Edição Setembro 2018

Engane-se quem acha que a condução autónoma não vai ser o futuro e que o carsharing não vai ter a fatia maioritária do mercado automóvel. Hoje em dia é difícil de pensar dessa maneira pois ainda estamos muito fechados numa mentalidade antiga que vigorou durante demasiados anos. A escada tecnológica tem vindo a demonstrar que os degraus estão cada vez mais curtos e mais altos sendo difícil acompanhar o ritmo quase olímpico da subida.
Tudo ganhou algum visibilidade com uma série que ficou famosa nos anos 80, mais conhecida por "Knight Rider" onde o grande protagonista era K.I.T.T. o carro autónomo que falava.

A ideia ficou a marinar durante uns anos, mas sempre com um véu. As marcas começaram a investir no desenvolvimento de tecnologias capazes de interpretar o ambiente circundante e tomar decisões autonomamente. No coração de um carro autónomo residem sistemas, que criam e gerem mapas do ambiente envolvente com base no input recebido dos sensores nele instalados, como por exemplo radares, lidares, câmaras, GPS e sistemas complexos de software.

O objetivo é que este veículos sejam capazes de se deslocar de um ponto para outro, evitando obstáculos e acidentes e estacionando em segurança, sem intervenção humana e para isso é preciso combinar sensores e sistemas de inteligência artificial "copiando" o que se esperaria de um condutor perfeito e infalível.
O software processa e mapeia os inputs recebidos, pondera-os de acordo com o seu nível de inteligência (que inclui regras inegáveis, algoritmos para evitar obstáculos, modelação preditiva, software de identificação/descriminação de objetos) e decide, enviando instruções que os demais componentes executam, determinando por exemplo que o veículo circula a determinada velocidade, toma certa direção, para, arranca ou trava em determinado momento. Quanto mais robusta e evoluída for a inteligência artificial, mais eficaz e eficiente será o veículo autónomo e menor necessidade de controlo humano se justificará.

A Autoridade norte-americana para a segurança rodoviária e de tráfego nacional (National Highway Traffic Safety Administration) definiu 5 níveis de evolução contínua na tecnologia de condução autónoma.
 

Nível 0: Veículo sem qualquer tipo de automação, o condutor tem completo controlo do mesmo.
 

Nível 1: É naturalmente o mais ‘primário’ e é possível encontrar-se já em muitos modelos. Falamos de sistemas de assistência à condução, como, por exemplo, o cruise control adaptativo (o sistema permite ao condutor regular a velocidade e a distância a que quer seguir face ao veículo da frente. Caso não haja qualquer veículo à frente, funciona como o cruise control convencional). Mais que aquilo que oferece, a importância está no facto de marcar o princípio daquilo que se espera vir a ser o futuro, com uma ajuda, ainda que mínima, ao condutor.

Nível 2: Constitui o primeiro e definitivo passo para a condução autónoma. O veículo já permite ao condutor retirar as mãos do volante durante breves momentos, manter-se na faixa de rodagem, ou realizar manobras como estacionar. Um bom exemplo disso é o controlo de estacionamento à distância do Classe E (213), que permite estacionar o veículo estando fora dele, através da utilização de um app que pode ser instalada nos smartphones (ainda não pode ser em todos). Neste nível as câmaras e radares do automóvel monitorizam o meio envolvente para a realização das ações autónomas por parte deste.

Nível 3: O veículo assume maior maturidade no capítulo da autonomia. Aqui o condutor já não precisa de estar 100% focado na estrada e realizar outras tarefas, com o carro a conduzir "sozinho", podendo mudar de faixa, acelerar ou travar, sendo que o condutor poderá ser chamado a intervir a qualquer momento. Este nível requer a utilização de sensores altamente avançados, como scanners laser, sensores ultra-sónicos e sistemas de radares que fazem uma leitura de 360º de tudo o que se passa em torno do veículo.

Nível 4: Apesar de não ser o último nível, é aquele em que o carro já terá total autonomia, a um ponto em que já irá permitir ao condutor, por exemplo, dormir descansadamente enquanto o automóvel o leva ao destino. Porém, o condutor deve estar habilitado para conduzir, podendo assumir a condução em partes específicas do traçado, se necessário. Neste nível os sensores e câmaras fornecem uma informação ainda mais precisa, com uma leitura dos dados em tempo real da área em que se encontra o veículo.

Nível 5: A diferença para o nível anterior é que o condutor deixa de "existir", com o veiculo a assumir total autonomia em todas as situações e passando a ser um transporte de passageiros. O ser humano deixa de precisar de estar habilitado a conduzir. É o futuro! 

Vamos tentar perceber como funcionam cada tecnologia usada para cria o futuro da condução autónoma.

As câmaras multifuncionais são usadas nos veículos para simular a visão humana e ter uma perceção do que se passa na estrada. Hoje em dia os veículos estão carregados de tecnologia de visão que permite uma maior segurança (camara multifuncional stereo) e conforto (camara traseira ou 360 graus).
No inicio era apenas usada uma camara multifuncional o que implicava uma imagem 2D da estrada, perdendo a sensação de profundidade. Atualmente já são usadas duas para se evitar essa falha e conseguir um melhor desempenho na segurança rodoviária, criando uma imagem tridimensional mais aproximada ao que o ser humano consegue criar.
Ao contrário dos outros sensores, podemos tirar partido de uma fácil classificação de objetos e das suas cores o que se revela uma grande vantagem... Podemos identificar sinais de transito, placas de sinalização, guias de faixas na estrada e até peões. Os algoritmos de identificação estão a evoluir rapidamente o que vai contribuir na condução autónoma.

Esta tecnologia já usada pela Daimler há alguns anos tem vindo a ser desenvolvida e melhorada com o objetivo melhorar a segurança rodoviária.
Conhecida da navegação no mar e no ar o radar, Radio Detection And Ranging, envia ondas eletromagnéticas, na frequência das ondas rádio, que quando refletidas podem precisar a que distância está de um determinado objeto e quão rápido este se afasta ou aproxima (efeito de Doppler, para os mais interessados).
Conciliando radares de curto e de longo alcance podemos mapear a que distancia nos encontramos dos veículos que circulam na estrada em tempo real. A distância máxima de alcance pode ir até 250m.
A utilização de vários radares contribui também com a redundância na condução autónoma.   

Este tipo de sensores já é usado massivamente em toda a gama da marca e é normalmente associado ao estacionamento. É verdade que o estacionamento automático tira partido dos mesmos para conseguir fazer uma leitura a curta distância dos obstáculos nas proximidades, mas também durante a condução estes estão em funcionamento para ajudar na criação de um escudo invisível à volta do veículo e que monitoriza os 360 graus circundantes.
A tecnologia usada é uma "imitação" do processo natural de orientação dos morcegos, onde estes enviam ondas sonoras de alta frequência, acima dos 20kHz onde o ser humano deixa de ouvir, e com o eco produzido pela reflecção do som nos objetos conseguem calcular a distancia aos mesmos.
A sua composição é simples e por isso de baixo custo, apenas incorpora um transdutor que alterna entre emissor e recetor das ondas e que calcula a distância a partir da seguinte formula:
 

D = Tempo de viagem da onda x Velocidade do som / 2
 

A Daimler em parceria com a empresa mundialmente conhecida de mapas, Here, tem estado a trabalhar em mapas que se adaptam ao futuro destes tipos de veículos.
Mapas digitais de alta precisão são um fator chave tanto para os sistemas de assistência à condução como para a condução autónoma e por isso estes tem de estar disponíveis em tempo real e de fácil interpretação para todo o hadware do veículo. Para isso a Here disponibiliza os seus mapas numa plataforma de "nuvem" acessível em qualquer lugar e uma arquitetura de camadas para o software priorizar os cenários mais importantes e não sobrecarregar o sistema. 
O conceito assenta numa base de mapas auto-regenerativos, permitindo refletir mudanças dinâmicas, em tempo real. Por exemplo, o veículo vai ser capaz de reconhecer uma faixa cortada a 1km e muda automaticamente ajustando a velocidade respetivamente. Esta informação dada só é possível com a partilha de informação, isto é, esta só vai ser passada porque 5 minutos antes passou lá outro veículo e transmitiu o corte na estrada. A interligação entre veículos também vai ser um dos pontos cruciais que falaremos mais à frente.

Apesar de a Mercedes ter começado relativamente tarde a olhar para este tipo de sensor, as potencialidades são enormes. A parceria com a já famosa empresa de Silicon Valley, Velodyne, perita neste tipo de tecnologia já deu frutos ainda que só na área de desenvolvimento.
O Lidar também conhecido por Light Detection And Ranging, é uma tecnologia ótica de deteção remota que mede propriedades da luz refletida (laser pulsado) de modo a obter a distância e/ou outra informação a respeito um determinado objeto distante.
O sensor emite feixes de laser pulsado, na gama das ondas infravermelhas, que são refletidas, em menos de 1 microssegundo, e recebidas por foto díodos. A distância é calculada com a mesma formula já apresentada. 
Relativamente a uma câmara multifuncional podemos destacar a representação 3D, o esforço computacional menor, uma medição exata e a ausência de ilusões de ótica, por outro lado não consegue classificar objetos nem tem a perceção das cores. Em comparação com um radar podemos dizer que a qualidade e a precisão é muito maior, sendo que o maior problema é com clima adverso (chuva e nevoeiro) ficando este sensor com sérios problemas em criar uma imagem fidedigna do ambiente circundante.
Apesar de tudo, as vantagens são inegáveis e desempenho ainda pode ser melhorado, mas pensamos que o futuro não vai deixar esta tecnologia de parte. 

6. Software - Informação em fração de segundos

Um sistema versátil, redundante e quase à "prova de bala" é necessário para encarar a realidade das estradas. A nível de performance, as unidades tem de estrar preparadas para serem bombardeadas com informação de todos os componentes do sistema e conseguir interpretar em tempo real  simulando quase o sistema sensorial humano. Para ficarmos com uma ideia, se o veículo tivesse apenas uma camara multifuncional a quantidade de informação recolhida ao longo de 1Km poderia ir até 100Gb. Por exemplo, numa viagem Porto - Lisboa tínhamos o equivalente a 30Tb de dados, uma capacidade muito superior a qualquer disco rígido vendido hoje em dia.
Como sabemos os veículos já são compostos por mais sensores, e ai é que está o segredo, pois já percebemos que cada um tem as suas vantagens e desvantagens. O processador recolhe os dados de todos e combina-os para uma melhor perceção do espaço ambiente. Este tem o nome de fusion  e tem o poder de interpretar toda a informação em fração de segundos, o equivalente a um tempo de reação entre 20 e 500 ms, esqueçam os computadores de valores astronómicos para jogos, isto é mesmo outro nível! 
A parceria da Bosch com a Daimler já vem de trás com a ajuda no desenvolvimento de assistentes de segurança e o que aprenderam foi que a redundância é um fator importantíssimo. Todos os sistemas são feitos com inúmeros circuitos em paralelo para o caso de alguma coisa falhar a informação pode fluir por outro caminho, o que é essencial neste tipo de aplicações.

7. Car to X - Rede social dos automóveis 

Desde cedo a Daimler reconheceu o potencial da comunicação entre veículos (Car-to-X ou V2X) e uma possível envolvência na condução autónoma. Como fundador membro do Car 2 Car Communication Consortium continua na busca do desenvolvimento e aperfeiçoamento da rede complexa de comunicação que vai ajudar e facilitar a vida à condução autónoma.
Atualmente este modelo já está implementado em veículos de mais alta gama, com a ideia de ser alargado a todos, em que os veículos podem comunicar e enviar mensagens de avisos para os sistemas online e estes para todos os veículos que circulam na zona, podendo assim estes adaptar a sua condução e trajetória.

Resumindo, penso que é evidente que o futuro vai ser promissor e que vamos "saltar" de nível em nível provavelmente mais rápido do que esperamos. As tecnologias apresentadas tem todas os seus pontos fortes e fracos mas em conjunto vamos conseguir que virtualmente sejam o nosso chauffeur...