دليلك الى تكنولوجيا السيارات ذاتية القيادة: الغرض منها وما الأنظمة التي تجعلها ذاتية القيادة

هل تعلم متى اخترعت أول سيارة؟ لنعود 138 سنة الى الوراء وتحديدا الى العام 1886, هذا العام الذي اخترعت فيه أول سيارة تشتغل بواسطة محرك يعمل بالبنزين وسميت Benz Patent-Motorwagen, هذا الابتكار وضع الأساس لصناعة السيارات الحديثة.  لك أن تتخيل ردة فعل الناس وقتها على هذا الاختراع الجديد, أعني هل كان الناس يحلمون باختراع كهذا؟ كما كانت السيارت ذاتية القيادة حلما لنا. 

رجوعا الى تاريخ تطور السيارات, أخذت السيارات بالتطور أكثر فأكثر بمرور الوقت, فظهرت السيارات الكهربائية ثم السيارات الفاخرة بعد الحرب العالمية الثانية, ثم الهايبرد فكانت Toyota Prius أول سيارة تعمل بمحركين البنزين والكهربائي معا. وصولا الى عصرنا هذا حيث بدأت السيارات ذاتية القيادة بالتطور, لم تستعمل هذه السيارات بشكل رسمي بعد, حيث أنها لازالت قيد التطوير والتجريب, بل تستخدم بشكل أساسي في بيئات محددة وبإشراف بشري جزئي أو كامل في كثير من الحالات. 

أينعم وصل التطور بالسيارات ذاتية القيادة الى مستوى متقدم, إلا أن هناك بعض المخاوف من عمل السيارة بكفاءة وأمان في جميع الظروف, بما في ذلك الطرق غير المألوفة أو الطقس السيئ.

هل تشعر بالفضول تجاه هذه التكنولوجيا, إذا تابع المقال للنهاية لأننا سنوضح كل ما يخص هذه السيارات, من حيث تعريفها والغرض منها, كيفية عملها, ومستويات الأتمتة وأخيرا الأنظمة التي تجعلها سيارة ذاتية القيادة. 

ما هي السيارات ذاتية القيادة؟ 

السيارة ذاتية القيادة أو بالأعم المركبة ذاتية القيادة هي مركبة تقود وحدها دون وجود سائق بشري, تعتمد على وجود أجهزة مثل المستشعرات و الرادار والكاميرات و تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي, تسمح لها هذه الأجهزة بتحليل البيئة من حولها والاستجابة لها باتخاذ قرارات فورية على الطريق, مثل تغيير المسار و التوقف أو التفاعل مع إشارات المرور.

لتكون ذاتية القيادة بالكامل أي بدون أي أدنى تدخل من سائق بشري, أن تكون قادرة على التنقل والوصول الى وجهة محددة مسبقا من خلال طرق غير مهيأة لهذه التكنولوجيا, أي ليست مصممة أو معدلة لتناسب احتياجات السيارة الذاتية القيادة, مثل وجود علامات خاصة أو مسارات مخصصة.

تتنافس كبرى الشركات على تطوير واختبار السيارات ذاتية القيادة, ومن أبرزها, أودي, وBMW, وفورد, وجوجل, وجنرال موتورز, وتسلا, وفولكس فاجن, وفولفو. [1]

ما الغرض من السيارات ذاتية القيادة؟ 

ما الغرض الأساسي من هذه التكنولوجيا, لماذا قد يرغب الناس بسيارات ذاتية القيادة, هل الأمر يتعلق باستخدام التكنولوجيا نفسها, أم هناك أهداف أخرى؟ الهدف الحقيقي والأساسي لها هو تقليل الحوادث المرورية التي 90% منها هي بسبب أخطاء بشرية, منها التشتت الذهني, عدم الالتزام بالقواعد المرورية وافتقار القدرة على اتخاذ قرارات سريعة. [2]

من المفترض أن تقل نسبة الحوادث المرورية مع السيارات ذاتية القيادة, وذلك بسبب قدرة هذه السيارات على اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي من خلال تحليل البيئة من حولها, مما يسمح لها بتحديد المخاطر المحتملة مثل تقاطعات الطرق أو المركبات الأخرى أو حتى المشاة, والاستجابة بسرعة أكبر مما يمكن أن يفعله السائق البشري.

تتمتع السيارات الذاتية القيادة أيضا بقدرة فريدة على التواصل مع بعضها البعض, مما يعني أنها يمكن أن تتبادل المعلومات حول الظروف المرورية, والحوادث المحتملة, والعوائق, مما يسهم في تنسيق الحركة فيما بينها وتقليل فرص وقوع حوادث. 

من فوائد استخدامها كذلك لكبار السن وذوي الإعاقة ممن يصعب عليهم قيادة السيارة العادية جسديا أو قانونيا. هل فكرت بكمية الوقت الذي تضيعه في القيادة وساعات التنقل, هذا صحيح عادة ما يقضي معظم الأشخاص وقتا طويلا في القيادة, مما يستنزف طاقاتهم ويقلل من وقتهم المتاح للقيام بأنشطة أخرى, هذه فائدة أخرى للسيارات ذاتية القيادة, حيث أنه لن يكون هناك حاجة للتركيز على القيادة أو التحكم بالمركبة, مما يسمح للأشخاص بالاستفادة من هذا الوقت في أمور أخرى.

كيف تقود السيارات ذاتية القيادة بنفسها؟  

تستخدم السيارات ذاتية القيادة تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لتعمل بشكل مستقل, حيث يعتمد مطورو هذه السيارات على كميات كبيرة من البيانات التي تجمعها أنظمة التعرف على الصور, بالإضافة إلى تقنيات التعلم الآلي, وأجهزة الاستشعار مثل الرادارات والكاميرات, ثم تقوم الشبكات العصبية بتحليلها. 

 هذه المستشعرات تساعد السيارة في التعرف على الأشياء في الطريق, مثل إشارات المرور و الأشجار والأرصفة والمشاة. تبني السيارة خريطة لبيئتها لتفهم محيطها وتخطط لمسارها بأمان, حيث تحدد أفضل الطرق للوصول الى وجهتها مع احترام قواعد المرور وتجنب العقبات.

تستخدم السيارات أيضا تقنية تسمى التحديد الجغرافي, التي تساعدها على التنقل داخل حدود معينة, يعتمد ذلك على نظام تحديد المواقع العالمي GPS لإنشاء حدود افتراضية حول مناطق محددة, عندما تدخل السيارة أو تخرج من هذه المناطق, يمكن أن تفعّل إجراءات أو تنبيهات معينة, يستخدم التحديد الجغرافي بشكل شائع في إدارة الأسطول وتتبع المركبات وزيادة سلامة السائقين.

ما هي مستويات الأتمتة للسيارات؟ 

تصنف مستوى الأتمتة الذي وصلت إليه السيارت الى 6 مستويات, تبدأ من المستوى 0 وهو أقل مستوى, الى المستوى 5 وهو الأعلى, نوضحها على النحو الآتي: [3]

• المستوى 0: لا أتمتة في قيادة السيارة في هذا المستوى, مما يعني أن السائق هو المسؤول الوحيد عن التحكم في السيارة في جميع الأوقات. 

على الرغم من ذلك, يمكن أن تحتوي هذه السيارات على بعض الميزات الأوتوماتيكية البسيطة التي تهدف إلى تعزيز السلامة, لكنها لا تعني أن السيارة قادرة على القيادة بمفردها.

• المستوى 1: هذا المستوى يعتبر مساعدة للسائق, حيث يتم تجهيز السيارة بتقنيات تسمح لها بالتحكم في جوانب معينة من القيادة, مثل السرعة أو التوجيه, لكن ليس كلاهما في نفس الوقت. من الأمثلة الشائعة على هذا المستوى هو نظام التحكم التكيفي في السرعة, الذي يساعد السيارة على الحفاظ على سرعة معينة ويقوم بتعديلها بناء على حركة المرور, مما يتيح للسائق راحة أكبر خلال القيادة. بالإضافة الى ذلك, تكنولوجيا مساعدة المسار تعتبر أيضا جزءا من المستوى 1, حيث تعمل على الحفاظ على السيارة ضمن حدود حارة السير. إذا بدأت السيارة بالخروج عن المسار, يمكن للنظام تنبيه السائق أو توجيه السيارة برفق للعودة إلى المسار. 

• المستوى 2: السيارات في المستوى الثاني تمتلك حدا معينا من الأتمتة, تظهر في نظام التحكم في السرعة والتوجيه معا وفي نفس الوقت, لكن هذا النظام المؤتمت يعمل تحت ظروف معينة, مثلا في حالة القيادة تحت الحد المسموح من السرعة. تحتوي السيارات التي تندرج تحت هذا المستوى نظام التحكم التكيفي ونظام التوسيط, حيث أن نظام التحكم التكيفي في السرعة يقوم بضبط سرعة السيارة تلقائيا بناء على حركة المرور, بحيث يقلل السرعة أو يزيدها للحفاظ على مسافة آمنة بين السيارة والمركبات الأخرى. أما نظام توسيط المسار فيقوم بالمساعدة في الحفاظ على السيارة في وسط المسار المحدد على الطريق, وذلك عن طريق ضبط التوجيه تلقائيا إذا بدأت السيارة بالخروج عن المسار. من التقنيات الأخرى الموجودة في هذه السيارات نظام الركن الذاتي حيث يمكن للسيارة أن تركن نفسها دون تدخل كبير من السائق. ومع ذلك, على الرغم من هذه الميزات المتطورة يجب على السائق أن يكون متيقظا تماما ومراقبا لمحيطه باستمرار, حيث يظل مسؤولا عن الإشراف على النظام والتدخل في حال تطلبت الظروف ذلك.

• المستوى 3: للسيارة تحكم كامل في القيادة في هذا المستوى, حيث تتحكم في السرعة والتوجيه ولكنه تحكم مشروط, أي يمكنها التحكم بالقيادة بشكل كامل ولكن تحت ظروف محددة. لا تتحكم السيارة بالقيادة بمفردها تماما, فعلى السائق أن يظل منتبها, لأنه وفي أي لحظة إذا لم تعد الظروف مناسبة للسيارة لتقود بمفردها فإنها تنبه السائق لاستعادة التحكم فيها. 

• المستوى 4: في هذا المستوى تصبح قيادة السيارة مؤتمتة بالكامل, حيث تستطيع القيادة بنفسها في معظم الظروف الطبيعية. على عكس السيارة في المستوى 3, لا يتدخل السائق البشري في قيادتها أبدا, حتى لو كانت الظروف قاسية وغير ملائمة مثل الطقس القاسي, بل تتخذ إجراءات السلامة مثل التوقف على جانب الطريق حتى تصبح الظروف ملائمة مرة أخرى. 

• المستوى 5: يعد المستوى 5 أعلى مستوى من الأتمتة, حيث تعد السيارة في هذا المستوى مؤتمة كليا, وقادرة على القيادة بنفسها في جميع الظروف ومهما كانت قاسية. معظم السيارات المتطورة حاليا تقع ضمن المستوى 2, ولكن في المستقبل القريب سنرى المزيد من التطور في السيارات ذاتية القيادة. 

ما الأنظمة الذكية الموجودة في السيارات ذاتية القيادة؟ 

ما الذي يجعل السيارة ذاتية القيادة تقود نفسها بنفسها, أعني هل يمكن لسيارة عادية أن تتحول الى سيارة ذاتية القيادة بسهولة؟ الجواب هو لا, فالسيارة ذاتية القيادة تتكون من أنظمة وتكنولوجيا ذكية ومتطورة وبرمجيات تساعدها على جمع البيانات ومعالجتها, إليك بعض هذه الأنظمة المتطورة: [4]

1.عجلة قيادة تتحكم في توجيه السيارة دون تدخل السائق بوضع يده عليه, إلا أن انتباه السائق يظل مطلوبا. 

2.نظام التحكم التكيفي في السرعة, يحافظ على مسافة محددة بين سيارة السائق والسيارة التي أمامه, حيث يقوم النظام بتعديل سرعة السيارة تلقائيا لضمان عدم الاقتراب أكثر من اللازم من السيارة الأمامية, مما يعزز من السلامة والراحة أثناء القيادة.

3.نظام توجيه مركز المسار, لتوجيه السيارة للبقاء داخل المسار في حالة تجاوز علامات المسار, أيضا يوجد نظام تغيير المسار, لتغيير مسار السيارة من مسار الى آخر بعد مراقبتها لحركة المرور المحيطة.

4.نظام الاصطفاف الذاتي, يقوم بتوجيه السيارة وإدخالها داخل مساحة الاصطفاف دون تدخل السائق, وذلك بمساعدة المستشعرات.

5.خرائط عالية الدقة, توفر معلومات فورية عن محيط السائق باستخدام تكنولوجيا الأقمار الصناعية وأنظمة الكاميرات الذكية, تساعد هذه الخرائط في توسيع رؤية السائق مما يسهم في تقليل أوقات السفر وزيادة السلامة أثناء القيادة.

6.نظام كشف النقطة العمياء, يوفر للسائقين رؤية شاملة تقريبا لمحيط السيارة, مما يساعدهم على معرفة ما يوجد خلف السيارة أو على جانبيها, مما يعزز السلامة أثناء القيادة.

7.نظام الفرملة الطارئة, يستخدم للكشف عن الاصطدامات الوشيكة, ويقوم بتفعيل المكابح تلقائيا لتقليل شدة الاصطدام أو منع الحادث. 

الخاتمة

في ختام هذا المقال, يتضح أن السيارات ذاتية القيادة تمثل قفزة نوعية في مجال النقل, حيث تعتمد على تقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي, وأنظمة الاستشعار, لتقديم تجربة قيادة آمنة وفعالة. من خلال استكشاف مختلف مستويات الأتمتة, يتبين أن هناك تطورا ملحوظا من المستوى 0 الذي يعتمد كليا على السائق, الى المستوى 5 الذي يضمن قيادة مستقلة تماما في جميع الظروف. كما يسهم هذا النوع من المركبات في تقليل الحوادث المرورية التي تنتج غالبا عن الأخطاء البشرية, مما يعزز من أمان الطرق ويقلل من الضغوطات النفسية الناتجة عن القيادة. 

بالإضافة الى ذلك, توفر السيارات ذاتية القيادة فرصا لكبار السن وذوي الإعاقة, مما يفتح آفاقا جديدة لهم في التنقل. ومع ازدياد الشركات المنافسة في هذا المجال, يبدو أن المستقبل يحمل وعودا كبيرة للمزيد من الابتكارات والتحسينات في تصميم وتكنولوجيا هذه السيارات. بالتالي, يمكن اعتبار السيارات ذاتية القيادة ليس فقط تقدما تقنيا, بل تحولا جذريا في كيفية تفكيرنا في النقل والسلامة على الطرق.

المصادر

1. What is a self-driving car? | Definition from TechTarget
2. The Now: What are Self-Driving Cars?
3. Self-driving Vehicles | US EPA
4. The Top Features of the Best Self-Driving Car | Verizon Business