این فناوری را می‌توان نوعی «ربات متحرک» دانست که تلاش می‌کند تجربه سفر را راحت‌تر، ایمن‌تر و کارآمدتر کند.

منطق کار خودروهای خودران شبیه رانندگی انسان است: ابتدا باید محیط را «درک» کند، سپس «تصمیم» بگیرد و در نهایت «اجرا» کند. این فرایند با کمک حسگرها (مانند دوربین، رادار، لیدار، GPS و سنسورهای فاصله‌سنج) داده‌های خام را جمع‌آوری می‌کند و بعد با الگوریتم‌های هوش مصنوعی آن‌ها را به اطلاعات قابل استفاده تبدیل می‌کند؛ مثل تشخیص خطوط، عابر پیاده، خودروهای اطراف، سرعت‌ها و فاصله‌ها. پس از تحلیل محیط، سیستم بر اساس قوانین راهنمایی‌ورانندگی و اصولی مثل حفظ جان سرنشینان و دیگران، مسیر و رفتار مناسب را انتخاب می‌کند و سپس فرمان‌های کنترلی (گاز، ترمز و زاویه فرمان) را به عملگرها می‌دهد. در کنار این سازوکار، مفاهیمی مثل «خودروی متصل» (وابسته به ارتباطات V2V/V2I/V2X) و «سطوح خودران» طبق دسته‌بندی SAE مطرح می‌شوند؛ از سطوحی که راننده همچنان باید نظارت کامل داشته باشد تا سطوحی که عملاً دخالت انسانی حذف می‌شود. همچنین در تحلیل و شبیه‌سازی ترافیک، مدل‌سازی خردنگر، کل‌نگر و میان‌نگر برای بررسی رفتار خودروها در مقیاس‌های مختلف به کار می‌رود.

از نظر مزایا، مهم‌ترین وعده خودروهای خودران کاهش تصادفات ناشی از خطای انسانی، بهینه‌سازی حمل‌ونقل و استفاده بهتر از زمان در ترافیک است؛ حتی برخی مطالعات از افزایش ظرفیت معابر و کاهش مصرف سوخت و آلایندگی در سناریوهایی مثل حرکت گروهی خودروها صحبت می‌کنند. با این حال، چالش‌های جدی هم وجود دارد: ریسک امنیت سایبری و امکان نفوذ به سیستم، نیاز به زیرساخت‌های فیزیکی و دیجیتال مناسب (علائم، روشنایی، سامانه‌های حمل‌ونقل هوشمند و تبادل داده قابل اعتماد)، و محدودیت‌های سخت‌افزاری داخل خودرو مثل توان پردازشی و هزینه و طول عمر بالای وسیله نقلیه. به همین دلیل، برای ارزیابی اثرات این فناوری معمولاً از شبیه‌سازی‌های ترافیکی استفاده می‌شود تا بدون هزینه و خطر آزمایش‌های واقعی، سناریوهای مختلف و نرخ‌های متفاوت حضور خودروهای خودران در ترافیک مختلط بررسی شود؛ و در نهایت هم انتظار می‌رود با رشد سرمایه‌گذاری و تکامل فناوری، استفاده از این خودروها به‌تدریج گسترده‌تر شود.