Robottiautot tulevaisuuden liikkumismuoto

Se fiilis, kun auto liikkuu ilman kuljettajaa, autosta tulee inhimillinen ja sille alkaa jopa jutella. Tuleeko itsestään liikkuvista ajoneuvoista piankin arkipäivää, hyppäämmekö jo lähitulevaisuudessa robottiauton kyytiin?

VTT järjesti toukokuussa asiakastilaisuuden, jossa pääsi kokemaan aidosti, miltä tulevaisuuden liikkuminen tuntuu, kun autolla ei ole kuljettajaa. Demotilanteessa mukana oli ”turvamies”, mutta hänen tehtäväkseen jäi vain seurata robottiauton toimintaa. Ihmistä tarvitaan kuitenkin tekemään päätökset ajoneuvon toiminnasta, mutta ne päätökset on ennalta ohjelmoitu ajoneuvon sisään ikään kuin lakikirjaksi siihen, miten kussakin tilanteessa tulee toimia. Tuosta kevätpäivästä on kulunut jo tovi ja myös lakitekstin määrä parivaljakon Marilynin & Martin sisällä on kasvanut. Kesäkuun 27. päivä saavutettiin seuraava virstanpylväs, kun kihlaparin mykkäkoulu päättyi ja autot alkoivat vaihtaa ITS G5 -kommunikointikanavan kautta tietoja keskinäisestä sijainnistaan ja väistellä toisiaan. Pariskunnan väliset pusut ovatkin kiellettyjä, sillä niiden hinta olisi aina yli 15 000 euroa.

Matti Kutila VTT

Marilyn- & Martti-robottiautot ovat meille konkreettisesti osoittaneet, että tulevien sukupolviemme autoilu voi olla ja tuleekin olemaan erilaista kuin se, mihin me olemme tottuneet. Nykyajan nuoriso käyttää tietotekniikkaa toisella tavalla hyödykseen kuin me, joilla ensimmäinen tietokone oli lähinnä pelaamista varten hankittu legendaarinen Commodore 64. Autoja on nyt ja tulevaisuudessa, mutta niitä käytetään eri tavalla – ne ovat tehokas liikkumismuoto, jonka nuorison tietotekniset taidot, rohkeus ja saatavilla olevat ICT-palvelut integroivat osaksi liikennejärjestelmää. Automaatio sallii myös sen, että kuljettajasta tulee matkustaja.

Matti Kutila VTT

Täysautomaatiota saamme vielä odottaa

Eipä vuonna 1992 ensimmäistä autoa (Skoda 120 LS) ajaessani tullut edes mieleen, että ehkäpä 20 vuotta myöhemmin autoni myös parkkeeraa automaattisesti, kuten nykyinen autoni (Volkswagen Touran) tekee. Samoin poikani tulevat muistelemaan 20 – 30 vuoden kuluttua, että iskä joskus ajoi autoa jopa kaupungissa, jossa vilisti jalankulkijoita ja jolloin piti itse huolehtia jarruttamisesta punaiseen valoon – voi miten tehotonta ja turvatonta.

Kun itse tulin 18 vuoden ikään, oli itsestään selvää, että pitää ajaa ajokortti ja saada oma auto. Pojillani ei ehkä ole samaa käsitystä, vaan auton voi myös vuokrata tai jakaa, kunhan pääsee liikkumaan – liikkuminen on siis tärkeämpää kuin itse omistaminen. Ajoluvan he varmaankin suorittavat, mutta todennäköisesti autokoulu on toisenlainen kuin minulla, jolloin suurin haaste oli Forssan sairaalan tasa-arvoisen risteyksen muistaminen ja liikennemerkkien ulkoa opettelu. Pojat joutunevat ihmettelemään, miten varotoimenpiteitä pitää ottaa huomioon, kun automaatiojärjestelmä autossa käynnistetään ja mitä tietotekniset statusviestit tarkoittavat.

Matti Kutila VTT

Vaikka vahvasti uskon automaation tulemiseen liikenteessä, niin en usko, että se yhtenä kauniina vuonna muuttaa liikennejärjestelmät. Tämä tapahtuu normaalin tekniikan evoluutiopolun kautta, jossa osa-alue, funktio ja alue kerrallaan automaatio murtautuu osaksi ajamista – paino sanalla osaksi. Täysautomaatiota 24/7 kaikkialla, kaikissa keliolosuhteissa ja kaikkien saatavilla, on vielä 20 – 30 vuoden päässä tulevaisuudessa, mutta siihen kehitys menee – sitä en lainkaan epäile. On kiva olla osa sitä joukkoa, joka on tätä muutosta viemässä eteenpäin ja vieläpä kuskin penkillä yhdessä maailmanluokan kollegojen – VTT RobotCar Crew’n – kanssa.

 

Matti Kutila_Citroen_01072016

Matti Kutila
Automaattiset ajoneuvot -tutkimustiimin vetäjä
Twitter: @matti_kutila

Uudesta nousee mahdollisuus ja uhka – Miksi robottiautoilta vaaditaan enemmän kuin ihmisiltä?

Uuteen teknologiaan ja uusiin toimintamalleihin liittyy uusia mahdollisuuksia, mutta myös uusia riskejä. Uusia riskejä pitää tarkastella eri tavalla kuin vanhoja tuttuja. Otetaan nyt esimerkiksi robottiautot.

riskienhallinta

“Googlen itseohjautuva auto törmäsi bussiin – ensimmäinen robottiauton aiheuttama kolari?” , “Ensimmäinen kuolonuhri – Robottiauto tappoi kuljettajansa, viranomaiset etsivät syyllistä” , “Teslan itseajavan auton kuljettaja kuoli kolarissa Floridassa – kyseessä ehkä ensimmäinen onnettomuus laatuaan“, ”Googlen robottiauto pahassa kolarissa”. Robottiautojen ajamat onnettomuudet ovat suuria uutisia. Siksikö että ne ovat merkittävä uhka liikenneturvallisuudelle? Enemmän kuitenkin siksi, että robottiautojen onnettomuudet ovat harvinaisia. Ja ennen kaikkea siksi, että kaikki uusi, mikä ei ole omassa hallinnassa koetaan erityisen uhkaavaksi. Auto on myös aihe, joka vahvasti herättää etenkin miesten intohimoja ja mielipiteitä tässä ”maailman nopeimmassa kansassa”. Oma auto on monelle paljon muutakin kuin tapa siirtyä paikasta toiseen.

Toki robottiautoja on liikenteessä vielä vähän, mutta esimerkiksi Teslan ilmoituksen mukaan heidän autonsa ovat ajaneet automaattiohjauksella liikenteessä 210 miljoonaa kilometriä ilman vahinkoja ennen tuota edellä mainittua onnettomuutta. Kuka meistä ihmiskuljettajista voi kehua pystyneensä samaan? Robottiautoja perustellaankin usein turvallisuudella. On esimerkiksi todettu, että ”tutkimusten mukaan autonomisella ajamisella on potentiaalia vähentää auto-onnettomuuksia … jopa 30 prosentilla”. Rohkeimmat ovat jopa väittäneet, että onnettomuudet vähenevät 90 prosentilla, koska näin suuri osa johtuu inhimillisistä virheistä. Robottiautojen kehittäjä Matti Kutila toteaakin, että ensisijaisesti robottiauto välttää törmäystä. Toisaalta tilastojen mukaan kuitenkin robottiautot joutuvat ihmiskuskeja useammin kolareihin (USA 2015). Kumpi näistä on se ”vaihtoehtoinen totuus”?

Totuus on, että kompleksisessa mukautuvassa järjestelmässä, kuten liikenteessä, tapahtumat eivät ole helposti ja yksiselitteisesti ennakoitavissa. Jos yhdenlaiset onnettomuuden onnistutaan välttämään, voi syntyä toisenlaisia. Eivätkä nykyiset robottiautomallit ole tarkoitettukaan vielä täysimittaiseen liikennekäyttöön. Teslankin robottiautot on tarkoitettu toimimaan monotonisilla moottoritieosuuksilla. Google-autojen nopeus puolestaan on rajattu 55 km/h. Matkaa täysautomaatioon, joka toimii säällä kuin säällä, kaikissa olosuhteissa ja kaikissa liikennekulttuureissa, on vielä vuosikymmeniä.

Moni robottiauton kehittäjä maailmassa (ml. VTT) on törmännyt siihen, että 85 % liikennetilanteista voidaan hoitaa tietokoneavusteisesti, mutta jäljelle jää edelleen 15 %. Nämä ovat tilanteita, jotka sattuvat kerran kuukaudessa esimerkiksi tietyssä säässä. Jokainen prosentin kymmenyksen parannus on työn ja tuskan takana. Esimerkiksi se, että robottiauto itse pyrkii tehokkaasti välttämään törmäyksiä jarruttamalla tai väistämällä, voi johtaa siihen, että muut törmäävät siihen. Koska ihmisiä tulee aina olemaan mukana liikenteessä, heidät tulee ottaa huomioon myös robottiautojen toiminnassa, jos onnettomuuksia halutaan vähentää. Ihan normaalistikin ihmisten kyvyt ja käyttäytyminen vaihtelevat laajasti ja osittain vaikeasti ennakoitavasti. Toisaalta ei pidä unohtaa, että ihmistä tarvitaan myös silloin, kun robottiauto joutuu vaikeuksiin: Mitä esimerkiksi tapahtuu, jos ihmiset yrittävät työntää robottiautoa pois lumipenkasta?

On varsin odotettavaa, että robottiautoja pyritään liikenteessä häiritsemään myös tarkoituksellisesti ja jopa itsetuhoisesti, kuten nykyliikenteessäkin tapahtuu. Jopa robottiautojen hakkerointi on täysin varteenotettava riski ottaen huomioon lukuisat erilaisiin tietojärjestelmiin kohdistuneet hyökkäykset. Tämä on erittäin huomionarvoisa siksi, että auto on virheellisesti toimiessa välitön uhka pahimmillaan lukuisille ihmisille ja haluttaessa suuri joukko saman ohjelmiston ohjaamia autoja saadaan toimimaan virheellisesti yllättäen ja samaan aikaan. Autojen kehittäjät ja viranomaiset onneksi ovat tietoisia näistä riskeistä ja kehittävät myös robottiautojen tietoturvaa.

Uusi teknologia ja toimintamallit nostavat ongelmina esiin myös kysymyksiä, jotka eivät ole uusia. Robottiautokin joutuu tekemään vaikeita valintoja, joista on raflaavasti uutisoitu mm. otsikolla: ”Robottiautot valitsevat kuka kuolee onnettomuustilanteessa. Kysymys on esimerkiksi: Kumpaan törmätään: vastaantulevaan rekkaan vai tielle juoksevaan lapseen, jos törmäystä ei voi välttää. Ongelmahan on pohjimmiltaan yhtä vanha kuin ihmiskunta (jos rekan vaihtaa vaikkapa mammuttiin). Yleinen julkinen keskustelu näistä eettisistä kysymyksistä on noussut robottiautojen ja muiden tekoälysovellusten myötä. Tekoälylle vaaditaan julkista valvontaa sen lisäksi, että teknologian kehittäjät itse näkyvästi kehittävät toimintansa vastuullisuutta. Mercedes-Benz on muuten ratkaissut kyseisen valintaongelman niin, että aina ensisijaisesti pyritään turvaamaan auton matkustaja. Useimmat ihmiset kuitenkin haluaisivat ensisijaisesti turvata jalankulkijat, mutta toisaalta eivät halua ostaa autoa, joka ei ensisijaisesti suojele matkustajaansa.

Riskit ja mahdollisuudet käsi kädessä

Uutta kehitettäessä uusien riskien ilmeneminen on aina mahdollista. Toisaalta uuden kehittämiseen liittyy paljon positiivisia näkymiä ja odotuksia. Robottiautoissa on uudenlaisten liikenneturvallisuuteen liittyvien haasteiden lisäksi riskinä, että se ei täytäkään sille asetettuja odotuksia. Erilaisten odotusten ja hallitun kehittämisen välille syntyy helposti erilaisia paineita. Uusien riskien hallitsemiseksi on kuitenkin edettävä asteittain uutta tietoa keräten. Robottiautojen kehitys näyttää etenevän tämän periaatteen mukaisesti. Kehitystyötä on tehty pitkään laboratorioissa ja hallituissa testiympäristöissä ennen kuin autoja tuodaan liikenteeseen. Liikenteessäkin autoja testataan ensin rajatuilla alueilla tällä hetkellä muun muassa Ruotsissa ja Suomessa.

Liikenteellä on merkittävä yhteiskunnallinen vaikutus sekä hyöty- että haittanäkökulmasta. Siksi liikennettä säädellään vahvasti lainsäädännöllä ja erityisesti turvallisuusnäkökulmasta. Esimerkiksi kansainvälisen tieliikennesopimuksen mukaan ajoneuvolla on oltava kuljettaja. Tähän robottiautojen kehittäjät puolestaan toteavat, että sopimuksessa ei kuitenkaan sanota, että kuljettajan pitää olla ajoneuvossa. Ja ajatusta voidaan vielä jatkaa, että sopimuksessa ei ehkä mainita, etteikö samalla kuljettajalla voisi olla useampia ajoneuvoja ”ajettavanaan”. Lainsäätäjä voi nähdä nämä porsaanreikinä, jotka on tukittava. Kaikin puolin järkevämpää kuitenkin on, että autojen kehittäjät, viranomaiset, muut asiantuntijat ja ’suuri yleisökin’ yhdessä kehittävät säännöksiä ja valvontaa niin, että myös riskit tulevat parhaalla mahdollisella tavalla huomioon otetuksi.

Pelko ja into tasapainoon

Miksi sitten robottiautolta vaaditaan enemmän kuin ihmisiltä – vai vaaditaanko? Jos auton robottikuljettajaa käsiteltäisiin kuten ihmiskuljettajia, sen pitäisi hyväksytysti suorittaa kuljettajatutkinto ajokokeineen. Hyvällä onnella vähän huonompikin robottikuljettaja voisi läpäistä ajokokeen ja saada ajoluvan. Robottikuljettajaan liittyy kuitenkin aivan erilaisia haasteita, kuin ihmiskuljettajaan, kuten edellä on esitetty. Siksi robottikuljettajaa on myös syytä tarkastella toisella tavalla.

Edellä on tiiviisti ja esimerkinomaisesti tarkasteltu uuden teknologian riskejä ja niiden hallintaa esimerkkinä robottiauton kehitys. Oleellista on ensin selvittää, mitä riskeistä nyt tiedetään, ja sen jälkeen edetä kehittämisessä tunnustellen ja lisätietoa hankkien. Riskien pelon ei pidä antaa turhaan jarruttaa kehittämistä, mutta ylenpalttisen kehittämisinnon ei myöskään pidä antaa johtaa tuhoisiin ratkaisuihin. Riskienhallinta on toimintaa, jolla varmistetaan onnistuminen.

VTT on tutkinut uusien ja nousevien riskien arviointia. Tutkimuksen tulokset on koottu julkaisuun, joka on luettavissa sähköisesti: Uutta riskien arviointiin! – Tietopohjan merkitys ja uudistamisen keinot.

jouko_heikkila

Jouko Heikkilä, tutkija
Twitter: @JoukoHeikkilae

Uusien riskien tutkimuksessa mukana myös erikoistutkija Marinka Lanne.

Robottiautot tulevat – olemmeko valmiita?

Matti Kutila_Citroen_01072016Robottiautot ja liikenteen automaatio ovat vuoden 2016 suurin innovaatio – vai onko kyseessä sittenkin pitkän ajan evoluutiopolku, joka on vain saanut normaalia enemmän huomiota? Autotekniikka mullistuu – mutta miten ja kuinka se vaikuttaa liikkumiseen?

Suomessa lumisateella ja jäällä 24/7 kulkevat ajoneuvot ovat vasta haavekuva – tekniikka vaatii vielä kehitystä. Nykyisillä asetuksilla automaattiohjattava ajoneuvo ei menisi Pariisin ruuhkaiseen ja monikaistaiseen liikenneympyrään saati pääsisi sieltä ulos.

Liikenteen automaatio on nyt kuuluisan Gartnerin hype-käyrän huipulla, josta alkaa tasainen luisu alaspäin ja tasaantuminen, jolloin automaattitoiminnot askel kerrallaan siirtyvät ajamisen avustamisesta sen herraksi.

Robottiautojen kehitys alkoi jo 35 vuotta sitten

Vaikka media heräsikin Googlen voimakkaisiin panostuksiin robottiautoilun saralla 5 vuotta sitten, on automaatiokehityksen siemenet kylvetty jo kauan ennen sitä. Mercedes Benz esitteli ensimmäisen automaattisesti kulkevan auton vuonna 1980 pohjautuen sen ajan teknologiaan. Isoin lähtölaukaus kuitenkin tapahtui Pentagonin järjestämissä DARPA Grand Challenge -kilpailuissa vuosina 2004 – 2007. Myös Googlen kehitystiimien runko muodostuu aikanaan niihin osallistuneista ja hyvin menestyneistä yliopistotiimeistä.

Euroopan autoteollisuus on tuonut markkinoille sarjan aktiivisia elektroniikkaan perustuvia turvajärjestelmiä aina 90-luvun alusta lähtien. Itse olemme olleet EU-hankkeiden kautta aitiopaikalla seuraamassa tätä kehitystä, ja nyt markkinoille tulevia automaattisia toiminnallisuuksia voidaan pitää aktiivisten turvajärjestelmien seuraavana sukupolvena. Automaation kehitys ei siis käynnistynyt 5 vuotta sitten vaan 35 vuotta sitten.

Vaikeat keliolosuhteet hankalia

Maailma ei ole valmis autoteollisuuden, liikenneviranomaisten ja julkisten rahoittajien monien miljardien tuotekehitysponnistuksista huolimatta. Itse asiassa nykyisellään esitellyt täysautomaattiset ajoneuvot ovat hyvinkin alkeellisia. Ne pystyvät liikkumaan 50 km/h alueilla, joissa on tarkka kartta ja aurinkoinen sää. Suomessa lumisateella ja jäällä 24/7 kulkevat ajoneuvot ovat vasta haavekuva jossain 10 vuoden horisontissa.

Nykyiset anturilähteet eivät ole riittävän luotettavia vaikeissa keliolosuhteissa eikä autojen aivokapasiteetin kyky ymmärtää erilaisia ja muuttuvia liikennetilanteita ole lähelläkään ihmisaivojen kykyä. Vasta nyt ollaan kuulo- ja puheaistien asentamisessa, kiitos ajoneuvojen keskinäisen tietojenvaihdon. Tarve liikenteen automaatiolle on kuitenkin ilmeinen, mutta tekniikka vaatii kehitystä. On oikea tutkijan unelma päästä päivittäin kehittämään autoa, josta suuri yleisö ei tiedä vasta kuin murusia.

Sekaliikenne oma haasteensa

Automaattiautojen yleistymisen on usein sanottu parantavan liikenteen turvallisuutta – poistavathan ne onnettomuuksien yhden tekijän, nimittäin sen inhimillisen virheen. Lisäksi liikenteen sujuvuuden odotetaan paranevan, kun automaattiset ajoneuvot voivat ajaa lähempänä toisiaan kuin ihmiskuljettajien ajamat autot. Lisäksi automaattiautot voivat helpottaa sellaisten ihmisten liikkumista, jotka eivät syystä tai toisesta voi tai halua ajaa itse autoa.

Kuten olemme saaneet tässä viime viikkoina lukea, turvallisuus voi toki parantua, mutta kaikkea automaattiautokaan ei hallitse. Yksi valitettava kuolonkolari on jo tapahtunut, kun automaattiohjauksessa olleen auton havainnointijärjestelmä ei tunnistanut edessä olevaa estettä. Lisäksi suuri haaste turvallisuusmielessä on se, että automaattiautot eivät liiku liikenteessä vain kaltaistensa kanssa – vaan sekaliikenteessä tavallisten autojen ja kevyen liikenteen kanssa.

Myös liikenteen sujuvuuden paranemiseen tarvitaan autojen automatisoinnin lisäksi autojen ”keskustelemista” keskenään. Ei riitä, että automaattiauto seuraa vain edellä ajavaa ja reagoi sen liikkeisiin. Seuraahan hyvä kokenut kuljettajakin liikennettä kauempaa edellä ja pystyy sitä kautta ennakoimaan edellä olevia tilanteita paremmin. Ihmiskuljettaja on vielä nykyisin joustavampi kuin automaattiauto.

Mitä seuraavaksi?

Automaattiautojen tekninen kehitystyö jatkuu, ja tarvittavien komponenttien hinnat laskevat.

Erilaiset kokeilut yleistyvät vähitellen, ja niistä saadaan hyvää aineistoa tarkentamaan vaikutusarviointia. Vaikutuksia voikin tässä vaiheessa vain ennakoida – melkeinpä kummankin ääripään skenaariot ovat mahdollisia. Kehitystyössä ja tutkimuksessa mukana oleminen onkin tärkeää.

Komponentteja on kehitetty älykkäisiin autoihin jo 30 vuotta, ja niitä kehitetään seuraavatkin 30 vuotta. Haasteita siis riittää vielä vuosikymmeniksi eteenpäin. Edellinen komponenttisukupolvi halpenee ja uudet piirteet aloittavat kalliimman hintaluokan autossa. Tai sitten olemme väärässä ja perinteinen autoteollisuus menettää otteensa ja autobrändejä tulevaisuudessa ovatkin Baidu, Google, Apple, Tesla jne. Ehkä ne jopa tekevät autot uudella periaatteella toimittamalla asiakkaalle sarjan komponentteja, joista voi itse kasata autonsa ohjeita seuraten huonekaluteollisuuden tapaan ja ohjelmistot myydään kuukausimaksulla erikseen. Mene ja tiedä.

Varma asia on kuitenkin, että liikennefilosofia tulee muuttumaan. Meillä on sekaliikennettä, jossa on mm. perinteisiä autoja, automaattisia sellaisia, enemmän ja vähemmän automaattisia kevytkulkuneuvoja (esim. tasapainolaudat) ja joukkoliikennettä. Tämä tekee liikenneympäristöstä erittäin monimutkaisen. Muutosten ymmärtämiseksi ja tuotekehityksen suuntaamiseksi oikein tarvitaan erilaisia kenttäkokeiluja (mm. moottoritie, kaupunki, verkottunut ympäristö, suljettu alue, risteys, talviolosuhteet, rekat, henkilöautot).

Liikenneinfran rakentaminen ja ylläpito sekä autojen T&K-työ on kallista ja aikaa vievää työtä. Kenttäkokeilujen kautta voidaan huomattavasti pienentää mahdollisuutta vääristä ja turhista investointipäätöksistä. Kokeilut tarjoavat paitsi mahdollisuuden vaikutusten arviointiin ja yritysten T&K-työn tukemiseen, ne ovat myös hyvä kanava kertoa suurelle yleisölle, mitä automaattiliikenne on käytännössä ja siten estää väärien mielikuvien syntyä. Automaattiautoja ei kehitetä insinöörien eikä viranomaisten tarpeisiin, vaan ihmisten liikkumisen sujuvoittamiseksi.

Merja Penttinen

Hyvää kesää toivottaen,

Matti Kutila, erikoistutkija & Merja Penttinen, tutkimustiimin vetäjä