La rivoluzione delle auto a guida autonoma ha preso d'assalto il mondo e aziende come Google e Tesla stanno tutte cercando di ottenere una fetta di mercato.
Ma cosa significa questo per il futuro dei trasporti e, soprattutto, per gli ingegneri del futuro?
Mentre il mondo entra in una nuova era dei trasporti, gli studenti e i professionisti di ingegneria devono entrambi comprendere la tecnologia alla base delle auto a guida autonoma e cosa significa per il futuro.
Quindi allacciamoci le cinture e tuffiamoci nel mondo delle auto a guida autonoma, dove la strada da percorrere è piena di nuove idee e possibilità.
Comprensione dei veicoli autonomi
Definizione formale:
Un veicolo in grado di pianificare il proprio percorso e di eseguire il proprio piano senza intervento umano.
Un veicolo autonomo è perfetto se sei troppo stanco per guidare o vuoi semplicemente fare un pisolino mentre vai al lavoro. Siediti e lascia che sia la macchina a fare tutto. Chi ha visto questo episodio di "South Park"?
Ok, torniamo alla spiegazione:
Un veicolo autonomo è un'auto dotata di sensori, telecamere, radar e intelligenza artificiale (AI) che le consentono di funzionare senza l'aiuto umano.
Questa tecnologia è una combinazione di hardware e software di bordo e remoti in grado di guidare un veicolo senza che un operatore umano lo controlli fisicamente o lo tenga d'occhio.
La tecnologia dei veicoli autonomi potrebbe rendere le auto più sicure, evitare che le persone si facciano male e persino salvare vite umane. Ma ci sono ancora molti problemi da risolvere prima che i veicoli completamente autonomi possano essere utilizzati dalla maggior parte delle persone.
Livelli di veicoli autonomi
In base a ciò che possono fare, i veicoli autonomi sono divisi in cinque livelli.
Ecco un elenco dei livelli:
- Livello 0: il conducente è responsabile di tutto ciò che riguarda la guida dell'auto.
- Livello 1: l'auto ha un sistema automatizzato, come il controllo automatico della velocità o l'aiuto per rimanere nella tua corsia, ma il conducente è responsabile di tutto il resto.
- Livello 2: l'auto ha due o più sistemi automatizzati che lavorano insieme, come il cruise control adattivo e aiutano a rimanere nella tua corsia.
- Il conducente è ancora incaricato di tenere d'occhio l'auto e di prenderne il controllo se necessario.
- Livello 3: L'auto può occuparsi della maggior parte della guida, ma il conducente deve essere pronto a subentrare in qualsiasi momento se l'auto glielo chiede.
- Livello 4: il veicolo può guidare da solo in determinate situazioni e non necessita dell'aiuto di una persona. Ma l'auto potrebbe ancora avere un volante e pedali che un guidatore umano potrebbe usare se necessario.
- Livello 5: il veicolo è completamente autonomo e non necessita di alcun aiuto da parte di una persona.
Per ulteriori informazioni sui livelli di automazione:
https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car
Stato attuale dei veicoli autonomi
Al momento in cui scrivo, non ci sono veicoli completamente autonomi che possono essere guidati legalmente negli Stati Uniti.
Esistono, tuttavia, veicoli che sono solo in parte a guida autonoma. Ad esempio, alcuni hanno il controllo automatico della velocità adattivo e aiutano a rimanere nelle loro corsie.
Le case automobilistiche e le aziende tecnologiche stanno lavorando per rendere presto disponibili al pubblico auto a guida autonoma.
Tecnologia dei veicoli autonomi
I veicoli autonomi utilizzano una varietà di tecnologie per percepire l'ambiente circostante e prendere decisioni.
Alcune delle tecnologie utilizzate nelle auto a guida autonoma sono:
- Sensori: i veicoli autonomi utilizzano telecamere, radar e LiDAR, tra gli altri sensori, per vedere e comprendere l'ambiente circostante.
- Intelligenza artificiale: i veicoli autonomi analizzano i dati dei sensori e prendono decisioni basate su algoritmi complessi e sistemi di apprendimento automatico.
- Mappatura: utilizzando le informazioni dei loro sensori, le auto a guida autonoma creano e tengono traccia di una mappa dell'ambiente circostante.
Le auto autonome possono leggere segnali stradali e segnaletica con l'aiuto della tecnologia della fotocamera.
I sistemi LiDAR (Light Detection and Ranging) vengono utilizzati dalle auto a guida autonoma per creare una mappa 3D dell'ambiente circostante.
Sfide per i veicoli autonomi
Prima che possa iniziare la produzione di massa di auto a guida autonoma, ci sono alcuni problemi che devono essere risolti. Tra questi problemi ci sono:
- Progressi tecnologici: sono necessari ulteriori progressi nell'intelligenza artificiale e nella tecnologia dei sensori per rendere i veicoli autonomi più sicuri e affidabili.
- Ambiente: le auto a guida autonoma devono essere in grado di lavorare in sicurezza in una varietà di condizioni meteorologiche, come pioggia e neve.
- Regolamentazione: al momento non esistono regole federali per le auto a guida autonoma e ogni stato ha il proprio modo di regolamentare il modo in cui possono essere utilizzate.
- Responsabilità in caso di incidente: non è chiaro chi sarebbe la colpa se un veicolo autonomo subisse un incidente.
Questo è un complicato problema legale che deve essere risolto prima che possa iniziare la produzione di massa.
Costruzione di veicoli autonomi
Per realizzare un'auto che si guida da sola, devono essere realizzate sia parti software che hardware.
Il componente software richiede la conoscenza di informatica, machine learning e deep learning per generare istruzioni di guida da sensori e dati di input.
La parte hardware necessita di sensori, telecamere e altre parti da assemblare in modo che le istruzioni di guida possano essere eseguite nell'auto reale.
Inoltre, i veicoli autonomi richiedono uno stack software complesso per tutte le funzioni autonome, come il rilevamento e l'identificazione di oggetti.
Quando si immettono auto a guida autonoma sulle strade pubbliche, è necessario tenere conto anche della sicurezza.
Capacità e qualifiche
Diventare un ingegnere di veicoli autonomi richiede un forte background in informatica, ingegneria elettrica o meccanica ed esperienza con robotica, sistemi di sensori e apprendimento automatico.
In genere, è richiesta una laurea in un campo correlato come ingegneria informatica, ingegneria meccatronica o informatica, insieme a esperienza lavorativa o stage pertinenti.
Alcuni lavori possono richiedere un master o un dottorato in un campo correlato.
Responsabilità lavorative
Le mansioni lavorative di un ingegnere di veicoli autonomi potrebbero includere la progettazione e l'implementazione di algoritmi software, la creazione e l'integrazione di sistemi di sensori, il test e la valutazione di sistemi di guida autonomi e la verifica che seguano le regole di sicurezza.
Gli ingegneri devono stare al passo con gli ultimi sviluppi e le tendenze nel loro campo e lavorare per migliorare continuamente le loro capacità e conoscenze.
Istruzione e formazione
Per acquisire le competenze e le conoscenze necessarie per una carriera nei veicoli autonomi, le persone possono seguire corsi o conseguire lauree presso università che offrono programmi specializzati in robotica, meccatronica o veicoli autonomi.
Ci sono anche molti corsi e risorse online, come Coursera, Udacity ed edX, che offrono certificazioni e lauree in ingegneria dei veicoli autonomi.
Inoltre, partecipare a conferenze e stabilire contatti con altri professionisti nel tuo campo può darti preziose informazioni e aiutarti a fare carriera.
Tendenze di mercato nei veicoli autonomi
Nei prossimi anni, il mercato globale delle auto a guida autonoma dovrebbe crescere molto.
Nel 2020, il mercato era valutato a 76,13 miliardi di dollari e si prevede che raggiungerà i 2.161,79 miliardi di dollari entro il 2030, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 40,1% dal 2021 al 2030.
Diversi fattori stanno guidando questa crescita, tra cui il progresso delle città intelligenti, lo sviluppo di infrastrutture e connettività e la crescente domanda di veicoli autonomi.
Segmentazione
Il mercato dei veicoli autonomi può essere segmentato in base a diversi fattori, tra cui il livello di automazione e il tipo di veicolo.
- Livello di automazione: in base a ciò che possono fare, i veicoli autonomi possono essere inseriti in una delle cinque categorie
Il livello 5 è completamente autonomo e non necessita di alcun aiuto da parte di una persona. Più un'auto è automatizzata, più è probabile che costi molti soldi. Nel 2021, il segmento di mercato semi-autonomo rappresentava una parte importante del mercato globale.
- Tipo di veicolo: il mercato dei veicoli autonomi è dominato dalle autovetture, che nel 2021 rappresentavano la maggior parte della quota di mercato.
Tuttavia, vi è anche una crescente domanda di camion e autobus autonomi, in particolare per l'utilizzo nella logistica e nel trasporto pubblico.
Le principali aziende del mercato
Diverse grandi aziende stanno aprendo la strada nel mercato delle auto a guida autonoma.
- Volkswagen AG.
- La Toyota Motor Corporation.
- La Ford Motor Company.
- La società General Motors.
- Il Gruppo Bmw.
- Daimler AG.
- Volvo Car Corporation.
- Tesla Inc.
- Audi AG.
- Honda Motor Co., Ltd.
Queste aziende stanno investendo molti soldi nella ricerca e nello sviluppo per trovare nuove tecnologie per i veicoli autonomi
È probabile che abbiano un grande impatto sul futuro del mercato.
Veicoli subacquei autonomi
Un veicolo subacqueo autonomo (AUV) è un robot senza equipaggio e senza vincoli che può muoversi sott'acqua senza bisogno del controllo costante di una persona in superficie.
Gli AUV sono spesso utilizzati per la ricerca nell'oceano, dove vengono utilizzati per rilevare, prelevare campioni e raccogliere dati.
Gli operatori su una nave o anche a terra possono programmarli o controllarli. Portano una varietà di strumenti per il campionamento e il rilevamento, come telecamere, sonar e sensori di profondità.
Potenza e mobilità
Gli AUV sono alimentati da batterie speciali, celle a combustibile o pannelli solari che possono essere caricati, quindi possono funzionare da soli per lunghi periodi di tempo.
Possono andare dove le barche non possono perché possono andare in acque poco profonde. Questo li rende utili per esplorare aree dove le navi più grandi non possono andare.
Gli AUV hanno sistemi di propulsione che consentono loro di muoversi nell'acqua in modo rapido e preciso.
Applicazioni
Gli AUV sono flessibili e possono essere utilizzati per molte cose diverse, come:
Gli AUV vengono utilizzati per rilevare il fondale marino e misurare la qualità, la temperatura e la salinità dell'acqua.
Gli AUV possono essere utilizzati per tenere d'occhio le fuoriuscite di petrolio, trovare cambiamenti nelle barriere coralline e scoprire da dove proviene l'inquinamento.
Operazioni militari: gli AUV possono essere usati per proteggersi dalle mine, raccogliere informazioni e rintracciare i sottomarini.Gli AUV sono utilizzati nell'industria petrolifera e del gas offshore per ispezionare e mantenere gli oleodotti
Sono anche utilizzati nell'industria navale per ispezionare gli scafi delle navi.
Sicurezza e responsabilità nei veicoli autonomi
Con l'aumentare del numero di auto a guida autonoma sulla strada, le domande sulla sicurezza e su chi è responsabile sono diventate più importanti.
Se si verifica un incidente con un veicolo autonomo, può essere difficile capire di chi sia la colpa e chi debba risarcire il danno.
Luoghi diversi hanno leggi e regole diverse su chi è responsabile di un incidente che coinvolge un veicolo autonomo, e non c'è ancora un accordo chiaro su come sarà decisa la responsabilità in caso di incidente che coinvolge un veicolo autonomo.
Responsabilità per incidenti con veicoli autonomi
Quando un'auto autonoma si schianta, il produttore dell'auto potrebbe dover risarcire il danno. Questo perché l'incidente potrebbe essere stato causato da una negligenza da parte del sistema di guida automatizzato.
La legge potrebbe affermare che le persone che realizzano queste auto sono responsabili di ogni incidente causato dal sistema di guida automatizzato.
Case automobilistiche come Volvo, Mercedes e Google hanno lasciato intendere che saranno responsabili se un incidente è causato da una delle loro auto completamente autonome.
Ma è importante ricordare che se un'auto a guida autonoma subisce un incidente, potrebbe non essere colpa dell'auto.
Se un altro guidatore ha fatto qualcosa come accelerare, passare con il semaforo rosso o guidare in modo spericolato, la colpa non sarebbe del conducente dell'auto a guida autonoma o dell'auto stessa.
In questo caso, se un'auto a guida autonoma subisce un incidente, la colpa potrebbe essere dell'altro conducente per negligenza o del proprietario di un immobile per avere un'area pericolosa.
Pagamenti assicurativi e danni
Dopo un incidente in un veicolo autonomo, potrebbe essere più facile per le vittime ottenere i soldi dell'assicurazione perché il conducente non è quasi più responsabile.
Se un veicolo autonomo subisce un incidente, i danni potrebbero essere pagati dal produttore del veicolo, dal conducente del veicolo autonomo, da una terza parte o da una combinazione di queste parti, a seconda delle specifiche dell'incidente e delle leggi del luogo in cui è avvenuto l'incidente.
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Casi d'uso
| Usato in: | Descrizione: |
|---|---|
| Trasporto personale | Le auto a guida autonoma potrebbero essere utilizzate per il trasporto personale, quindi le persone non dovrebbero guidare da sole. Ciò potrebbe essere particolarmente utile per le persone che non possono guidare, hanno disabilità o non hanno accesso a un'auto. |
| Servizi di ride sharing | Le auto a guida autonoma potrebbero essere utilizzate per servizi come Uber e Lyft, il che ridurrebbe la necessità di conducenti umani e potrebbe rendere il servizio più economico per i passeggeri. Trasporto per il pubblico: le auto a guida autonoma potrebbero essere utilizzate per il trasporto pubblico, rendendolo più veloce e affidabile senza la necessità di un conducente. |
| Consegna della merce | I veicoli autonomi potrebbero essere utilizzati per consegnare le merci, il che ridurrebbe la necessità di conducenti umani e potrebbe accelerare e risparmiare denaro sul processo di consegna. |
| Trasporto industriale | I veicoli autonomi potrebbero essere utilizzati per spostare merci in ambienti industriali come fabbriche, magazzini e porti. Ciò migliorerebbe l'efficienza e ridurrebbe il rischio di incidenti. |
| agricoltura | I veicoli autonomi potrebbero essere utilizzati in agricoltura per fare cose come arare campi, piantare semi e raccogliere raccolti. |
| Estrazione | I veicoli autonomi potrebbero essere utilizzati nelle miniere per fare cose come trasportare minerali, perforare e scavare, il che ridurrebbe gli incidenti e renderebbe il processo più efficiente. I veicoli autonomi potrebbero essere usati dai militari per fare cose come il trasporto, la sorveglianza e la ricognizione. |
| Servizi di emergenza | Le auto a guida autonoma potrebbero essere utilizzate per i servizi di emergenza, come portare i feriti agli ospedali o trasportare forniture mediche. |
Conclusione
Come abbiamo visto, il mondo delle auto a guida autonoma sta cambiando rapidamente e continuerà a cambiare il modo in cui ci muoviamo in futuro.
Ma non si tratta solo della tecnologia; si tratta anche di come influenzerà la società nel suo insieme.
Le auto a guida autonoma potrebbero cambiare il modo in cui viviamo e lavoriamo in molti modi, ad esempio riducendo il traffico e le emissioni di carbonio e creando nuovi modelli di business e opportunità di lavoro.
Ma ogni nuova tecnologia porta con sé una serie di problemi e questioni morali.
Prima di entrare a pieno titolo nel movimento dei veicoli autonomi, ci sono molte cose a cui pensare, come la responsabilità e l'assicurazione, e la possibilità che in alcuni campi si perdano posti di lavoro.
In qualità di ingegneri e futuri leader in questo campo, spetta a noi affrontare questi problemi e contribuire a plasmare il futuro dei trasporti in un modo che aiuti tutti.
La strada da percorrere può essere difficile, ma se abbiamo il giusto atteggiamento e ci impegniamo per l'innovazione e il progresso, possiamo creare un mondo più sicuro, più efficiente e più sostenibile per le generazioni future.
Quindi approfittiamo delle opportunità e affrontiamo i problemi a testa alta.
Le auto a guida autonoma non sono solo un progresso tecnologico; sono anche sociali e sta a noi assicurarci che aiutino la società nel suo insieme.
Come ingegneri, abbiamo un'opportunità unica di essere in testa a questa rivoluzione e non dovremmo darla per scontata.
Abbiamo il controllo sul futuro, quindi cerchiamo di sfruttarlo al meglio.
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