כולם מדברים על נהיגה אוטונומית; פרויקטים רבים ברחבי העולם עוסקים בכך והעתיד נראה ורוד למדי. משאיות משא ומוניות אוטונומיות כבר פועלות באזורים רבים בעולם במגבלות מסוימות. נתאר את השלבים עד לנהיגה אוטונומית מלאה ונגלה באיזה שלב אנו נמצאים היום. לבסוף נציג את האתגרים שנותר עוד לפתור עד שנוכל לשבת מאחורי ההגה ולקרוא עיתון (או לגלוש ברשתות החברתיות) בזמן שהמכונית הפרטית שלנו תעשה את כל השאר.

השאלה מתי נהיגה אוטונומית תהפוך למציאות היא לא שאלה פשוטה למענה. כדי להגיע ליעד הזה יש לעבור חמישה שלבים המובילים לאוטונומיה. את סיווג שלבי הפיתוח עד לרכב הנהיגה העצמית קבעה אגודת מהנדסי הרכב (SAE). השלבים נבדלים ביכולת הרכב להשתלט על משימות הנהג. השלבים נעים בין 0 ל־5: שלב 0 מייצג רכב רגיל ללא מערכות סיוע בכלל, ושלב 5 מייצג נהיגה אוטונומית לחלוטין ללא צורך בהתערבות אדם [1].

שלב 0 הוא שלב מקדים המאפיין את הרכב הרגיל והמוכר, רכב נטול יכולות אוטונומיות, ולכן הוא אינו נכלל בחמשת שלבי האוטונומיה. על הרכב שולט הנהג בלבד, ואין בו חיישנים מתקדמים או מערכות המסוגלות לבצע פעולות בעצמן. ייתכן שיהיו ברכבים בשלב הזה חיישני עזר כמו מערכת מובילאיי או חיישני רוורס [2], אך הרכב עצמו לא יהיה מסוגל לבצע כל פעולה לבדו. 

בשלב 1 נכללים כלי רכב שיש בהם מערכות עזר בסיסיות לנהג, כגון בקרת שיוט מבוססת רדאר. במערכת זו החיישנים מזהים כלי רכב בסביבה ושומרים מהם מרחק על ידי האטת מהירות הנסיעה באופן אוטונומי. מערכת עזר אחרת מזהה את נתיב הנסיעה בעזרת מצלמה (כתבנו על נושא זה בעבר [3]) ומבצעת פעולות אוטונומיות כדי שלא לסטות ממנו.

בשלב 2 הרכבים מסוגלים לנהוג באופן אוטונומי לחלוטין בתנאים מגבילים בעזרת שליטה על היגוי הרכב ועל תאוצתו. פעולות אוטונומיות נקודתיות כאלו יכולות להיות חניה אוטומטית או בקרת שיוט מתקדמת השומרת על מהירות קבועה, על נסיעה בגבולות הנתיב ועל מרחק מכלי רכב אחרים וגם יכולה לעבור בין נתיבים. חשוב להדגיש שבשלב זה הנהג צריך להיות מוכן להשתלט על פעולת הנהיגה ולרוב גם להחזיק את ההגה בשתי ידיים.

שלא כמו שלב 2 המבוסס על מערכות עזר לנהג, בשלב 3 המכונית באמת נוהגת באופן אוטונומי בתנאים מסוימים. בשלב הזה הנהגים יכולים להפנות את תשומת ליבם באופן זמני לפעילות שאינה נהיגה ולהוריד את ידיהם מן ההגה. הערך המוסף של שלב זה הוא בנהיגה בכבישים מהירים, שכן נסיעה קדימה בכיוון ישר לפרקי זמן ארוכים היא פעולה פשוטה יחסית. כך ינהגו כלי הרכב באופן עצמאי בכבישים מהירים, והנהגים יוכלו לעסוק במשימות אחרות בזמן הנסיעה. כאשר הרכב מתקרב אל היציאה מן הכביש המהיר או במצבים מסובכים יותר כמו עבודות בכביש, חוזרת השליטה לנהג.  משום שבשלב זה עדיין נדרשת מעורבותו של הנהג במצבים בעייתיים, חברות רבות מנסות לדלג עליו ולעבור ישירות משלב 2 לשלב 4.

בשלב 4 מתבצעת אוטומציה של כל שלבי הנהיגה, והנהג יכול לבצע פעולות אחרות בזמן הנסיעה, כגון לעבוד, לשחק עם הילדים במושב האחורי או אפילו לישון. במקרים שבהם המערכת לא תהיה מסוגלת להבטיח עוד נהיגה בטוחה  יחזיר הרכב את השליטה לנהג. אך אם הנהג לא יגיב, יפעל הרכב לעצירה בטוחה.

בשלב 5 הנהג נהפך לטרמפיסט. בניגוד לשלבים הקודמים הנהג לא מתבקש לבצע שום פעולה, גם לא במקרי חירום. הנהג לא חייב רישיון נהיגה, ובפועל לא צריכים להיות ברכב הגה, בלם ודוושת מהירות. כל שנדרש מן הנוסע הוא לקבוע את נקודת האיסוף ואת היעד. 

חברות רבות טוענות כי הגיעו לשלב האוטונומיה הרביעי [4], ויש רבים הטוענים שההבדל בין שלב 4 לשלב 5 הוא בכלל חוקי רגולטורי ושאין בין השלבים פער טכנולוגי רב. אך הטענה המרכזית היא שהטכנולוגיה עדיין אינה בשלה למצבים מורכבים שהנהג עדיין הכרחי בהם. פתרון המגבלה הטכנולוגית נעוץ בפיתוח אמצעי החישה ויחידות העיבוד ובהתגברות על מגבלותיהן. 

הרכב צריך להשתמש בחיישנים מסוגים שונים כדי שבינתו תתעצם. צריך להיות בו רדאר שיזהה רכבים בסביבתו ויתריע על סכנות בנתיבים השכנים [5]. הרכב צריך גם מצלמות בזוויות שונות שיצלמו את סביבתו ויספקו מידע על הנתיב, על תמרורי אזהרה ועל סכנות ממכשולים מחוץ לרכב [6]. מערכות נוספות יוכלו לשתף פעולה עם הדרכים בעזרת איסוף מידע מחיישנים הפרוסים במרחב הנסיעה [7]. ברוב המקרים הטכנולוגיה כבר קיימת. למשל, פיתוח של חיישנים מתקדמים מסוג LiDAR, סורק לייזר המאפשר חישה מרחבית (מומלץ לצפות בסרטון המצורף), ושל מצלמות אינפרה־אדום [8–9] שנועדו לפתור את בעיית הצילום בתנאי גשם, ערפל, אובך או חשיכה.

עם זאת, נותרו עוד אתגרים שיש להתמודד איתם: החומרה הנדרשת לניהול המידע עדיין לא נגישה מבחינה כלכלית; רכבים יידרשו לתקשר זה עם זה כדי לתכנן ולקבל החלטות יחד [10]; יחידות העיבוד יצטרכו לפקד על הכלים והחיישנים באופן מקבילי ויעיל; ואבטחת המידע צריכה להיות מקיפה ולהגן על כלל המערכת מפני תקיפות. 

עולם המערכות האוטונומיות בכלל והרכבים האוטונומיים בפרט הוא עולם מרתק, ופיתוח הטכנולוגיה בתחום הוא מן הנושאים המובילים כיום את עולמות המחקר והתעשייה. נקווה שהטכנולוגיה תבשיל בעשור הקרוב ונוכל להתרווח במושב האחורי ולחלום על האתגר הטכנולוגי הבא, או לפחות על עונה חדשה של הסדרה "אביר על גלגלים".

סרטונים והרחבות:

[1] חמשת שלבי האוטונומיה של רכבים

[2] הסבר כיצד פועלים חיישני רוורס

[3] "להישאר על הנתיב הנכון", כתבה בנושא זיהוי נתיבים, "מדע גדול, בקטנה"

[4] חברות שהגיעו לשלב האוטונומיה הרביעי

[5] סרטון של חברת Vayyar המפתחת יכולות רדאר לרכבים אוטונומיים

[6] סרטון המציג את היכולות של מערכת Mobileye

[7] סרטון המציג את הפיתוחים של חברת Valerann בתחום חישה סביבתית

[8] סרטון המציג את יכולות החיישן SWIR של חברת TriEye

[9] סרטון המציג את יכולות החיישנים מסוג LiDAR של חברת Innoviz

[10] "הרובוט המתכנן", כתבה בנושא תכנון ובינה מלאכותית, "מדע גדול, בקטנה"