Automobili guidate dai sogni
Gli esseri umani apprendono generalmente attraverso la pratica o la simulazione mentale. Mentre nel primo caso si verifica un processo per tentativi ed errori, il secondo implica la creazione di modelli di ambienti e oggetti per realizzare in seguito simulazioni mentali di cosa potrebbe accadere. Applicato alla guida, ciò significa che siamo in grado di capire che fare, o non fare, qualcosa potrebbe condurre a un serio incidente. Tuttavia, dal momento che si tratta di una simulazione, non vi sono esiti tragici. Sebbene i veicoli autonomi eccellano in molti settori, non possiedono la capacità di apprendere tramite simulazione mentale. Ciò significa che la modifica di un comportamento non sicuro richiede l’intervento umano e molte sperimentazioni. Ma cosa accadrebbe se le automobili avessero la capacità cognitiva di utilizzare l’esperienza acquisita con la guida per prevedere potenziali minacce e far evolvere automaticamente le proprie strategie di controllo comportamentale? Questa è la domanda che il progetto Dreams4Cars, finanziato dall’UE, si è posto. «I veicoli autonomi devono essere in grado di guidare per miliardi di chilometri senza incidenti fatali prima che le vite umane possano essere riposte nelle mani della tecnologia», afferma Mauro Da Lio, docente di sistemi meccanici presso l’Università di Trento e coordinatore del progetto Dreams4Cars. «Attualmente, nessun veicolo autonomo ha raggiunto questi miliardi di chilometri su strada, ma la situazione potrebbe cambiare grazie alla nuova tecnologia cognitiva e di controllo rivoluzionaria che consentirà alle nostre automobili di sognare».
Imparare sognando
Per essere pronti per la strada, i veicoli autonomi devono essere in grado di reagire efficacemente a situazioni che possono verificarsi solo una volta ogni miliardo di chilometri. Sapendo ciò, il progetto Dreams4Cars ha concentrato i propri sforzi sullo sviluppo di un agente di guida capace di apprendere dalle simulazioni mentali, o quelli che il progetto definisce «sogni». «Dreams4Cars ha ricercato i meccanismi di simulazione, o “stati di sonno”, paragonabili alle immagini mentali dei sogni umani, che consentono agli agenti di guida di ricombinare le situazioni salienti trovate nella guida reale, o il cosiddetto “stato di veglia”», spiega Da Lio. «Le situazioni immaginarie sono prodotte in modo da poter essere utilizzate a loro volta per formare gli agenti, ottimizzando così le strategie sensomotorie esistenti e scoprendone di nuove». Per costruire questi meccanismi, il progetto è iniziato con lo sviluppo di un agente di guida artificiale con un sistema di percezione-azione estendibile. I ricercatori hanno successivamente utilizzato strutture di reti neurali per dirigere in modo sistematico, e gerarchico, dei «forward emulators» (emulatori anticipanti). I «forward emulators» sono reti neurali in grado di realizzare diverse forme di previsione. Possono essere utilizzati per produrre un mondo emulato. In seguito, il team ha sviluppato metodi per invertire efficacemente i modelli predittivi attraverso simulazioni mentali, sintetizzando modelli inversi per il comportamento e il controllo. Di conseguenza, l’agente può sviluppare azioni in sicurezza, senza la necessità di un’interazione reale potenzialmente pericolosa.
Un grande passo avanti
Il progetto Dreams4Cars ha fatto molto più che sviluppare semplicemente la tecnologia: ne ha dimostrato l’efficacia. Dopo aver fatto progredire con successo un agente di guida con cicli di attività e simulazione su un veicolo di ricerca, i ricercatori hanno utilizzato lo stesso agente in un veicolo reale di produzione sviluppato dal Centro Ricerche Fiat (CRF), partner del consorzio (si veda l’immagine). Tale test ha dimostrato un aumento nei livelli di cognizione rispetto a un sistema d’avanguardia di riferimento ingegnerizzato dall’uomo. «Il progetto Dreams4Cars è riuscito a creare con successo un software semplice e compatto in grado di guidare autonomamente un’automobile attraverso comportamenti emergenti e solidi», afferma Da Lio. «Ciò rappresenta un importante passo avanti verso il raggiungimento di un veicolo davvero autonomo e il miglioramento della sicurezza stradale».
Parole chiave
Dreams4Cars, veicolo autonomo, simulazione mentale, agente di guida, sicurezza stradale
