Resumen
Este documento presenta el desarrollo e incursión de nuevas tecnologías aplicadas en vehículos para lograr la autonomía del mismo, con el objetivo de conseguir que el vehículo obtenga la respuesta similar a la conducción de una persona en cualquier situación o medio. Además, el análisis de las ventajas y desventajas que conlleva el uso de un vehículo autónomo en el medio que nos rodea.
Palabras Clave– tecnología, vehículo autónomo
Todos los sueños humanos comienzan en la imaginación. La ciencia y la tecnología como actividades propiamente humanas, no pueden tener otro inicio que no sea la incertidumbre, la duda y la espontánea necesidad de ir más allá de nuestras narices.
Un siglo después de la invención del automóvil, el mundo ha sido testigo de la evolución tecnológica en este campo, el sueño empezó desde lo rudimentario y complejo, para irse abriendo paso entre innovaciones y avances trascendentales hasta llegar a la cúspide de la ambición vehicular. Actualmente los grandes fabricantes y los emporios tecnológicos están empeñados en hacer realidad uno de los más grandes deseos propios de la ciencia ficción: la conducción autónoma.
Por definición se trata de un automóvil capaz de imitar las capacidades humanas de manejo y control. Como vehículo autónomo esta máquina es capaz de percibir el medio que le rodea y navegar en consecuencia además de emplear sistemas de control avanzado e interpretar la información sensorial para determinar las rutas de navegación, así como los obstáculos y señalización pertinente, en pocas palabras se habla de un vehículo que se maneja solo, una maquina independiente que no necesita la intervención directa de los hombres en la ejecución de su tarea.
Vehículos autónomos
La industria automovilística es una de las más grandes del mundo contemporáneo, el ritmo de vida y la misma sociedad actual no podrían existir sin la fuerza y el impacto de la movilidad vehicular, los autos dominan el universo de las carreteras y las ciudades, su progreso ha sido constante, pero los tradicionales magnates de esta industria han centrado la mayor parte de los cambios en materia de confort y elegancia, sin embargo este paradigma está muy cerca de ser reemplazado por uno nuevo, más excitante, misterioso y sobre todo actual, y hablar de actualidad implica inherentemente el hecho de hablar de tecnología, la nueva revolución está en manos de la ciencia electrónica, los ratoncillos mascadores de circuitos a los que el mundo llama usualmente "ingenieros" vuelven a ser el insumo de la innovación.[17] Luego de 40 años de investigación los coches "legalmente" autónomos están casi preparados para salir de su fase de prototipo. Para entender la importancia del avance hay que repasar el pasado, el presente y el futuro del vehículo autónomo.
Aunque los más recientes avances llegaron hace pocos años, la historia del vehículo autónomo es más larga de lo que la mayoría cree.
Fig. 1 Prototipo de vehículo autónomo. [13]
Los indicios por crearlo no son nuevos, de hecho, ya existen en el mercado diversos autos que cumplen con funciones semi-autónomas, pero ninguno de ellos lo ha sido al cien por ciento, y los prototipos utilizados en las pruebas no eran más que coches normales modificados aparatosamente y desprovistos de lo que suele llamarse una "estética en la creación"
El panorama empieza a mostrar las intenciones más atractivas de las empresas que han emprendido la búsqueda de un coche totalmente autónomo, fabricado en un formato sencillo y elegante, el primer paso en este aspecto lo hizo, en 2012, Google la empresa tecnológica más importante del momento, quien dejó boquiabierto al gran público al mostrar un prototipo inventado desde cero; con una velocidad máxima de 40 km/h el prototipo resulta un concepto fuera de serie y una total transformación, resulta deslumbrante imaginar un auto sin volante, frenos, ni acelerador y por supuesto sin conductor, no hacen falta, los reemplaza un sofisticado software, muchos sensores, y demás dispositivos, tan solo con un botón de encendido y apagado es posible desplazarse hacia el destino de viaje. Y aunque este formato no será el primero que veamos en las calles de forma oficial, esto se debe más bien a las políticas y leyes del gobierno que impiden la ausencia de volantes y pedales por motivo de seguridad, pero la apuesta rebelde de google nos demuestra el verdadero concepto de este sistema, y el gran horizonte que se puede vislumbrar, si la ley aún no está preparada para una avalancha tan fuerte ahora, de seguro lo estará en un futuro cercano. Pero google no ha sido el único, Daimler AG, BMW, Renault, Ford o Volvo, así como Bosch o Delphi y un sinnúmero de empresas se han sumado en la conquista del nuevo concepto vehicular.
Funcionamiento y tecnología implicada
El desarrollo de un coche autónomo no está dado como un evento independiente, no hablamos de un nuevo invento sino más bien de la integración precisa de diversas tecnologías para producir un coche revolucionario, capaz de sustituir a un conductor humano, por lo tanto, su funcionamiento depende de dos elementos imprescindibles; "cerebro" y "visión". El primero de ellos debe ser capaz de entender lo que debe hacer en cada circunstancia y estructurar el funcionamiento del resto de componentes y sistemas tales como el acelerador, la dirección, el freno, el cambio de marchas o los intermitentes. [18]
El segundo es la "visión", si suponemos que el vehículo tendría que desplazarse por autopistas vacías o con obstáculos sencillos (como ha venido haciéndose en la mayoría de las pruebas) la tarea resultaría fácil en extremo, pero la realidad es compleja y se debe tomar en cuenta la hazaña que significa posibilitar a una maquina la circulación por nuestras calles, ver las luces de tráfico, evitar otros coches, negociar su turno en intersecciones de cuatro vías, con miles de coches a su alrededor y enfrentándose a todos los imprevistos que pueden surgir en una conducción diaria. Ante esto la visión es punto clave, en el coche de google la pieza más importante es la tecnología de detención y localización de luz (LIDAR), y aunque cada fabricante ha tomado su propio camino para llegar a funcionamiento completo, todos comparten un mismo esqueleto de sistemas utilizados.
Sensores
LIDAR
Para algunos prototipos es el elemento principal, es un "radar láser 3D" (Laser Imaging Detection and Ranging) con visión de 360 grados que va montado en el techo del coche. Tiene un alcance de unos 70 a 100 metros. Con la nube de puntos que obtiene el lídar en cada revolución, el computador genera una imagen tridimensional del entorno.
Es un dispositivo óptico, pues se emiten haces de luz láser infrarroja, no visible, que inciden en los objetos y luego rebotan y se captan por una cámara, así que las condiciones desfavorables de visibilidad le pueden afectar. El lídar se suele considerar uno de los sistemas más precisos, con una precisión del orden de + – 2 cm, pero sin embargo se puede confundir a la hora de reconocer baches o piedras en la carretera. [3]
Uno de los métodos empleados por este sensor es medir el tiempo que demora en regresar la luz después de ser emitido por pulsos de luz ininterrumpidamente, de esa forma permite calcular la distancia entre los objetos que rodean al vehículo, de esta forma los elementos más próximos dan una respuesta más rápida. [9]
Fig. 2 Sensor LIDAR sobre el techo del vehículo. [10]
CÁMARAS
Pueden ir desde una cámara de video convencional hasta una estereoscópica dependiendo del prototipo, algunos incluyen una central en la parte delantera y dos en las esquinas, están orientadas al reconocimiento de peatones, luces de semáforo, ciclistas, señales de tráfico, etc. [4]
Fig. 3 Camara estereoscópica [11]
RADARES
Los vehículos autónomos llevan varios radares en la parte exterior principalmente en la parte frontal. Estos radares tienen la función de poder detectar obstáculos que se encuentren en el trayecto del vehículo, los cuales serán detectados incluso a cien metros o más del auto. [12]
Fig. 4 Ubicación de radares para la detección de obstáculos. [14]
SENSORES DE ULTRASONIDOS
Este tipo de sensores generalmente son colocados en las partes delanteras, traseras y laterales del auto como son los parachoques. Su función principal está en medir distancias de corto alcance hasta los 5 metros aproximadamente. Se utilizan sobre todo para complementar a los radares y para cuando el coche tiene que aparcar. [11]
Fig. 5 Sensores de ultrasonido. [11]
UNIDAD DE MEDICIÓN INERCIAL
Generalmente es ubicada en el techo del coche, permite medir los cambios de velocidad y ángulo de giro, para conocer el comportamiento del coche. [11]
GPS
Un tipo de tecnología ampliamente conocido y utilizado, al implantarse también en el vehículo autónomo, este sistema deberá ser mucho más complejo, con un rendimiento superior a los convencionales, con una precisión de 30 cm.
PROCESAMIENTO
Toda la información captada por los anteriores elementos ha de ser procesada de forma rápida, para obtener una respuesta rápida que permita al coche realizar la acción en el menor tiempo posible. Según algunos estudios el tiempo de reacción media de algunas personas para accionar los frenos es de algo menos de dos segundos, mientras que el de un vehículo autónomo es de tan solo 3 décimas de segundo. Todo ello gracias a la capacidad de procesamiento que llevan estos vehículos en su interior con unos siete procesadores de doble núcleo cifra que sube hasta 17 en algunos casos. [4]
Fig. 6 Sensores implementados en un vehículo autónomo. [15]
Se puede concluir entonces que el funcionamiento de un vehículo autónomo está dado, por la capacidad del mismo de reconocer artificialmente el entorno que le rodea en tiempo real, cámaras, radares sensores y más sensores, es decir acumulación redundante de datos con el fin de que el vehículo tenga un mapa virtual continuo y vaya reconociendo todo tipo de señalización, semáforos, obstáculos y el resto de coches a su alrededor.
Limitaciones y retos del funcionamiento
No obstante, todos estos últimos avances también tienen sus limitaciones, los accidentes que el coche de google ha protagonizado durante las pruebas en las calles reales han demostrado ciertas limitaciones que deben enfrentarse. Principalmente está el hecho de que estos autos son capaces de circular eficientemente únicamente por rutas pre programadas y mapeadas con anticipación, está el hecho de que en el tráfico urbano los coches autónomos resultan algo tímidos al tratar de cambiar repentinamente de carril o dar paso a otros autos mientras evaden obstáculos, puesto que aun el vehículo no puede reconocer o anticipar los movimientos o posibles acciones del resto de automóviles, y no hay culpabilidad en ello, pues en la ardua tarea de conducir este es el dilema al que se enfrentan hasta los más duchos conductores humanos: "todos estamos tratando de adivinar el movimiento del otro vehículo", aspecto que ha sido debatido y se plantea que la solución ante estos casos viene de la mano con la propuesta de establecer un sistema de comunicación e interconexión general entre todos los vehículos, de esta forma los coches podrán comunicarse entre sí y saber exactamente las acciones que tomara cada uno, eliminando los incidentes entre ellos.
Además, están las limitaciones que aparecen con las condiciones adversas en el clima, desde las lluvias intensas, la nieve, la niebla y la oscuridad total que obstaculizan el funcionamiento completo de los sensores y las cámaras. Volvo y Ford tratan de solucionar estos conflictos, Volvo por un lado propone un sistema de balizamiento de imanes ocultos en la calzada para cuando la visibilidad sea mala o algún sensor falle, mientras que Ford ya ha realizado pruebas de sus vehículos en autopistas totalmente oscuras.
Pero las dificultades también se encuentran en el terreno legal, puesto que la tecnología adelanta sus pasos más rápido que las leyes, aun el sistema legal no está capacitado para enfrentar la conducción autónoma, para lograrlo hay de por medio el cambio de todo el código de circulación vehicular, que difiere un poco en los distintos estados, y no solo eso, la ley se enfrenta a la consideración de temas éticos relacionados con la conducción de una máquina. [20]
Básicamente, las inquietudes aparecen respecto a situaciones que implican un dilema ético, los vehículos autónomos tienen el objetivo de minimizar los heridos o muertos en un caso extremo, ante esto el coche deberá elegir por ejemplo entre salvar la vida de un grupo de peatones o la vida del ocupante, pero he ahí el dilema, puesto que casi nadie está dispuesto a sacrificar su vida por otro número mayor, por lo tanto antes de preguntarnos sobre la moral que se debe incluir en el prototipo robótico, deberíamos preguntarnos cuál es la nuestra. Respecto a esto Anton van Zaten afirma que la suposición es algo injusta, puesto que un humano también está expuesto a enfrentar una elección así, el ingeniero aboga por incorporar sistemas que detecten obstáculos, peatones y peligros con suficiente antelación, en lugar de entrar a una elección moralista, el autónomo la evitaría. [19]
Seguridad en los coches autónomos
¿Están los humanos preparados para ceder el control de su vehículo a una máquina? Resulta una pregunta inquietante, es imposible pensar en ella sin recordar los robots de Isaac Asimov, las incertidumbres de la ciencia ficción y por supuesto es imposible no pensar en KIIT, aquel auto fantástico que sedujo a los humanos en la década de los 80 está a pocos pasos de ser realidad. Pero entonces volviendo a la inquietud, la pregunta no sería si los humanos estamos preparados para alejarnos del volante, al contrario, la antítesis resulta más importante por resolver: ¿Están los coches autónomos listos para acoger el control, ofreciendo una seguridad superior a la humana?
Antes de responderla es prioridad recordar lo que supone el término "seguridad" cuando se habla de conducción, y lo cierto e indudablemente triste es que en comparación con una máquina, los humanos somos conductores potencialmente mortales, no es novedad, resulta fácil deducirlo si se recuerda la vulnerabilidad de las personas para desobedecer las leyes de tránsito, que va desde exceder el límite de velocidad, pasarse semáforos en rojo, manejar en estado de ebriedad, falta de atención a lo que hacen los peatones, no respetar las señales de tránsito, etc. Y las cifras lo demuestran en todo el mundo, en E.E.U.U hubo más de 18.600 muertes por accidentes de vehículos motorizados de enero a junio en 2015, cada año mueren alrededor de 30000 personas. [5]
De acuerdo con la información del Centro de Experimentación y Seguridad Vial (CESVI), un 88% de los accidentes tienen como causa principal al factor humano, seguido por cuestiones del medio (10%) y del automóvil (2%). Sin ir muy lejos nuestro país tampoco es una excepción, en el Ecuador se registra un promedio de 14 muertos 150 heridos por día, el 95 por ciento de accidentes son por imprudencia de conductores o peatones, y el cinco por ciento restante por fallas mecánicas, condiciones viales y otros factores [6]. Por lo tanto al plantear el dilema entre humano versus conducción autónoma, esta última nos lleva la delantera, suponiendo que en tan solo una década de investigación ya se ha avanzado tanto en la materia, los coches 100% autónomos estarán listos alrededor de 2020, su superioridad sobre los humanos radica en el hecho de que el sistema del vehículo es programado para obedecer las leyes de tránsito y al contrario de las personas, el software no presenta tendencia a desobedecerlas, en efecto un coche autónomo jamás excedería un límite impuesto de velocidad, he aquí un riesgo menos. Pero además está la rapidez para tomar una decisión en caso de emergencia, tal como lo explica Anton van Zanten, creador de uno de los sistemas con los que contarán los coches autónomos; "el control de estabilidad" que ya se ha implementado en vehículos normales y ha sido la tecnología responsable de salvar 8.500 vidas, sólo en Europa [7], comenta "La gente no puede pensar tan rápido, puede pensar mejor que un ordenador, pero no tan rápido".
Volviendo al dilema inicial, queda por responder entonces ¿están listos ya los vehículos autónomos para reemplazar a los humanos?, la respuesta es que por ahora no, de nada valdría reemplazar un sistema deficiente por otro casi igual, la meta de las empresas implicadas en la investigación es lanzarlos al mercado cuando sean "totalmente seguros… mucho más que la tecnología que van a reemplazar", por ahora las pruebas continúan añadiendo precisión, mientras las industrias tradicionales ya empiezan a implementar la semi-autonomia en sus vehículos como una forma de ir adaptando a los usuarios a los cambios e innovaciones, que de ningún modo se detendrán porque el coche autónomo es ya el futuro programado del cosmos vehicular.
Ventajas y desventajas de los vehículos autónomos
La aparición paulatina y creciente de este tipo de vehículos ha traído mucha expectativa, curiosidad, asombro, pero también dudas, reticencia de ciertos sectores que podrían verse de alguna forma perjudicados. Vale entonces aclarar los pros y contras que han aparecido.
Ventajas
a. Disminución intensiva del tráfico en las carreteras.
b. Reducción masiva de muertes en accidentes de tránsito por fallas humanas.
c. Una nueva forma de ayudar a las personas de avanzada edad y discapacitados, quienes tendrán acceso a una movilización como cualquier otra persona
d. Podría dar lugar a la aparición de nuevas empresas y sectores completos que ahora mismo ni siquiera podríamos imaginar.
Desventajas
a. Al establecer un sistema de intercambio de datos entre vehículos, la privacidad de los usuarios podría verse comprometida y ser usada desfavorablemente por terceros. [16]
b. La transición de toda la organización actual por la que viene resultaría caótica en muchos aspectos, entre ellos una destrucción masiva de empleos, ¡cómo?, se debe pensar por ejemplo en los miles de compañías de taxistas que luego de esta implementación resultarían desocupados, y no solo ellos Los camiones, los autobuses, las excavadoras, las furgonetas de reparto. Los conductores profesionales desaparecerían en todos y en otros sectores relacionados. [8]
c. Los mismos fabricantes tradicionales como Ford, Toyota o General Motors podrían ver perjudicadas sus ganancias frente a las empresas digitales que hasta ahora llevan la delantera.
d. Las industrias auxiliares de vehículos normales como aseguradoras, los parkings, las financieras y demás podrían quedar obsoletas.
e. La producción masiva de este tipo de transporte aun no es posible, por los costos demasiado elevados que implica la tecnología utilizada en ellos, su accesibilidad de autonomía absoluta será posible únicamente en el futuro.
Posibles soluciones
Es claro que toda revolución siempre implica ganancias y pérdidas, ese es el precio de cualquier adelanto, siempre se debe sacrificar algo, sin embargo esto no implica que no se deba pensar cómo se afrontará tales dilemas, habría que pensar primero que la transición se hará de forma gradual y al completarla se habrá modificado todo el sistema económico que impera en la actualidad, desaparecerán fuentes de trabajo sí, pero los nuevos requerimientos impulsaran otros nuevos y las necesidades del futuro requerirán otras industrias y en consecuencia otras formas de trabajo. Respecto a la seguridad informática, muchas de las empresas muchas empresas están fabricando chips para evitar entrada a los sensores de estos vehículos. [16]
La revolución tecnológica va avanzando a pasos agigantados en todos los ámbitos ya sea en medicina, en telecomunicaciones, etc. Especialmente en el campo de los medios de transporte, en este caso el desarrollo tecnológico de los vehículos autónomos el cual poco a poco va ganando un espacio en el mercado de los autos ya que tienen como ventaja en facilitar la movilización de personas que tengan alguna discapacidad o para gente de avanzada edad que presentan varias dificultades especialmente con el sentido de la vista.
[1] El Mundo. (2015, 03 27). Retrieved from http://www.elmundo.es/motor/2015/03/17/550812f7e2704e5d4f8b4585.html
[2] La Nacion. (2015, 04 07). Retrieved from http://www.lanacion.com.ar/1782129-un-auto-sin-chofer-atraveso-estados-unidos-casi-sin-ayuda-humana
[3] Xataka. (n.d.). Retrieved from http://www.xataka.com/automovil/el-coche-autonomo-paises-y-marcas-en-la-carrera-por-el-futuro-del-coche
[4] Hipertextual. (n.d.). Retrieved from http://hipertextual.com/2011/10/inteligencia-artificial-vehiculos-autonomos
[5] CNN espanol. (2015, 08 18). Retrieved from http://cnnespanol.cnn.com/2015/08/18/muertes-por-accidentes-de-trafico-aumentan-en-ee-uu-un-14-en-el-2015/
[6] El tiempo. (n.d.). Retrieved from http://www.eltiempo.com.ec/noticias-cuenca/109845-accidentes-de-transito-principal-causa-de-muerte/
[7] El confidencial. (2016, 06 13). Retrieved from http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2016-06-13/anton-van-zanten-coches-autonomos-control-estabilidad_1215416/
[8] Aratecnia. (n.d.). Retrieved from http://www.aratecnia.es/sistemas-informaticos-en-coches-autonomos/
[9] Xataka ciencia. (n.d.). Retrieved from http://www.xatakaciencia.com/tecnologia/lidar-la-tecnologia-al-servicio-de-la-teledeteccion
[10] Hipertextual. (2016, 03). Retrieved from https://hipertextual.com/2016/03/sensores-lidar
[11] Xataka. (n.d.). Retrieved from http://www.xataka.com/automovil/el-coche-autonomo-paises-y-marcas-en-la-carrera-por-el-futuro-del-coche
[12] Coches sin conductor. (n.d.). Retrieved from http://www.cochesinconductor.com/2014/12/como-funcionan-los-coches-autonomos/
[13] Cnet. (n.d.). Retrieved from http://www.cnet.com/es/noticias/google-sitio-web-autos-autonomos/
[14] Inhabit. (n.d.). Retrieved from http://inhabitat.com/volvo-claims-road-magnets-are-safer-than-cameras-and-gps-systems-for-self-driving-cars/volvo-self-driving-car-3/
[15] The overspill. (2016, 04 01). Retrieved from https://theoverspill.wordpress.com/2016/04/01/start-up-deeper-inside-nest-slower-smartphone-sales-smaller-yahoo-ransomware-spreads-further-and-more/
[16] Soto, J. L. (2015, 07 07). Ecomotor. Retrieved from http://www.eleconomista.es/ecomotor/motor/noticias/6848575/07/15/Miedo-del-coche-autonomo-a-los-hackers-los-ciberataques-amenazan-a-su-seguridad.html
[17] Clarin. (2015, 07 24). Retrieved from http://www.clarin.com/sociedad/gobierno-porteno-presento-manejan-solos_0_1399660201.html
[18] La opinion. (2016, 07 11). Retrieved from http://www.laopinion.com/2015/07/17/audi-avanza-autoconduccion/
[19] La nacion. (22 de 10 de 2014). Obtenido de http://www.lanacion.com.ar/1737417-el-auto-sin-conductor-que-corre-a-240-km-por-hora
[20] La Nacion. (2015, 02 11). Retrieved from http://www.lanacion.com.ar/1767598-gran-bretana-lanza-sus-autos-sin-conductores
Biografías
Nombre: Alexander Vicente Medina Carrión
CI: 1900478239
Fecha de Nacimiento: Loja 5 de agosto de 1994
Desde el año 2000 vivo en la ciudad de Cuenca. Mi instrucción primaria fue en la escuela Cazadores de los Ríos, la secundaria estudie en el Colegio Militar Abdón Calderón. Actualmente estudio la carrera de Ingeniería Electrónica en la Universidad Politécnica Salesiana.
Nombre: Luis Alberto Galarza Aguilar
CI: 0706157716
Fecha de nacimiento: El Oro 13 de agosto de 1994,
Realice mis estudios básicos en la Unidad Educativa Sagrado Corazón de la Ciudad de Piñas, la secundaria estudie en el Colegio 8 de noviembre y en el Colegio Leovigildo Loayza Loayza. Actualmente estudio en la Universidad Politécnica Salesiana en la carrera de Ingeniería Electrónica.
Autor:
Luis Alberto Galarza Aguilar,
Alexander Vicente Medina Carrion.
Universidad Politécnica Salesiana
Cuenca-Ecuador