Tiede 2/04, Risto Kaivola

Älykäs auto korjaa kuljettajan virheitä

Huolimaton kuljettaja on iso riski liikenteessä. Uhkaavat tilanteet vähentynevät, kun autot oppivat puuttumaan vaarallisen tuntuiseen menoon.

Kuljettajan väsymys, väärä ajolinja, vaarallinen liukkaus tai toinen auto liian lähellä – kaikkiin näihin auto voi jo lähitulevaisuudessa reagoida itsenäisesti. Kuljettajan jättäytyminen kokonaan matkustajaksi on mahdollista parinkymmenen vuoden kuluessa. Ainakin tekniikan puolesta, asiantuntijat uskovat. Autotehtaiden kanta on epäilevämpi: kuka ostaa autoja, joita ei voi ohjata?

Tutkii tietä, kuskia ja itseään

Tulevaisuuden auto tarkkailee tietä, liikennettä ja kuljettajaa. Konenäkö löytää kaistaviivat ja tunnistaa liikennemerkit ja jalankulkijat. Radio- ja lasertutkilla auto havaitsee esteet ja muiden liikkujien nopeudet ja suunnat.
Auton tietokone yhdistelee eri laitteiden keräämiä tietoja. Jos esimerkiksi pyöristä laskettu vauhti poikkeaa peräkkäisten paikannustietojen antamasta vauhdista, ero voi johtua liukkaudesta. Myös ratin liikkeitä voidaan verrata auton kulkusuuntaan ja lähellä olijoiden liikeratoihin. Jos kuskin ohjausliikkeet ovat vähentyneet, hänen tarkkaavaisuutensa on todennäköisesti herpaantunut.
Elektroniikka ja anturointi ovat tulevaisuudessa olennainen osa itse autoakin, sillä se tarkkailee myös omaa kuntoaan. Sen laitteet ja osat kertovat, koska ne alkavat olla tiensä päässä, esimerkiksi ovatko renkaat kunnossa tai pitääkö iskunvaimennusta tai jarruja korjata.

Jarrut tärkeä seurattava

Pyöräanturit kertovat jarruja ohjaavalle tietokoneelle, millä nopeudella kukin pyörä pyörii. Lisäksi tietokone tietää koko auton vauhdin ja sen, minkä verran jarrua on poljettu. Se myös tunnustelee, onko kuljettaja paniikissa survaissut jarrupolkimen nopeasti pohjaan.

Kaiken tämän perusteella jarrujen ohjausjärjestelmä päättää monta kertaa sekunnissa, minkä verran jarrutustehoa kukin pyörä saa käyttöönsä. Tulevaisuudessa paniikkijarrutus voi laueta automaattisesti, jos törmäys on lähellä eikä kuljettaja ole piitannut järjestelmän aiemmista ilmoituksista ja varoituksista.
Jarrujen ohjausjärjestelmää käytetään myös tarkkailemaan pitoa ja auttamaan kaarreajoa. Vetävien pyörien nopeuserot varoittavat liukkaudesta jo ennen kuin tarkinkaan kuski tuntee sen pakaroissaan. Kaarteessa sisäpuolen pyörien pieni jarrutus auttaa autoa kääntymään, jos kaartaminen ei muuten ole tarpeeksi nopeaa.

Kone tunnistaa väsymyksen

Väsymys ilmenee monin pienin merkein haukotteluna ja tarkkaavaisuuden puutteena. Kone voi oppia näkemään, milloin kuljettaja on väsynyt tai nukahtamaisillaan.

Väsyneellä ihmisellä silmien liikkeet hidastuvat toveiksi. Kasvokuvasta silmät on melko helppo erottaa kuvantunnistuksella. Valkuainen, iiris ja pupilli löytyvät nykytekniikalla liikkuvastakin kuvasta. Sitten vain lasketaan luomien alhaalla oloa ja räpyttelyn taajuutta ja kestoa. Kun silmäluomien nousut hidastuvat, auto säätää lämmön pienemmälle, laittaa radion kovalle tai äärimmäisessä tapauksessa panee summerin rääkäisemään.

Luotettavaksi on osoittautunut myös kuljettajan asennon tarkkailu: nukahtava ei juuri liiku. Ohjausliikkeiden väheneminen paljastaa, että kuski on uinahtamassa. Kuljettajan väsymyksestä voi kertoa myös se, että auto alkaa lähestyä ajokaistan reunaa.

Hitaus hankalampi pala

Väsymyksen tunnistus onnistuu nykyään luotettavasti yhdeksässä tapauksessa kymmenestä. Vääriä hälytyksiä tulee silti vielä liikaa.
Nukahtaminen on vain osa ongelmaa, koska jo sitä ennen väsyneen ihmisen tarkkaamattomuus ja hitaat ratkaisut ovat liikenteessä vaarallisia. Tavoitteena on etsiä kolaririskiin liittyviä tekijöitä kuljettajan käytöksestä jo ennen nukahtamista.

Aivosähkökäyrä voisi antaa vireystilasta paljon luotettavaa tietoa. Sen mittaaminen auton sähkölaitteiden keskellä kuljettajaa häiritsemättä voi kuitenkin olla liian vaikea pala mille tahansa tulevaisuudenkin mittalaitteistolle.

Tietoja tilanteen mukaan

Tien päällä oltaessa tarkkaavaisuuden pitäisi kohdistua koko ajan liikenteeseen. Pienikin herpaantuminen voi olla kohtalokas – eikä siihen tarvita isoakaan häiriötä. Puhelimen soiminen riittää. Vaikka puhelimeen ei vastaisikaan, ärsyke on voimakas ja saa useimmat vaistomaisesti vilkaisemaan, kuka soittaa.

Tulevaisuuden auto tarkkailee myös puhelinta. Kun autossa on tunnistimet esimerkiksi ohjaukselle, polkimien liikkeille ja kaistaviivojen ylitykselle, järjestelmä voidaan opettaa viivyttämään puhelimen soimista, kunnes kolarivaara on pienempi. Samaan tapaan automaattinen reitinopastus voi myöhentää ilmoitusta tärkeästä risteyksestä, ja myös muu toisarvoinen tieto saa odottaa tilanteen rauhoittumista.

Jalankulkijat iso haaste

Me osaamme helposti hahmottaa ihmisen ja erottaa hänet liikkeessä ja levossa. Tunnistamme vartalon, kädet, jalat ja pään asennosta ja vaatetuksesta riippumatta.

Hahmotamme ruumiinosat, vaikka hihat olisivat eri väriä kuin liivi, ja riippumatta siitä, onko päällä hame, shortsit vai pitkät housut ja onko päässä lakki, parin millin sänkitukka vai vapaana hulmuava heviletti. Me myös tunnistamme ihmisen, oli hänen pituutensa mikä tahansa. Me siis tunnistamme myös lapset.

Kaiken tämän opettaminen koneelle ei ole helppoa mutta mahdollisuuksien rajoissa. Automaattinen, nopea ja luotettava jalankulkijoiden tunnistus parantaisi kaupunkien liikenneturvallisuutta.

Kuljettajalla viimeinen sana

Parinkymmen vuoden päästä auto kykenee toimimaan täysin itsenäisesti. Kaupunkiruuhkassa tai moottoritiellä automatiikka huolehtii kaikesta. Automatiikka on kuitenkin pelkän avustajan roolissa, kun kuljettaja niin haluaa, ja joka tapauksessa sivuteillä kuljettaja on edelleen se, joka päättää.

Kuljettaja voi ottaa komennon itselleen koska tahansa. Isoveli saattaa tietysti valvoa nykyistä paremmin. Sakkolappu tulee kotiin tai suoraveloitukseen, jos paikannusjärjestelmä ilmoittaa kuljettajan ylinopeuksista. Sama paikannusjärjestelmä toki tekee autovarkaan elämästä nykyistä monimutkaisempaa.

Risto Kaivola on tekniikan lisensiaatti ja tutkimusinsinööri.
Artikkeli perustuu pääosin VTT:n erikoistutkijan, fil. tri Tapani Mäkisen haastatteluun sekä esitelmiin, jotka tri Roberto Montanar (Fiat) ja tekn. tri Horst Wunderlich (DaimlerChrysler) pitivät VTT:n Vision of a Future Car -seminaarissa viime marraskuussa.

[sivun alkuun] [sisällys] [etusivu]