Samochody napędzane marzeniami
Ludzie uczą się zazwyczaj przez działanie lub mentalną symulację. O ile ta pierwsza metoda wymaga prób i błędów, o tyle drugą polega na tworzeniu modeli środowisk i obiektów, które są następnie używane do przeprowadzania w wyobraźni symulacji możliwych zdarzeń. Dzięki temu prowadząc samochód, wiemy, że podjęcie lub niepodjęcie danego działania może doprowadzić do poważnego wypadku. Jeśli jest to jednak tylko symulacja, nie ma ryzyka tragedii. Choć pojazdy autonomiczne są doskonałe pod wieloma względami, brakuje im zdolności do uczenia się drogą mentalnej symulacji. Z tego powodu zmiana niebezpiecznego zachowania w takim pojeździe wymaga interwencji człowieka i wielu testów. Co by się jednak stało, gdyby samochody miały kognitywną umiejętność wykorzystywania doświadczeń zdobytych na drodze do przewidywania zagrożeń i automatycznego modyfikowania swoich strategii sterowanych zachowaniem? Takie pytanie zadają uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu Dreams4Cars. „Pojazdy autonomiczne muszą być w stanie przejechać miliardy kilometrów bez śmiertelnego wypadku, nim zawierzymy tej technologii ludzkie życie”, stwierdza Mauro Da Lio, profesor Uniwersytetu w Trydencie specjalizujący się w systemach mechanicznych i koordynator projektu Dreams4Cars. „Jeszcze żaden pojazd autonomiczny nie ma na liczniku tych miliardów kilometrów, ale to może się zmienić dzięki nowej przełomowej technologii kontroli i interpretacji zachowań, która pozwala samochodom marzyć”.
Marzenia, które uczą
Pojazd autonomiczny musi być w stanie sprawnie reagować na sytuacje, do których może dojść raz na miliard kilometrów, by mógł wyruszyć w trasę. Świadomi tego uczestnicy projektu Dreams4Cars skupili się na opracowaniu agenta kierującego, który uczy się na podstawie mentalnych symulacji, na potrzeby projektu nazywanych „marzeniami”. „W ramach projektu Dreams4Cars badane są mechanizmy symulacji, nazywane też »stanami snu«, przypominające wizje powstające w świadomości śpiącej osoby. Takie mechanizmy pozwalają agentowi na rozpoznanie symulacji w sytuacjach napotykanych na trasie, czyli »stanie przebudzenia«”, wyjaśnia Da Lio. „Generowane są wyobrażone sytuacje, których można użyć do trenowania agentów, optymalizując w ten sposób istniejące strategie sensomotoryczne i odkrywając nowe”. W celu stworzenia tego mechanizmu uczestnicy projektu zaczęli od opracowania sztucznego agenta kierującego z rozszerzalnym systemem percepcji i działania. Naukowcy użyli następnie tych struktur sieci neuronowych do systematycznego, i hierarchicznego kierowania emulatorami, czyli sieciami neuronowymi, które mogą generować rozmaite przewidywania. Można ich użyć do stworzenia imitacji rzeczywistego środowiska. Następnie zespół opracował metody skutecznego odwracania modeli predykcyjnych za pomocą mentalnych symulacji, by uzyskać w ten sposób odwrócone modele zachowań i kontroli. W efekcie agent potrafi bezpiecznie podejmować działania bez wcześniejszego doświadczenia potencjalnych zagrożeń w realnym środowisku.
Duży krok naprzód
Uczestnicy projektu Dreams4Cars nie tylko opracowali opisaną technologię, ale też zademonstrowali jej skuteczność. Po udanym dopracowaniu agenta kierującego na podstawie kilku cykli aktywności i symulacji, które przeprowadzono w pojeździe testowym, naukowcy użyli tego samego agenta w prawdziwym produkcyjnym modelu auta przygotowanym przez partnera konsorcjum, firmę Centro Ricerche Fiat (CRF) (zob. ilustrację). Test wykazał zwiększenie zdolności poznawczych w stosunku do wyjściowego rozwiązania, którym był najnowocześniejszy system opracowany przez człowieka. „Zespołowi projektu Dreams4Cars z powodzeniem udało się stworzyć proste, kompaktowe oprogramowanie, które jest w stanie samodzielnie prowadzić pojazd za pomocą wykształcanych przez siebie, zdecydowanych zachowań”, podsumowuje Da Lio. „Jest to ogromny krok naprzód ku stworzeniu prawdziwie autonomicznych pojazdów i poprawie bezpieczeństwa drogowego”.
Słowa kluczowe
Dreams4Cars, pojazd autonomiczny, mentalna symulacja, agent kierujący, bezpieczeństwo drogowe
