Autonominen ajaminen muuttaa yhteiskuntaa – ja Fortum GO haluaa selvittää miten

Autonominen ajaminen on ollut jo jonkin aikaa autoilun tulevaisuuden keskiössä, yhdessä liikenteen sähköistymisen ja erilaisten liikkumispalvelujen kanssa. Tässäkin blogissa olen pohtinut autonomisen ajamisen teknologiaa ja tulevaisuutta.

Mutta mitä tieliikenteen automatisoituminen tarkoittaisi jokapäiväisessä elämässä? Miten se vaikuttaisi tavaralogistiikkaan, henkilöliikenteeseen? Miten nämä muutokset näkyisivät yhteiskunnassa?

Näitä asioita selvittelee Fortumin GO -projekti. Fortum nimenä tulee liitettyä ehkä ensisijaisesti sähköön tai vaikka saksalaisen energiajätti Uniperin omistusosuuden kasvatteluun. Sähköautoilijat tietävät, että Fortum on yksi Suomen suurista, valtakunnallisista latausoperaattoreista.

GO-projektin keskiössä on Volkswagenin e-Golf -alustalle rakennettu autonomisen auton prototyyppi. Projektia Fortumilla vetävä Naba Kumar selvittää, että auto on oikeastaan kolmen toimijan yhteinen projekti: Fortumin, Fleetonomyn (ei sen Israelilaisen vaan Helsinkiläisen) ja VTT:n yhteinen projekti. Fortum toimii projektin vetäjänä, Fleetonomy kehittää auton etäohjausjärjestelmiä ja VTT itsenäistä ajamista. 

VTT:llä on pitkä kokemus ajamisen automatisointiin liittyvistä projekteista. VTT:llä on myös tapana nimetä testimuulit. GO-projektin Volkkaria kutsutaan nimellä eLvriira. Kirjoitin Hervannan toimipisteen Marilyn- ja Martti-autoista kesällä 2018

Sensible 4:stä kirjoitin pari vuotta sitten

Autoilua etänä ja automaattisesti

eLviiran katolle on nostettu varsinainen sensoripaketti: nelisen kappaletta laserskannereita, GPS ja viereisiä kaistoja katsovat kamerat. Eteen- ja taaksepäin katsovat kamerat ovat auton sisällä katsomassa ikkunoista ulos. Näin ne saadaan tuulilasinpyyhkijöiden taakse. Etupuskuriin on liitetty vielä eteenpäin katsova tutka.

Golffin keulille on tuotu eteenpäin katsova tutka.
Viereistä kaistaa katsovan kameran kotelointi on massiivinen sääsuojauksen takia. Kamera itsessään on pieni.
Tuulilasin päällä on Velodynen laser-skanneri. Erityisesti amerikkalaiset autonomisten autojen protot tuntuvat suosivan Velodynen laitteita.

Hieman yllättäen katolla olevat skannerit ovat kaikki eri valmistajilta. Kameroiden kotelointi on kokonsa puolesta kunnioitusta herättävä, mutta kamerat niiden sisällä ovat varsin pienet. 

– Lämmitetyt kotelot ovat aika isoja, kertoo VTT:n Pasi Pyykönen. Ja pitäähän auton toimia jäätävissä olosuhteissa.

Kamerakuvaa käytetään ensisijaisesti ihmisvoimin tapahtuvassa etäohjauksessa. Silloin pitää nähdä myös auton vierellä oleva tila, esimerkiksi kaksikaistaisella tiellä ajaessa, jotta ohitukset voidaan tehdä naapureita kolhimatta.

Auton satelliittipaikannin toimii erityisen tarkkaa sijaintia tarjoavassa Real Time Kinematic, eli RTK-moodissa. RTK-avusteinen GPS-paikannus vaatii toimiakseen maanpäällistä tukiasemaverkkoa, eli se ei toimi kaikkialla yhtä hyvin. Lisäksi esimerkiksi tunnelit ovat satelliittipaikantimille vaikeita paikkoja.

Autonomiset autot vaativat tavallisesti toimiakseen huipputarkkaa karttaa. Monet itsenäisen auton kehittäjät kartoittavatkin ajettavia reittejä yksityiskohtaisiksi kolmiulotteisiksi malleiksi, mikä helpottaa auton keinoälyä pysymään tiellä ja väistämään ympärillään erityisiä kohteita, kuten kevyttä liikennettä. 

Myös VTT tekee omia karttoja, mutta yhdistää niihin julkisista lähteistä saatua dataa. Yksi tällainen lähde on Väyläviraston Digiroad, joka sisältää monenlaista tietoa maamme tiekannasta, muun muassa teiden keskilinjageometrian ja liikennemerkkien sijainnin. 

– Digiroadista on hyötyä, mutta autonomiseen ajamiseen se ei sisällä kaikkea tarvittavaa, pohtii VTT:n projektijohtaja Pertti Peussa

Liikennevalot ovat toisenlainen haaste. Mistä auton tietokone tietää, mitäliikennevalot näyttävät juuri tälle kaistalle? Saako ajaa vai pitääkö odottaa? VTT on päättänyt hylätä konenäöllisen lähestymisen liikennevalojen statuksen selvittämiseksi, se kun on liian virhealtista. Sen sijaan eLvira käyttää ominaisuutta joka monessa uudessa liikennevalossa on jo mahdollinen: ne lähettävät langattomia viestejä, jotka kertovat valon tilan kullekin kaistalle, sekä kuinka kauan valon vaihtumiseen on vielä aikaa.

– Liikennevalojen viestien perillemenossa on kuitenkin lastentauteja kuten viivettä, Pyykönen on huomannut. Esimerkiksi minuutin vanha liikennevalotieto on täysin hyödytöntä. 

Autonominen ajaminen – siis mikä?

Liikennevalojen kehittymätöntä tekniikkaa ehditään korjailemaan, sillä autonominen ajaminenhan on joka tapauksessa kaukaista tulevaisuutta, eikö? Esimerkiksi Tesla on lupaillut täyttä autonomiaa viime vuosina melko säännöllisin väliajoin, mutta konkretia antaa edelleen odottaa itseään. 

Suomalainen Sensible 4, joka juuri keräsi Dubaista miljoonan dollarin mobiliteettipalkinnon, on hommissa pidemmällä. Japanilaisen Mujin kanssa muotoiltu Gacha todella toimii, mutta sillä on vielä vuosien matka arkipäiväiseen massojen automaattiseen ajeluttamiseen maailman taajamissa.

– Mitä autonominen ajaminen on? Fortumin Naba kysyy takaisin. Mitä se tarkoittaa että auto ajaa itsekseen? 

Autonominen ajaminen ja sen toiminta-alueen tai domainin käsite liittyvät läheisesti toisiinsa. Toiminta-alueeksi voidaan käsittää vaikkapa mottoritie: riittääkö että auto osaa ajaa vain siellä? Vai pitäisikö auton osata ajaa kaikilla tieväylillä? Pitäisikö sen osata ajaa myös tilanteissa, joissa muut liikenteen kulkijat eivät noudata liikennesääntöjä? Entä vaikeissa sääoloissa kuten lumisateessa tai sumussa? 

Mitä laajemmaksi levitämme toiminta-alueen, sitä vaikeammaksi autonominen ajaminen muuttuu. Lopulta onnettomuustilastot todistavat, että ihmisetkään eivät osaa ajaa itsenäisesti kaikissa olosuhteissa.

Tieliikenteessä testataan jo todella laajan toiminta-alueen autonomisia autoja. Waymon (aiemmin Google) autonomiset autot ajavat jo ilman turvallisuutta varmistelevaa ihmistä liikenteen seassa. Näiden autojen tekniikka tosin maksaa valtavasti ja sen kehittämiseen on laitettu tähtitieteellisiä määriä rahaa. 

Jos tarkastellaan kapeampia sovellusalueita, kuten juuri Sensible 4:n Gachan kaltaisia kulkineita, autot todella ajavat jo nyt itsenäisesti. Jopa nykyään kaupasta ostettavat henkilöautot kulkevat hetkellisesti itsestään, jos toiminta-alue on erityisen kapea.

Naban näkemys on selkeä: Autonominen ajaminen ei ole tulevaisuudessa siintävä teknologisen murroksen hetki, jonka jälkeen se osataan. Se on kokoelma keinoja, jotka toimivat vähitellen yhä paremmin, yhä pidempiä aikoja, yhä haastavimmissa olosuhteissa. Autonomian toiminta-alue siis laajenee koko ajan.

Etäkäyttö sekä ratkoo että lisää ongelmia

Jos jäämme odottamaan täydellistä vitostason autonomiaa (mitä ikinä se tarkoittaakaan), saamme varmasti odottaakin kymmeniä vuosia. Mutta logistiikan toimijat eivät odota. Hyötyjä otetaan irti heti kun se on kaupallisesti järkevää.

Fortumin tutkimuksen tähtäimessä on nimenomaan tavaralogistiikka. Naba kertookin, että Fortum jo yksinään on yllättävän suuri tavaransiirtäjä, onhan sillä toimipisteitä pitkin maata joista monet liittyvät sähköntuotantoon ja jakeluun. Teollisessa toiminnassa tavaraa liikkuu paljon, joten logistiikasta löytynee tuotekehityksen kautta voitettavaa.

Näistä syistä autonomisen ajamisen vaikutuksia ihmisten ja yhteiskunnan toimintaan pitää tutkia nyt. Ja ehkä autojen etäohjaus ansaitsisi nykyistä suurempaa huomiota, koska on helpompi rakentaa järjestelmä, jossa ihminen auttaa melkein autonomista autoa toiminta-alueensa reunoilla, kuin rakentaa täysin autonominen keinoäly ajamaan autoa myös näissä paikoissa.

Matkapuhelinverkkojen siirtonopeudet, etäohjaajan ajotuntuma ja ohjauksen hallittu siirto ihmiseltä koneelle. Siinä Peussan ja Pyykösen mieleen tulevat päälimmäiset haasteet etäohjauksessa.

Nykyiset 4G-tekniikan matkapuhelinverkot on suunniteltu hyvään siirtonopeuteen internetistä kännykkään päin, mutta etäohjauksessa oleva auto vaatisi myös hyvää siirtonopeutta useamman videokuvan siirtoon autosta internetin suuntaan. 

– Mitä jos etäohjauksessa olevan auton videoyhteys yllättäen katkeaa?, kyselee Peussa. Auton on vähintään osattava täysin autonomisesti ja mahdollisimman turvallisesti pysäyttää itsensä tien laitaan parempia internet-yhteyksiä odottamaan.

Tulevat 5G-verkot auttavat siirtonopeuksien kanssa, mutta kestää vuosia, ellei vuosikymmeniä, että niiden alueellinen kattavuus riittäisi pitkille maantieosuuksille. 

Ajotuntuman puuttuminen on huomattu myös ongelmaksi. Etäohjaajalla on käytössään kaikenlaista metriikkaa auton ajosta samoin kuin videokuvaa eri suuntiin ja silti auton ajaminen ilman penkki- ja rattituntumaa on vaikeaa. VTT:n tutkimusryhmä naureskeelekin, että tuntuman puute on välittynyt ainakin jarrutuksien aggressiivisuudessa auton sisällä olevalle turvakuskille. 

Ja lopulta, miten siirto autonomisesta ajosta ihmiselle ja takaisin tehdään hallitusti? Erityisesti, miten auto voi tietää että aivan kohta se on menettämässä edellytykset autonomiseen ajamiseen ja ihmisen olisi syytä astua rattiin? Onko niin, että tietokoneen ja ihmisen välinen vuoronvaihto tehdään kuten nykyään ihmistenkin välillä, eli pakollisen pysähdyksen kautta? Mutta eihän maantiellä voi pysähtyä ihan mihin vain?

Lopulta konepohjaiseen ajamiseen liittyy melkoisesti pähkäiltäviä asioita. Autonomiseen ajamiseen kaadetaan maailmalla kuitenkin niin paljon rahaa, että ennemmin tai myöhemmin ne ratkaistaan, tavalla tai toisella.

Teksti ja kuvat: Tuomas Sauliala

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *