Samochód przewidzi ruch kierownicą dzięki niezwykłemu odkryciu Szwedów

Naukowcom ze Szwecji udało się rozwikłać zagadkę, której w badaniach ruchu drogowego nie udawało się wyjaśnić od 70 lat. Droga do jeszcze lepszych technologii wspomagających prowadzenie samochodów otwarta – uważają w Chalmers University of Technology

Szwedzcy naukowcy dzięki badaniu opracowali model matematyczny, dzięki któremu można rozpoznać, jak mocno kierowca chce skręcić koła pojazdu już w momencie zaczynania ruchu kierownicą. Fot. rgbstock.com

Dla branży samochodowej szwedzkie badanie może być jednym z ważniejszych od lat. Bo jest jak spełnienie snu każdego działu bezpieczeństwa koncernu samochodowego – móc zbudować system, który nie tyle skoryguje złą decyzję kierowcy, ale będzie jej zapobiegał, bo jest w stanie przewidzieć, co kierowca zrobi. Science fiction? Jeszcze tak. Ale odkrycie Chalmers University of Technology to wielki krok do zamienienia tych marzeń w realne rozwiązania.
– Model, który opracowaliśmy, umożliwia przewidzenie, co kierowca zamierza zrobić z kierownicą, zanim to wykona – mówi Ola Benderius, naukowiec z Chalmers. – Możliwym jest przewidzenie, jak mocno kierowca zamierza skręcić koła pojazdu już w momencie, gdy zaczyna ruch kierownicą. To jak patrzenie w przyszłość – dodaje.

Niewytłumaczalne ruchy kierownicą

Żeby wytłumaczyć, co dokładnie udało się skandynawskim badaczom, trzeba cofnąć się o 70 lat. A dokładnie do roku 1947, w którym znany brytyjski badacz Arnold Tustin opracował pierwszy model tego, jak osoba kierująca pojazdem prowadzi go do wybranego celu. Zidentyfikował ciągłe i linearne zachowanie. To zachowanie znane jest jako „tracking within control theory”.

Jednak teoria nie do końca opisywała rzeczywistość. Bo gdy przyglądano się rzeczywistym zachowaniom kierowców, to naprowadzanie kierownicą na cel – czyli jazdę po określonej trasie – nie zawsze okazywało się takie linearne. Kierowcy wykonują bowiem czasem nieskoordynowane ruchy kierownicą, które nijak mają się do przewidywania dalszego toru jazdy. Tustin dostrzegał te odchylenia od normy. Ale ich wyjaśnienie nie było znane. Aż do dziś.

Olśnienie przyszło w szpitalu

Ola Benderius i drugi badacz z Chalmers – Gustav Markkula wpadli na wyjaśnienie tej zagadki podczas wykładu dotyczącego procesów neuropoznawczych w szpitalu uniwersyteckim Sahlgrenska. Wykład dotyczył behawioralnej teorii osiągnięć i skupiał się na podstawowych zachowaniach ludzi dążących do czegoś.

Dzięki badaniom ludzkich zachowań wiadomo bowiem, że gdy chcemy przenieść rękę z punktu A do punktu B to szybkość wykonywanego ruchu jest związana z odległością tych dwóch punktów. Krótko mówiąc – im dłuższy dystans musi pokonać nasza ręka, tym ruch jest szybszy. Interesujący efekt tego naturalnego zachowania jest taki, że czas sięgnięcia do celu staje się taki sam, niezależnie od dystansu.
– Natychmiast rozpoznaliśmy tę zależność w mierzonych przez nas sygnałach kierowania – mówi Benderius. I dodaje, że po tym olśnieniu zaczęli się zastanawiać, czy to możliwe, że ten ludzki odruch wpływa też na to, jak sterujemy samochodem.

Tysiąc godzin danych z samochodów i ciężarówek pod lupą

Z tą ideą w głowie szwedzcy badacze prześledzili dane z ponad tysiąc godzin jazdy samochodów osobowych i ciężarowych. Znaleźli w nich 1,3 mln korekt dokonywanych podczas kierowania. Okazało się, że 95 proc. z nich jest zbieżne z teorią osiągnięć. Benderius i Markkula odkryli, że kierowanie nie jest linearnym śledzeniem drogi przez kierowcę, ale jest raczej obracaniem kierownicy przez kierowcę według specyficznego wzoru związanego z teorią osiągnięć.
– Byliśmy w stanie wykorzystać tę teorię do wyjaśnienia tego, czego naukowcom nie udawało się rozwiązać od dawna – mówi Ola Benderius. – To była odpowiedź na niewytłumaczalne wcześniej zniekształcenia danych dotyczących kierowania pojazdami.

Przyszłość – czyli matematyka za kierownicą

Dzięki temu odkryciu Benderius był w stanie opracować matematyczny model, który może wyjaśnić wiele zachowań obserwowanych podczas kierowania samochodem. A to oznacza, że reakcje kierowcy na różne sytuacje da się przewidywać. Szwedzki badacz nie ma wątpliwości, że jego odkrycie będzie miało wpływ na całą dziedzinę badawczą.
– Może kompletnie zmienić to, jak traktujemy ludzką kontrolę pojazdów i maszyn – uważa Ola Benderius. – Mam nadzieję i wierzę w to, że wielu naukowców zacznie wykorzystywać te wyniki i zacznie myśleć w nowy sposób. To może popchnąć dziedzinę badawczą w zupełnie innym kierunku.

red

źródło: Evidence for a fundamental property of steering, Ola Benderius, Gustav Markkula, 2014