Ritva voisi olla tavallinen toimistotyöläinen 2030-luvun Helsingissä, jossa uudenlaiset robottiautoja välittävät kyytipalvelut ovat alkaneet korvata yksityisautoilua. Kyse ei ole tieteisfiktiosta vaan varteenotettavasta tulevaisuudenkuvasta, jota yritykset ja yhteiskunnat hamuilevat jo kovaa vauhtia.
Autonomisista eli itsestään ajavista autoista on puhuttu jo sata vuotta. Kuitenkin vasta viime vuosina teknologian kehitys on herätellyt varovaista uskoa siihen, että ehkä auto voisi todella ajaa ilman kuljettajaa tieliikenteessä.
Itse asiassa näemme automatiikan lisääntymistä perinteisissäkin autoissa: esimerkiksi mukautuva vakionopeudensäädin, aktiivinen kaistavahti ja automaattinen hätäjarrutusjärjestelmä tekevät autoista yhä omatoimisempia olematta kuitenkaan ”autonomisia”.
Suomi haluaa automaattisten autojen testauksen edelläkävijäksi: liikenteen turvallisuusvirasto Trafi on myöntänyt reilun kahden vuoden aikana yhteensä kahdeksan autonomisten autojen testilupaa yleisille teille.
”Asiantuntijat puhuvat mieluiten automaattisista autoista autonomisten sijaan. Tämä siksi, että autonomia tarkoittaa lähtökohtaisesti sitä, että ajoneuvo selviää ilman mitään ulkoista apua itsenäisesti eli autonomisesti”, sanoo johtava asiantuntija Eetu Pilli-Sihvola Trafista.
”Automaatio taas on laajempi käsite, jossa autoon voi tulla tietoa myös auton ulkopuolelta, esimerkiksi satelliittipaikannuksesta, muilta ajoneuvoilta tai taustapalvelimelta.”
Automatiikan taso vaihtelee. Kuusiportaisella asteikolla (0–5) Suomessa on testattu autoissa korkeimmillaan tasojen 3–4 automatiikkaa. Se ei kuitenkaan tarkoita, että ajoneuvot itse todella olisivat tällä tasolla.
Tasot perustuvat yhdysvaltalaisen autoalan standardointijärjestö SAE:n luokitteluun, jota käytetään maailmalla yleisesti. Markkinointipuheissa kuulee joskus väitettävän, että sen ja sen valmistajan auto on saavuttanut tason 3 tai 4 automaation.
Esimerkiksi Audi kertoi viime vuonna, että sen uusi A8 saavuttaisi tason kolme, mutta käytännössä se toimii tällä tasolla vain tietyissä olosuhteissa. Teslan autopilottikin on sinänsä raakile, että kuljettajan pitää olla jatkuvasti valmis tarttumaan rattiin. SAE:n luokittelun sanamuotoilu antaa tulkinnan varaa: jo kolmostasolla kuljettajan pitäisi voida lukea sanomalehteä. Tasolla 4 auton pitäisi olla jo niin itsenäinen, että kuljettaja voisi ottaa turvallisesti nokoset.
Asteikko on autolle vaativa. Vertailun vuoksi rinnastus tieteisfiktioon: Ritari Ässän Kitt-auto oli ehkä tasoa 4. Tiukimmissa paikoissa sekin luovutti ohjat ihmiselle.
”Usein oletetaan, että tason 3 ajoneuvo liikkuisi jo varsin automaattisesti ilman valvontaa. Se on yksi keskeisiä väärinymmärryksiä”, Pilli-Sihvola sanoo.
Mitä nämä tasot ovat ja millainen automatiikka voisi tehdä autosta aidosti autonomisen eli itsenäisesti ajavan? HS:n esittelee Pilli-Sihvolan sekä Traficonissa työskentelevän Risto Kulmalan avulla, kuinka autonomiset autot oikein toimivat.
Taso 0
Ei automaatiota
Tavallinen suomalainen ajaa autoaan käytännössä itse, eikä vanhemmissa malleissa ole ehkä yhtään automaatiota. Ohjaus, havainnointi ja kaikki muu ajamiseen liittyvä on ihmisen käsipeliä. Vakionopeudensäädin auttaa pitämään halutun nopeuden, mutta kuljettajan pitää lukea liikennettä ja hidastaa tarpeen tullen. Myös suunnistuksesta vastaa ihminen, jolloin radion ruuhkavaroitukset voivat auttaa reitin valinnassa.
Taso 1
Vähäinen apu
Nykyautoilijalle tutkaa hyödyntävät mukautuvat vakionopeudensäätimet ja varoittavat kaistavahdit ovat tutuimpia ajamista avustavia järjestelmiä. Avustimet siis havainnoivat ympäristöään. Animaatiossa auto nostaa nopeutta itse, kun edessä oleva hidastelija väistyy. Auto ei käytännössä aja itse, ja esimerkiksi ramppiin nousemisesta vastaa kuljettaja.
Tämän tason avustimia voi kuitenkin verrata lähinnä epäluuloiseen kanssamatkustajaan, joka neuvoo kuljettajaa: ”Hidasta”, ”älä aja keskiviivalla”, ”muista turvaväli”.
Taso 2
Kädet irti, silmät auki
Avustimet, kuten mukautuva vakionopeudensäädin ja kameroita hyödyntävä aktiivinen kaistavahti, voivat yhteispelillä ohjata autoa pitkänkin aikaa omalla kaistallaan, jos ajo-olosuhteet ovat hyvät ja ennakoitavat. Kun hämärä tai sade sumentaa kaistaviivat tai kun autoa uhkaa vaara, avustimien rajat tulevat vastaan: ne eivät näe esimerkiksi kelirikkoja, tielle valunutta öljyä tai tietä ylittäviä hirviä.
Moottoritielläkin kuljettajan täytyy yhä koko ajan tarkkailla ympäristöä ja olosuhteita ja olla koko ajan valmis ottamaan ohjat.
Taso 3
Kädet irti, katse irti
Kun auton ”näköä” parannetaan lisää esimerkiksi laserkeilaimella, tarkalla karttapaikannuksella ja parhaimmassa tapauksessa ulkoa syötetyn tiesäätiedon avulla, hyvällä ajotietokoneella auto kykenee jo hyvin itsenäiseen ajoon. Se osaa ohitella muita ajoneuvoja, lukea liikennemerkkejä ja pysähtyä liikennevaloihin.
Kaikissa tilanteissa auto ei silti enää pärjää, jos esimerkiksi keliolosuhteet ovat huonot tai ajoympäristö muuttuu monimutkaiseksi esimerkiksi taajamassa. Kuljettajan täytyy koko ajan olla valmis ottamaan auto hallintaansa, kun auto niin pyytää: valmistajasta riippuen esimerkiksi viiden tai kymmenen sekunnin aikana. Senkin jälkeen avustimet voivat toki auttaa esimerkiksi liikennevalojen näkemisessä ja muiden tiellä liikkujien havaitsemisessa.
Kärjistäen voisi sanoa, että auto ajaa omatoimisesti vain, kun kaikki on hyvin sellaisella tiellä, mille se on suunniteltu. Ei pidä siis kuvitella, että järjestelmä toimisi yhtä hyvin kaikkialla. Tässä tapauksessa siis moottoritiepilotti toimii hyvin vain moottoritiellä.
Taso 4
Kädet irti, katse irti, mieli irti
Olemassa olevalla teknologialla aiempaa kehittyneempi ajotietokone pystyy jo lähes mihin tahansa tavanomaiseen liikennesuoritteeseen. Se väistää tasa-arvoisissa risteyksissä, noudattaa liikennevaloja ja liikennemerkkejä ja suunnistaa itse läpi pimenevän kaupungin. Toisin kuin aiemmin, kuljettajan herpaantumatonta huomiota ei enää tarvita.
Yllätyksistä auto ei tosin pidä. Jos ajokaistalle ilmestyy tietyömaa, jota ei ole merkitty karttaan, auto saattaa joutua pyytämään apua kuljettajalta. Ihmisen etuna on yhä kyky soveltaa.
Kehittynytkin autopilotti soveltaa tiettyjä sääntöjä. Kaoottisessa tilanteessa säännöt eivät enää tarjoa ratkaisua, joten autopilotti joutuu nöyrtymään ja herättämään kuljettajan, jos hän on vaikkapa nokosilla. Ymmällään oleva autopilotti voi myös pysähtyä tiealueen reunaan turvalliseksi katsomaansa paikkaan.
Taso 5
Ratti irti, kaikki irti
Tasolla viisi auto selviää itsenäisesti jo aivan kaikesta, eikä siinä ole välttämättä enää edes rattia. Auto havaitsee ruuhkan jo kaukaa, jolloin auto valitsee itse nopeamman reitin, jolla se väistelee onnistuneesti tiellä olevia ennakoimattomia esteitä.
Tässä vaiheessa auton ajotietokone on jo etevämpi kuljettaja kuin ihminen, jolle ei käytännössä ole enää mitään tarvetta kuljettajana.
Ehkäpä joskus tulevaisuudessa auto saa muilta autoilta ja tiestöön kytketyistä lähettimistä reaaliajassa tietoa siitä, mitä tiellä tapahtuu. Parhaassa tilanteessa kaikki liikenteessä olevat autot ajavat ilman ihmiskuljettajaa, jolloin ne pystyvät ennakoimaan toistensa liikkeet.
Silloin liikennevaloille ei enää ole tarvetta, vaan autot ajavat risteyksiin vetoketjuna. Turvavälit pienenevät, ajonopeudet kasvavat, matka-ajat lyhenevät, liikenne sujuvoituu, ruuhkat vähenevät ja mikä tärkeintä: valtaosa liikenneonnettomuuksista jää historiaan.
Täysin itsenäinen ajaminen – tilanne, jossa auto pärjää yksin tilanteessa kuin tilanteessa – on toistaiseksi läsnä lähinnä teknologiasanansaattajien puheissa.
Teknologia kyllä kehittyy nopeasti, mutta vastoinkäymiset ovat lisänneet epäilyjä: maaliskuussa teknologiayritys Uberin itsestään ajava auto törmäsi Arizonan Tempessä pimeää tietä ylittäneeseen jalankulkijaan, joka kuoli myöhemmin sairaalassa.
Auton anturit kyllä tunnistivat ihmisen, mutta järjestelmä ei osannut tulkita antureiden välittämää tietoa riittävän tarkasti riittävän nopeasti. Tapauksen vuoksi Uber keskeytti automaattisten autojen testaamisen Pohjois-Amerikassa, ja huolestuneet ihmiset vaativat lisää sääntelyä.
Kysymys, johon ennen pitkään pitää vastata Suomessakin, kuuluu: ovatko ihmiset valmiita antaa robottien päättää elämästä ja kuolemasta?
Toisaalta:
”Eettiset ongelmat, kuten ’ajaako auto rotkoon vai lapsen yli’, korostuvat julkisessa keskustelussa hieman liikaa, koska oikeasti ei päästä eikä edes kannata pyrkiä tilanteeseen, jossa tuollainen noin selkeästi binäärinen päätös jouduttaisiin tekemään”, Trafin Pilli-Sihvola sanoo.
”Pitäisi olla täysin varmasti tiedossa molempien päätösten seuraukset. Samoin vaihtoehtoja on aina lähes ääretön määrä: esimerkiksi kone voi kääntää ajoneuvoa 0,1 astetta suuntaan tai toiseen, hidastaa tai kaasuttaa 0,1 km/h ja arvioida taas tilanteen uudestaan.”
Pilli-Sihvolan mukaan päätöksenteko on paljon maanläheisempää kuin mitä ”näissä filosofisissa valintaongelmissa” maalaillaan.
Erilaisia kokeiluja on toki ollut paljon: Uberin ohella Googlen autot ovat ajaneet itsestään jo yli 16 miljoonaa kilometriä ja jopa Helsingin Hernesaaressa ja Espoon Otaniemessä robottibussit ovat ajelleet esiohjelmoituja reittejä.
Kesällä itsestään ajavan auton kyytiin pääsi myös tavallinen kaupunkilainen. Pikkuruinen, tason neljä automatiikkaan tietyissä tilanteissa kykenevä Renault Twizy liikennöi muun liikenteen seassa Vantaan Kivistössä. Miten auto näki ympärilleen ja kuinka auto pärjäsi? Katso video.
Autot muodostavat yhä tarkemman kuvan ympäristöstään muun muassa tutkien, kameroiden ja lasereiden avulla. Samalla autot myös alkavat keskustella toistensa ja tiestön kanssa vaihtamalla tietoja esimerkiksi muiden autojen nopeudesta, liikennevaloista, ajo-olosuhteista ja tietöistä. GPS:n ja liikennemerkkien tunnistusohjelmien avulla autot huomaavat muun muassa nopeusrajoitukset.
Googlen itsestään ajavien autojen prototyypeissä on hyödynnetty myös ääniaaltoja. Googlen nykykonsepti Waymo havainnoi ympäristöään ja kaikkea tiellä olevaa liikettä 360 asteen kamerallaan jopa kolmensadan metrin päähän.
Waymo ja Uberin itseajava auto käyttävät ympäristönsä havainnointiin optista tutkaa eli lidaria, tutkaa ja huipputarkkoja kameroita. Laitteisto on asennettu suuriin pömpeleihin autojen katoille.
Lidarin avulla auto lähettää ympäristöönsä miljoonia lasersäteitä sekunnissa ja muodostaa kuvan ympäristöstään. Tutka mittaa, kuinka kaukana mikin esine ympäristössä on ja kuinka nopeasti ne liikkuvat. Kamerat puolestaan tunnistavat visuaalisia ärsykkeitä, kuten liikennevaloja ja liikennemerkkejä.
Pääkaupunkiseudulla operoiva robottibussikin havainnoi ympäristöään neljällä sen katteiden kulmiin asetetulla lasertunnistimella. Jos se havaitsee jotakin edessään, auto joko pysähtyy tai hidastaa tilanteen mukaan. Se ei siis kykene esimerkiksi kiertämään estettä. Robottibussille on myös opetettu tietty reitti, jota se ajaa gps-paikantimen avulla. Auto ei voi poiketa esiopetetulta reitiltä.
Autot näkevät tietyissä tilanteissa siis jo nyt pidemmälle ja paremmin kuin ihmiskuski. Vielä on parantamisen varaa, mutta tutkimusmaailmassa hahmotellaan jo, kuinka auto näkisi kulmien taakse: Stanfordin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt uudenlaisen laserpohjaiset järjestelmän, joka näkee kulmien taakse kimmottamalla lasersäteitä sivuille edessä olevista esineistä.
”Tehokkaimminhan katvealueiden havainnointi onnistuisi sillä, että autot lähettäisivät ympärilleen säännöllisesti viestiä sijainnistaan, nopeudestaan ja suunnastaan. Euroopassa ja Yhdysvalloissa tällaista on tulossa uusiin autoihin näillä näkyvin vuonna 2019”, Pilli-Sihvola sanoo.
”Tämä ei sinänsä liity mihinkään tiettyyn automaatiotasoon vaan voisi olla vaikka nollatason autoissa mukana kuskia infoamassa ja varoittamassa.”
Ensiaskelten sijasta teknologia suorastaan jo harppoo eteenpäin. Auto kuroo kaulaa ihmiskuljettajaan.