Глубокоуважаемый вагоноуважатый Как ИИ управляет питерскими трамваями

Депо Трамвайного парка № 7 на улице Грибакиных отреставрировали в современном стиле «лофт». Глядя, как сияющий мокрыми панорамными стеклами трамвай выезжает из автоматической мойки, приятно вспомнить историю этого транспорта: ведь изобрели его здесь, в Санкт-Петербурге. 22 августа 1880 года инженер Федор Аполлонович Пироцкий запустил на электротяге вагон конки*. Энергия подавалась по рельсам от миниатюрной электростанции. Первую коммерческую трамвайную линию открыла фирма Siemens & Halske под Берлином в 1881 году. Карл фон Сименс встречался с Пироцким, и его наработки были применены в Германии.

* Конка — ​городской рельсовый транспорт, вагоны которого тянули лошади

Систему активной безопасности и помощи водителю с искусственным интеллектом не только разработали, но и внедрили в России. В программе нашей командировки в Петербург было три пункта: попробовать превысить скорость, проехать на красный и, самое интересное, попасть под трамвай. Ничего из задуманного осуществить не удалось: интеллектуальная защита сработала штатно. Неудивительно, что система активно эксплуатируется на маршрутах города — ​заметьте, впервые в мире.

Тем не менее вопрос, который чаще всего задают разработчикам системы из компании Cognitive Pilot, звучит так: а что такого?

А что такого?

Рабочее место водителя трамвая «Богатырь-М» Петербургского производителя «ПК транспортные системы» можно смело снимать в «Звездных войнах». Тачскринов здесь больше, чем в китайском премиум-седане, — ​целых пять. На одном из дисплеев есть три зеленые иконки, которые относятся к системе Cognitive Pilot. Первая (на ней изображен спидометр) становится красной, когда водитель превышает скорость. Если человек не внемлет предупреждению, компьютер задействует тормоза и замедляет транспорт до скорости, разрешенной на данном участке маршрута.

Вторая иконка краснеет при попытке проехать на запрещающий сигнал светофора. Точно так же система сначала предупреждает водителя и лишь потом вмешивается в управление.

На третьей картинке изображен человек. Соответствующая часть системы отвечает за автоматическое торможение перед пешеходами, велосипедистами, автомобилями и любыми препятствиями на пути.

Пока все три картинки зеленые, составом целиком и полностью управляет водитель. Это важно еще и потому, что он несет ответственность за любые инциденты на маршруте. Система Cognitive Pilot берет на себя управление, лишь когда в игру вступает пресловутый человеческий фактор: усталость, невнимательность или безумно интересный видеоролик в телефоне.

Звучит полезно, но как будто не ново: полностью беспилотные поезда работают в метрополитенах многих городов мира, а системы автоматического торможения уже больше десяти лет ставятся на серийные автомобили. Так что тут такого?

Геннадий Савицкий, ведущий разработчик Cognitive Pilot:

В аэропортовых шаттлах или поездах метро искусственного интеллекта ноль. Составы движутся по изолированным путям, их не подрезают машины, не перебегают дорогу бабушки с авоськами. Известно, где точки ускорения, торможения, открытия дверей, все детерминировано до миллиметра. Это не ИИ, а базовая автоматизация. Она бессильна в реальных условиях города, где кроме светофоров светят тысячи фар, окон и рекламных огней, а иногда еще и GPS-сигнал подавляют. Системы автоматического торможения в обычных машинах спокойно тормозят „в пол“. С пассажирским транспортом все намного сложнее: приходится делать выбор, ударить впереди стоящую машину или допустить падение 160 человек в салоне. Наша система умеет рассчитывать тормозное усилие для наиболее плавного торможения, применимого в конкретной аварийной ситуации. И она адаптирована к разным составам, у которых по-разному работают тормоза. За год эксплуатации статистика зафиксировала 68 случаев падения пассажиров при управлении в ручном режиме — ​и всего один при работающей системе Cognitive Pilot. Получается, безопасность выросла в 68 раз!

Сделано в России

Через монитор разработчика можно заглянуть в электронный мозг системы и увидеть мир глазами ИИ. Кадр с видеокамеры размечен: в рамки разных цветов обведены автомобили и пешеходы — ​даже припаркованные у обочины и идущие по тротуару. Система одновременно распознает десятки объектов, и теоретического предела их количества не существует. Даже если машина стоит на противоположной стороне шестиполосной трассы, она в любой момент может тронуться с места и поехать наперерез — ​на этот случай нужно за ней следить, рассчитывать скорость и траекторию движения.

Даже в плотном городском потоке мощности бортового вычислителя хватает, чтобы без потери производительности обсчитывать изображение с двух видеокамер. Сами камеры хорошо видно сквозь лобовое стекло трамвая. Они разработаны специалистами Cognitive Pilot и произведены на фабрике предприятия в Томске. Камеры имеют широкий угол обзора, работают при температурах от –40 до 80 градусов. Благодаря чувствительным матрицам, широкому динамическому диапазону и программной обработке изображения у них отсутствует эффект ослепления.

За год эксплуатации системы безопасность выросла в 68 раз

Обтекатель под лобовым стеклом трамвая скрывает радар. Он позволяет системе реагировать на препятствия, которые не видит машинное зрение. Бетонная плита, мусорный бак — ​любой крупный объект, с которым не знаком искусственный интеллект, — ​отражает электромагнитные волны и, следовательно, может быть обнаружен.

Навигационный блок вычисляет местоположение состава сразу по трем источникам. Самый очевидный — ​высокоточный GPS. Второй — ​одометрия колеса: по количеству оборотов вычисляется пройденное расстояние, что особенно полезно в условиях подавления GPS-сигнала. Третий источник — ​инерциальная система, то есть акселерометры и гироскопы. Они страхуют одометрию, например, на случай юза, когда заблокированное колесо скользит по рельсам не вращаясь, но трамвай по-прежнему движется.

Николай Никольский, заместитель генерального директора Cognitive Pilot:

Все компоненты мы делаем на нашей первой роботофабрике в Томске. Начиналось это так: в 2015 году, когда мы разрабатывали системы для автономных автомобилей, нам понадобилось получить подробную техническую документацию для покупного радара, чтобы подружить его с видеокамерами. А производитель отказал, сказав, что радар относится к продукции двойного назначения. Нам пришлось начать собственную разработку и производство. Мы привлекли разработчиков из Томского университета систем управления — ​это одна из ведущих школ в СССР по радиолокации, лидеры мирового рынка. Группа влилась в наш коллектив и разработала ряд инновационных радаров. Сейчас мы умеем проектировать и производить практически любые компоненты для беспилотных систем

Трамвайный консилиум

Система активной безопасности и помощи водителю полностью автономна. Для ее работы не требуется подключение к Сети, тем не менее это подключение есть. Облачная часть — ​важный компонент системы Cognitive Pilot. Благодаря ему постоянно совершенствуется не только сама система, но и водители и даже городская инфраструктура.

Каждый трамвай служит источником обратной связи, которая непрерывно поступает в контактный центр в Санкт-Петербурге и разработчикам Cognitive Pilot в Москву. Раз в пять минут система присылает фотографию с камер: впоследствии эти кадры используются для обучения нейросетей. Любой случай вмешательства в управление может быть проанализирован благодаря телеметрии и видеозаписи.

В трамвайных парках, эксплуатирующих систему, сформированы рабочие группы водителей. Там обсуждаются достоинства и недостатки системы, формулируются предложения для внесения изменений в программу. Предложения по развитию системы может вносить даже сам искусственный интеллект (см. врезку).

Больше двух сотен составов, оборудованных видеокамерами, — ​готовый инструмент для контроля инфраструктуры. На записях можно обнаружить лужи и подтопления, плохое состояние путей, провисание проводов. Выявлять проблемы может искусственный интеллект — ​разработчики уже заняты его обучением.

По итогам анализа приблизительно раз в три месяца выходит обновление прошивки — ​и устанавливается сразу на весь парк «по воздуху».

Геннадий Савицкий, ведущий разработчик Cognitive Pilot:

Мы проводим еженедельные совещания с Горэлектротрансом, с производителями трамваев, внутри компании. Иногда водители говорят: „Зачем вы нас ограничиваете? Мы здесь 30 лет без вас спокойно ездили, а теперь плетемся 30 километров в час!“ А дорожники объясняют, что на участке есть провисание проводов и на большой скорости может произойти поломка. Такое даже самый опытный водитель не может предусмотреть. По ограничению скорости за три месяца система может вмешаться до нескольких сотен тысяч раз по всем вагонам. По итогам года мы фиксируем улучшение плавности хода, повышение комфорта пассажиров. Телеметрия очень важна для нас и как источник положительной обратной связи. Все предотвращенные инциденты фиксируются, а по своей воле о них никто бы не рассказал — ​ведь это значит расписаться в собственной невнимательности. Вот если система чем-то мешает, сигнал мы получаем мгновенно — ​и тут же дорабатываем программы и исправляем все недочеты

Перспективный кадр

Пока система Cognitive Pilot не является автопилотом. Ключевое слово — ​«пока». Уже сейчас искусственный интеллект насколько хорошо знает маршруты и разбирается в дорожной обстановке, что полностью доверить ему управление кажется хорошей идеей.

Проверить это удастся уже в 2026 году. Горэлектротранс, «ПК транспортные системы» и Cognitive Pilot заключили трехстороннее соглашение о выделении маршрутов и запуске пилотного проекта самоуправляемого трамвая. Для этого требуется доработать не столько ИИ, сколько законодательство: в частности, определить, как будет распределяться ответственность за последствия ДТП.

СИСТЕМА COGNITIVE РILОT — ЭТО ПРАКТИЧЕСКИ ГОТОВЫЙ АВТОПИЛОТ

В случае успеха опыт Санкт-Петербурга будет распространен на другие регионы — ​как это произошло с системой безопасности и помощи водителю. Трамваи с двумя камерами под стеклом скоро можно будет увидеть на улицах крупных городов России.

Николай Никольский, заместитель генерального директора Cognitive Pilot:

Не стоит думать, что искусственный интеллект отнимает работу у людей. Водителей трамваев не хватает по всей России, молодых людей становится все сложнее привлечь в эту профессию. В Европе проблема выражена еще сильнее. Система Cognitive Pilot отчасти уже решает ее, существенно снижая квалификационные требования к кадровому составу. Профессия водителя рельсового транспорта в будущем может исчезнуть. Но в таком случае ей на смену придут новые интересные специальности: диспетчеры и операторы флота

Читайте также, зачем комбайну автопилот круче, чем у Теслы: