di Filippo Miotto. Pubblicato il 29 gennaio 2022.

Il Futuro delle macchine senzienti.

<<… The system goes online August 4th, 1997. Human decisions are removed from strategic defense. Skynet begins to learn at a geometric rate. It becomes self-aware at 2:14 a.m. Eastern time, August 29th. …>> (The Terminator, in Terminator 2: Judgment Day, 1991)

Se da un lato la fantascienza spesso ci ha portato a diffidare dei sistemi dotati di intelligenza artificiale, da un altro punto di vista, invece, la scienza cerca di capire come poterci affidare completamente, in un futuro che sta diventando sempre più prossimo, a macchinari dotati di intelligenza artificiale. In particolare, in campo automobilistico ormai da anni vengono condotti studi e ricerche, con collaborazioni continue tra le case automobilistiche e gli istituti e enti di ricerca, pubblici e privati, per giungere allo sviluppo di sistemi di guida autonoma basati, per l’appunto sulla Intelligenza Artificiale.

I vantaggi di quella che viene chiamata, appunto, intelligenza artificiale sembrano infiniti. In previsione di una sua applicazione nel campo automobilistico, per la gestione dei sistemi a guida autonoma, si deve considerare che le capacità di calcolo e di elaborazione, associate all’analisi di milioni di dati che arrivano da svariati sensori, oltre che dalla comunicazione con la strada e con le altre macchine, dotate della stessa tipologia di intelligenza, garantirebbero

• incidenti ridotti al minimo,
• rispetto di tutta la normativa stradale,
• riduzione dei consumi,
• sviluppo di una nuova tipologia di mobilità,
• e molto altro.

Ai giorni nostri, ormai, vediamo che i progressi nel campo della robotica e della intelligenza artificiale stanno facendo passi da gigante, proponendoci, come imminente, un futuro che di fantascientifico ha ben poco. La possibilità di avere veicoli a guida autonoma ormai è una certezza, e la loro realizzabilità non è poi così lontana.

Tenendo quindi conto di questi scenari, a che punto siamo nello sviluppo delle tecnologie legate alla guida autonoma? Su cosa si basano effettivamente? Ma soprattutto: l’automobilista e i passeggeri sono pronti a questa tipologia di guida?

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The Autonomous Driving. Analisi della Guida Autonoma.

Quanto trovate in questa pagina è una brevissima anticipazione di quanto viene trattato nel documento “The Aunomous Driving. Analisi della Guida Autonoma” in cui tratto diversi aspetti di questa tecnologia. Vi riporto nelle immagini seguenti la copertina e il sommario del Documento che ho preparato.

Il documento è scaricabile in formato .PDF cliccando sul link seguente:

Gli argomenti trattati spaziano dalla definizione di guida autonoma, alla sensoristica necessaria, alla tipologia di programmazione da seguire, fino a giungere a tattare del problema etico, legale e assicurativo.

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I 5 livelli di guida autonoma.

Come sempre, prima di raccontarvi cosa ho scoperto al riguardo, partirei dalla definizione.

Se parliamo di guida autonoma stiamo considerando un sistema artificiale complesso in cui l’automobile è in grado di stabilire delle decisioni in completa autonomia e di comportarsi al riguardo (Guida Autonoma, di Matthias Hartwig). L’intervento da parte dell’uomo è minimo, in quanto stabilisce unicamente il punto di partenza, di arrivo e di eventuali soste intermedie, passando dallo stato di guidatore allo stato di passeggero puro e semplice. Da questo scenario però siamo ancora molto lontani, anche se più vicini di quanto possa sembrare.

Tecnicamente, quindi, nella guida autonoma l’uomo non dovrebbe mai intervenire. L’auto dovrebbe essere in grado di operare, scegliendo come comportarsi, anche in situazioni di emergenza e pericolo. Per adottare queste soluzioni, però, l’auto deve interagire comunque con l’ambiente circostante, ricevendo segnali e, in ogni caso, dei comandi che le permettano di comportarsi al riguardo. Da ciò discende che non può esserci guida autonoma vera e propria senza che ci sia una comunicazione continua tra gli stessi veicoli sulla strada, tra i veicoli e l’ambiente circostante, tra i veicoli e lo stesso uomo. Espandendo ancora di più il concetto, la guida autonoma potrà svilupparsi sono in una realtà di interconnessione completa. A meno che non si sviluppi una intelligenza artificiale vera e propria in grado di autoistruirsi.

I livelli di guida autonoma attualmente codificati sono 5 + 1. La guida autonoma vera e propria, o che molto ci assomiglia è presente solo al livello 5, mentre dal livello 0 al livello 4 si tratta di guida assistita in cui l’uomo è ancora predominante nelle scelte da condurre.

Quanto vi riporto nel seguito è dedotto dalla Society of Automotive Engineers (SAE) che, a livello internazionale, propone le linee guida per approcciarsi alla realizzazione/sperimentazione di veicoli a guida autonoma.

Quanto proposto dalla Society of Automotive Engineers (SAE) è praticamente simile a quanto codificato anche in altri stati e, per semplicità di trattazione, cercherò di esporre delle linee che siano il più comuni possibili e riconosciute a livello internazionale. Tra USA, Europa, Estremo Oriente e altre zone intorno al globo, ci sono delle differenze, ma con impostazione che, sostanzialmente, non differiscono più di tanto le une dalle altre.

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Il nuovo concetto di mobilità: verso il Livello 5.

Un veicolo di livello 5, per essere tale, richiede nello specifico delle caratteristiche ben precise, a cui corrispondono anche delle tecnologie che in parte ci sono e che in parte sono ancora in studio e progetto. Da questo punto di vista, in ambito europeo stati come Spagna, Italia, Francia e Germania ipotizzano un veicolo di questo livello non prima di 20 – 30 anni.

La guida autonoma di Livello 4 richiederà interventi pesanti nelle infrastrutture viarie, dovendo queste avere caratteristiche, e soprattutto sensori, ben precisi per permettere il transito anche di questi veicoli. Il Livello 5 deve permettere al veicolo di muoversi in autonomia in ogni condizione.

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La ricostruzione virtuale dell’ambiente circostante: dal 3D alla ricostruzione statistica.

L’auto, per arrivare a muoversi in autonomia, prima nel traffico controllato e poi nell’ambiente libero, deve essere dotata di sensori tecnologicamente avanzati gestiti da un sistema centrale in grado di ricostruire virtualmente l’ambiente reale in cui essa si muove. La ricostruzione non è solo 3D, ossia tale da identificare la posizione del veicolo rispetto gli oggetti circostanti, e nemmeno 4D, ossia capace di introdurre l’ulteriore parametro/variabile chiamata tempo, quindi capire cosa succede con le altre macchine e i pedoni in movimento, tenendo conto delle loro velocità, ma dovrà essere qualcosa di molto più avanzato.

Per i Veicoli di Lviello 4 e 5 si deve introdurre uno schema di programmazione e di valutazione della traiettoria e del comportamento da seguire che sia basato sulla statistica e sulla vlautazione del rischio associato ad ogni possibile manovra che può compiere. In questo scenario si introducono sistemi di programmazione basati sui concetti di Alberi di Evento e di rischio di tipo ALARP (As Low As Reasonable Possible).

Il veicolo su cui ci troviamo sta proseguendo su una strada qualsiasi. Un pedone, poco più avanti, sta procedendo a lato strada, nella nostra direzione. Il sistema che gestisce la nostra auto deve valutare non solo la velocità con cui il pedone si sposta, ma anche altri fattori come:

• Lungo quale traiettoria proseguirà? Manterrà costante la sua velocità attuale o la modificherà?
• Rimarrà a lato strada? Cercherà di attraversare?
• Che probabilità esiste che improvvisamente cambi direzione, anche solo momentaneamente? Se cambia strada, con che rapidità può eseguire tale manovra? di quanto potrebbe spostarsi?
• Ha sentito/visto arrivare il nostro veicolo?
• Si potrebbe spaventare al nostro sopraggiungere? (l’auto probabilmente sarà elettrica, quindi con rumori ambientali minimi)
• In questo caso come si comporterà?
• Sta trasportando qualcosa? Sì? No? Se sì, c’è probabilità che perda il carico?
• Se il nostro veicolo decide di allontanarsi dal pedone, di quanto dovrà spostarsi? E questo cosa comporterà?
• Ci sono altri veicoli che sopraggiungono? Questi di che tipologia sono? Come proseguiranno la loro marcia in avvicinamento a noi?
• …

L’A.I. e i sistemi per svilupparla e interfacciarsi con l’utente.

L’unità di controllo generale, in cui è presente anche la vera e propria Intelligenza Artificiale, deve imparare a muoversi e a prendere decisioni. Il passaggio dai criteri precedenti, facili da definire su carta, alla creazione degli algoritmi necessari per permettere il movimento del veicolo è il problema maggiore. Innanzitutto non è possibile fornire tutte le possibili alternative dall’esterno, ma deve essere la stessa A.I., una volta programmata, a capire cosa deve fare per ridurre al minimo il rischio e a garantire il movimento. In secondo luogo deve capire e imparare a riconoscere l’ambiente circostante.

Altro problema che dovrà essere superato è rilevabile nell’interfaccia tra la A.I. e l’utente.

Fino al Livello 3 esiste un conducente vero e proprio che dovrà rimanere vigile sulle attività del veicolo. In caso di necessità, infatti, esso deve intervenire riprendendo il controllo del mezzo. In questo contesto il conducente è seduto alla postazione di guida e riceve tutte le informazioni necessarie dalla A.I., che, al pari dei sistemi di Livello inferiore, lo avviserà prontamente della necessità del suo intervento.

Al Livello 4 e 5, in teoria, in conducente non sarebbe più necessario. Questo in teoria, però. Esistono, infatti, alcuni problemi nel rimuovere completamente la figura del conducente, legati sia ad un aspetto legale, sia ad un aspetto tecnologico. Nell’aspetto legale, le linee guida attuali sembrano voler individuare sempre una figura responsabile a bordo, quindi uno degli utenti del veicolo deve, per forza di cose, assumere la funzione di cinducente. Nell’aspetto tecnologico, nell’ottica di una ridondanza di sicurezza, deve essere presente un sistema terzo, estraneo alla tecnologia del veicolo, in grado di assumere il comando e condurre il veicolo o portarlo in una condizione di sicurezza. Deve quindi essere presente di nuovo la figura del conducente.

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Di Filippo Miotto. Pubblicato il 29 gennaio 2022.