VOITURES AUTOPILOTEES: L’AVENIR EST DEJA LA

Il y a un peu plus de cent ans, l’idée d’automobiles produites en série semblait impensable, et pourtant elle a eu lieu: mais les progrès scientifiques et industriels continuent de s’accélérer, et aujourd’hui nous sommes déjà confrontés à une nouvelle perspective: la voiture à conduite autonome. Une voiture autonome est un véhicule qui intègre l’automatisation automobile, c’est-à-dire un véhicule capable d’analyser son environnement et de conduire sans supervision et sans l’intervention de ceux qui sont assis dans le véhicule^[1]. Selon le journal britannique The Guardian, 25% des voitures seront à conduite autonome d’ici 2035. Selon les scientifiques, l’utilisation de voitures robots contribuera à réduire les accidents de 90% et les émissions de 80%^[2]. Un miracle.

En 1918, un magazine américain publiait un article qui lançait déjà cette évolution : “… une voiture avec un volant deviendra aussi obsolète à l’avenir qu’une voiture avec une pompe à main pour l’essence ou le pétrole aujourd’hui!” et ils n’avaient pas tort^[3]. Dès 1921, à Daytona, dans l’Ohio, la RCA a présenté le premier modèle analogique d’une voiture à trois roues sans conducteur et à commande sans fil, pilotée par un équipement radio monté sur un autre véhicule. En 1925, une voiture radiocommandée similaire a roulé sur la Cinquième Avenue à New York^[4].

Depuis les années 1930, General Motors mène des recherches sur l’industrie des voitures à conduite autonome, dont les résultats ont été présentés à l’exposition universelle de Futurama. L’une des idées présentées consistait à équiper les voitures d’émetteurs capables de contrôler la distance entre les véhicules au moyen d’ondes radio^[5].

Dans les années 1950, General Motors passe du développement à la création d’un modèle conceptuel de la Firebird II équipé de capteurs magnétiques qui, selon l’idée des ingénieurs, reçoivent des signaux de câbles électriques posés sous la chaussée. L’objectif de cette idée est de permettre à la voiture, dans certains cas, de prendre des décisions sur les manœuvres et les limites de vitesse de manière indépendante. Le véhicule n’a jamais été produit, mais il a été le premier véhicule à être équipé de ce qui est maintenant largement utilisé dans l’industrie automobile sous le nom de “régulateur de vitesse“^[6].

De la science-fiction au développement industriel

Le rêve d’un conducteur : une voiture pilotée par une série de boutons^[7]

Les tentatives de développement d’un véhicule à conduite autonome se poursuivent, et la véritable percée a lieu en 1980. Le scientifique allemand Ernst Dickmanns, avec une équipe de brillants ingénieurs, a réussi à créer une voiture intelligente, basée sur une semi-remorque Mercedes-Benz, en utilisant des mécanismes de calcul parallèle, des outils de filtrage des données utilisés dans les systèmes de navigation et la simulation du mouvement rapide de l’œil humain qui permet le balayage visuel de la scène.

Les développeurs ont inventé un véhicule capable de suivre un certain itinéraire et d’effectuer des manœuvres^[8]. Ce développement a suscité l’intérêt de Daimler-Benz et s’est poursuivi dans le cadre du projet Eureka PROMETHEUS (Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety^[9], un projet européen financé par des fonds publics^[10]) de 1986 à 1995^[11], auquel ont participé de nombreux développeurs européens^[12].

Au milieu des années 1990, Ernst Dickmanns avait déjà créé deux exemples de voitures intelligentes, VaMP et VITA-2, qui, lors de tests, étaient capables de rouler jusqu’à 130 km/h et d’effectuer des manœuvres dans la circulation, comme le changement de voie et le dépassement. Ces développements ont apporté une contribution importante au développement technologique et sont encore largement utilisés dans l’automatisation des commandes de véhicules^[13].

Une autre étape importante dans le développement des voitures à conduite autonome a été franchie par le projet Navlab et ALV de l’université Carnegie Mellon, qui a débuté en 1984. En 1995, le Navlab 5 a effectué une traversée autonome du littoral américain, couvrant 98,2% (4501 km sur 4585 km) à une vitesse moyenne de 102,7 km/h^[14]. Depuis lors, l’idée d’une voiture robot est entrée dans les plans des géants de l’automobile tels que: Mercedes-Benz^[15], Bosch^[16], Nissan^[17], Toyota^[18], Audi^[19], Vislab de l’Université de Parme^[20] et Google^[21].

Au début du XXe siècle, l’administration des projets de recherche avancée du ministère américain de la défense (DARPA) a organisé le DARPA Grand Challenge, un concours de voitures robots dont l’objectif était de créer un véhicule entièrement autonome. Le concours a été financé par le gouvernement américain. Le défi a été organisé trois fois, en 2004, 2005 et 2007^[22]. Le prix d’un million de dollars de la première compétition n’a pas été attribué: aucune des 15 équipes n’a réussi à terminer le parcours, mais le concours a donné une forte impulsion au développement des transports sans chauffeur et de nombreux participants ont poursuivi leurs recherches dans cette direction. Ainsi, l’un d’entre eux, Chris Urmson, est devenu l’un des principaux développeurs de voitures de Google et s’est lancé dans le secteur avec sa société, Aurora^[23]. Plusieurs États américains, comme le Nevada, la Floride, la Californie, la Virginie et le Michigan, ont donné en 2015 l’autorisation de tester des voitures automatisées sur la voie publique^[24].

Principes de fonctionnement

Affichage du fonctionnement du capteur^[25]

La tâche principale d’une voiture à conduite autonome est de parcourir un itinéraire donné sans l’intervention du conducteur. La voiture “doit” donc voir comme un être humain, analyser les informations reçues, prendre des décisions rapides et connaître l’itinéraire. Les systèmes de navigation et les capteurs sont utilisés pour déterminer la position exacte de la voiture et optimiser la planification de l’itinéraire, avec des informations actualisées sur les conditions de circulation et la vitesse autorisée sur les différents tronçons de route^[26]. Les capteurs jouent un rôle très important, car les actions du véhicule sont basées sur les informations recueillies.

Il est généralement installé sous le nom de^[27]:

Lidar – un laser avec une rotation de 360°, capable de détecter clairement les objets proches du véhicule et de déterminer leur distance^[28];
Radar – systèmes radar qui détectent les objets et sont capables de déterminer leur distance, leur vitesse et leurs paramètres géométriques^[29];
Caméras – détectent les feux de signalisation^[30], les panneaux routiers et soutiennent les systèmes de radar pour les piétons et les cyclistes^[31];
Système de positionnement global – un système de navigation par satellite^[32].

En outre, les véhicules sans pilote peuvent être équipés de microphones qui détectent le son d’une sirène d’urgence^[33].

Les informations recueillies par tous les capteurs sont transmises à l’ordinateur de contrôle qui, après avoir analysé les données recueillies, prend des décisions de base sur le comportement du véhicule sur la route^[34]. Des algorithmes sont utilisés pour traiter les données environnementales collectées et faire des prédictions, comme la vitesse à laquelle les objets se déplacent les uns par rapport aux autres^[35]. Ces données constituent la base des autres actions du véhicule, qui sont exécutées par le contrôleur de direction. Ce dernier, à son tour, active des commandes pour manœuvrer le véhicule, changer de vitesse, freiner, etc^[36].

Pour faire simple, une voiture sans conducteur fonctionne comme suit : le véhicule roule sur la route, le lidar scanne le terrain environnant en temps réel et transmet les informations à l’ordinateur de contrôle, qui les traite et les cartographie. Les fabricants de voitures à conduite autonome préfèrent souvent les communications par satellite à l’Internet. Les données provenant d’autres capteurs sont traitées par des algorithmes pour simuler la situation actuelle sur la route, évaluer le comportement des autres usagers de la route, prédire le mouvement de la voiture robot et ses prochaines étapes (changement de vitesse ou manœuvre)^[37].

Participants au Grand Challenge 2004 de la DARPA^[38]

SAE International, la société américaine des ingénieurs automobiles, a établi six niveaux d’automatisation des véhicules :

Niveau 0 – aucune automatisation, le conducteur est entièrement responsable du processus de conduite dynamique. De nombreux véhicules équipés de fonctions d’aide à la conduite, comme le système de freinage antiblocage, ne sont pas considérés comme automatisés parce que ces fonctions n’effectuent pas la tâche de conduite dynamique de manière continue^[39];

Niveau 1 – assistance partielle au conducteur sous la forme d’une accélération, d’une décélération ou d’une direction ; ce niveau comprend les véhicules équipés d’un régulateur de vitesse, d’un régulateur de vitesse adaptatif, d’une aide au stationnement, d’un système de freinage automatique d’urgence^[40];

Niveau 2 – automatisation partielle. Les systèmes d’assistance au conducteur qui peuvent permettre une conduite “mains libres” dans certaines circonstances aident à l’accélération, à la décélération et à la direction, mais le conducteur doit reprendre le contrôle instantanément si nécessaire. Il ne s’agit pas d’un “pilote automatique”, mais plutôt d’un système d’aide à la conduite amélioré^[41];

Niveau 3 – automatisation conditionnée. Ce niveau devrait permettre au conducteur de rester en “veille” pendant que le système gère le trafic dans sa “zone de travail de développement”^[42]. Le conducteur doit être prêt à reprendre le contrôle dans le délai spécifié par le fabricant. Ce niveau peut être qualifié de “copilote”^[43]. La différence entre le niveau 2 et le niveau 3 est essentiellement le temps pendant lequel le conducteur doit reprendre le contrôle du véhicule^[44].

Niveau 4 – niveau élevé d’autonomie, pilote automatique. Tant que le système fonctionne dans un “espace de travail de développement”, il ne nécessite pas d’intervention humaine. Le fonctionnement de ce niveau dépend directement de cartes 3D très détaillées^[45].

Niveau 5 – automatisation complète. Conduite automatique illimitée, le véhicule est capable de conduire de manière autonome, sans intervention humaine, sur tout terrain où un conducteur expérimenté peut passer^[46].

Avantages, inconvénients et risques

Il dort pendant que le pilote automatique Tesla conduit sur l’autoroute : le geste fou de Johnathon Cook pour une vidéo sur les médias sociaux[47]

Le principe est clair : une voiture-robot ne se fatigue pas, ne s’endort pas, n’est pas émotive, n’abuse pas de l’alcool ou des drogues, respecte scrupuleusement le code de la route et les limitations de vitesse, ne se laisse pas distraire au volant et, d’une manière générale, les robots font beaucoup moins d’erreurs que les humains. L’élimination du facteur humain de la situation routière contribue à une réduction significative des accidents de la route, ce qui constitue le principal et plus important avantage de l’utilisation massive d’une voiture à conduite autonome^[48]. En outre, la réduction significative des accidents impliquant des humains peut réduire considérablement les coûts de l’assurance maladie et de la médecine d’urgence^[49].

L’utilisation massive des voitures à conduite autonome aura un impact sur le secteur de la logistique : le transport des biens et des personnes deviendra moins cher en raison des économies de carburant et des salaires des conducteurs, et le processus de transport prendra moins de temps car le robot n’est pas limité par les heures de travail. Il sera également possible de livrer des marchandises dans des conditions météorologiques difficiles, lors de catastrophes naturelles et même lors d’opérations militaires^[50].

L’expansion du segment robotique réduira le besoin de voitures privées, ce qui, à long terme, entraînera une réduction des émissions de gaz d’échappement et, par conséquent, une amélioration du climat^[51]. L’avantage social du transport par robot est son accessibilité universelle. La voiture robot peut être utilisée par tout le monde, indépendamment des caractéristiques physiques ou du permis de conduire. Les passagers peuvent optimiser leur temps et se consacrer aux activités professionnelles ou de loisirs nécessaires pendant le voyage^[52]. En outre, l’efficacité de l’utilisation de la route sera améliorée par la conformité totale du véhicule aux règles de circulation routière^[53].

Toutefois, l’idée d’une conduite entièrement automatisée présente également un certain nombre d’inconvénients : si les voitures autopilotées étaient utilisées en masse, le marché du travail serait profondément modifié, car des professions telles que chauffeur, chauffeur de camion, chauffeur de taxi et livreur ne seraient plus demandées. Goldman Sachs, l’une des plus grandes banques d’investissement au monde, a calculé que la robotisation du transport routier entraînera la perte de 300 000 emplois par an dans le secteur des transports^[54].

Un autre point est que la vie privée est compromise dans le cas de l’utilisation de véhicules robotisés, puisque l’essence même du système est la collecte et le traitement de données privées : de l’itinéraire aux flux d’informations utilisés à l’intérieur du véhicule (tels que les enregistrements vocaux, les caméras, les médias utilisés). Dans le cas précis d’une cyberattaque, elle compromet les données personnelles des passagers, mais dans le contexte de la sécurité nationale, la perte de données ou le piratage du système de contrôle d’un véhicule autonome pourrait conduire à un espionnage total^[55].

Firebird III, Century 21^st Exposition, Seattle 1962^[56]

D’un point de vue juridique, la question demeure : qui est responsable en cas d’accident avec un véhicule autopiloté ? Les limites de la responsabilité des fabricants et des utilisateurs devraient être réglementées par la loi avant que les voitures robots n’arrivent en masse sur les routes. Il en va de même pour les assurances, car aucune grande compagnie d’assurance en Europe ou aux États-Unis n’a encore commenté les principes selon lesquels les risques d’assurance devraient être calculés^[57].

Lorsqu’on discute des avantages et des inconvénients du transport par drone, le dilemme moral des voitures sans conducteur est probablement le plus aigu. Une voiture robot est guidée par des algorithmes lorsqu’elle prend des décisions: sur la base de données d’entrée, elle prend une décision connue du système, mais qu’en est-il si le choix doit se faire en faveur de l’option la moins pire? ^[58]

Supposons qu’en cas d’urgence, un véhicule autonome doive choisir entre une collision avec un bus scolaire ou un poteau. S’il n’y a pas d’autres options, la voiture doit décider si elle doit sauver le conducteur ou les passagers du bus scolaire. Il est éthiquement inacceptable de laisser la voiture décider si elle doit sauver ou prendre une vie^[59]. Pour cette raison, tout véhicule a besoin des mains du conducteur sur le volant et de ses décisions dans une situation d’urgence^[60]. Mais cela suppose que le conducteur ait des compétences et une expérience en matière de conduite, ce qui est, à mon avis, peu probable si une voiture à conduite autonome peut être utilisée par n’importe qui, sans apprentissage ni expérience, quel que soit son état de santé.

Pour tenter de rendre les véhicules autonomes éthiques et de créer un “code moral universel”, une équipe internationale de chercheurs de différents domaines a créé le projet “Moral Machine” en 2015^[61]. L’objectif est de recueillir des informations sur la façon dont les utilisateurs pensent qu’un véhicule sans pilote devrait se comporter dans une situation critique simulée. En 2018, l’édition britannique de Nature a publié des données sur la façon dont 40 millions de personnes interrogées dans plus de 223 pays ont passé le test^[62]. L’analyse des résultats des tests par Moral Machine a montré que les normes éthiques varient d’un pays à l’autre, et d’une région à l’autre^[63].

Un exemple de question du test de la Machine Morale^[64]

Malgré leurs avantages en matière de sécurité, les véhicules automatisés sont toujours impliqués dans des accidents. Aux États-Unis, deux cas d’accidents impliquant des véhicules automatisés ont été signalés, dont certains ont été mortels. Le “leader” du nombre d’accidents liés aux technologies d’aide à la conduite était le constructeur Tesla, tandis que Waymo a le plus grand nombre d’accidents impliquant des véhicules autonomes^[65]. À partir de 2021, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) américaine a exigé de tous les constructeurs automobiles qu’ils signalent immédiatement tous les accidents et incidents impliquant des véhicules automatisés à partir du niveau d’automatisation 2^[66]. Les résultats n’ont pas encore été publiés.

Les industries concernées

L’Origin de General Motors peut accueillir six passagers et n’a pas de volant: la production débutera en 2023[67]

À la fin de l’année 2021, les positions dominantes sur le marché des véhicules sans conducteur se répartissent comme suit : General Motors (États-Unis), Ford (États-Unis), Daimler (Allemagne), Volkswagen (Allemagne), Toyota (Japon) et Waymo (États-Unis)^[68]. Selon ResearchAndMarkets, le marché mondial des voitures à conduite autonome est de 20,3 millions d’unités en 2021^[69]. D’une manière générale, l’industrie automobile évolue et les constructeurs proposent un nombre croissant de fonctions pour simplifier la tâche du conducteur. Par exemple: Honda et Toyota introduisent la détection de l’angle mort, le freinage automatique d’urgence, l’alerte de collision avant et l’alerte de circulation transversale arrière, ainsi que l’assistance au maintien de la trajectoire comme caractéristiques standard de leurs produits. La demande de niveaux élevés de sécurité et de confort de conduite est une motivation majeure pour le développement du marché des voitures sans conducteur^[70].

Le rapport 2021 de Guidehouse Insights^[71] compare 15 entreprises impliquées dans le développement et la mise en œuvre de systèmes de contrôle pour les véhicules sans pilote de petite et moyenne taille^[72]. L’évaluation repose sur dix critères: objectifs, stratégies d’entrée, partenaires, technologie, capacités des produits, ventes et marketing, qualité et fiabilité, gamme de produits et rentabilité^[73]. Selon les résultats, le classement des performances est le suivant : à la première place, on trouve Waymo (États-Unis, filiale d’Alphabet Inc, en charge du développement du projet Google Driverless Car du groupe Google)^[74]; à la deuxième place, on trouve Nvidia (États-Unis, entreprise technologique, développeur d’ordinateurs de bord pour le secteur du transport automobile à conduite autonome)^[75]; puis suit Argo AI (États-Unis, entreprise technologique de conduite à distance)^[76]; et Baidu (Chine, entreprise technologique spécialisée dans le développement de l’intelligence artificielle) conclut le podium^[77].

Attentes et réalité

Octobre 2020: le documentaire de PBS “Look Who’s Driving” illustre les innovations et les défis liés à l’obtention d’une autonomie de niveau 5 pour les voitures[78]

Avec l’émergence du développement de masse des véhicules à conduite autonome, la concurrence sur ce segment a changé de direction de manière significative d’un point de vue technologique. Les géants de l’automobile s’associent de plus en plus aux leaders du secteur pour développer des systèmes de conduite autonome^[79].

L’idée d’un déploiement massif de voitures autonomes défie le monde technologique et juridique^[80], les investissements ont depuis longtemps franchi le seuil du milliard de dollars, et les annonces des constructeurs concernant l’introduction massive d’une voiture véritablement autonome sur les routes publiques restent des promesses étonnantes^[81]. Le constructeur automobile américain Tesla a publié une version bêta du logiciel de sa voiture étiquetée “Fully Self-Driving” en 2020, mais en réalité ce système correspondait au niveau 2 d’automatisation^[82].

Aujourd’hui, le niveau le plus élevé de conduite automatisée disponible sur le marché requiert l’attention et l’implication totale du conducteur^[83]. À partir du 1er janvier 2023, la Californie interdit à Tesla (qui promet depuis longtemps la voiture autonome[84], bien qu’elle exige ” une supervision active du conducteur et ne rende pas le véhicule autonome “[85]) et d’autres constructeurs d’appeler les véhicules équipés de systèmes d’assistance avancés “conduite autonome complète” et les accuse de publicité mensongère[86]. Mais cela n’arrête pas les fabricants, au contraire, cela les encourage à créer de nouveaux designs et prototypes et à annoncer des prévisions à long terme. Au moins trois géants de l’automobile (Toyota^[87], Honda^[88], General Motors^[89]) ont annoncé qu’ils testaient immédiatement des systèmes de transport intelligents conformes au niveau 4 d’automatisation de la SAE.

Les essais routiers battent leur plein. Ainsi, aux États-Unis, avec l’autorisation de la NHTSA, General Motors teste ses programmes pilotes avec le projet de taxi sans conducteur Cruise^[90], Waymo^[91], et le projet d’investissement conjoint de Ford et Volkswagen – Argo AI^[92]. La conduite de ces prototypes est soumise à certaines conditions^[93].

Le cadre législatif de l’Union européenne est en train de changer: les nouvelles réglementations européennes^[94] en matière de sécurité des véhicules régissent l’introduction d’un certain nombre de systèmes obligatoires d’aide à la conduite. Ces règlements constituent le fondement juridique de l’homologation des véhicules automatisés et entièrement automatisés en tant qu’usagers de la route à part entière^[95].

Le train de la robotisation avance à toute allure, mais à mon avis, tout ressemble encore à un puzzle non assemblé, et il faudra des années avant que l’utilisation massive de véhicules à conduite autonome ne soit atteinte. Les résultats du test Moral Machine confirment que la création d’un “code moral” universel pour les véhicules robotisés sera très difficile^[96]. Pour l’instant, les voitures entièrement robotisées restent donc la technologie de l’avenir^[97]. Mais un avenir que nous pouvons presque toucher de nos mains.

JPN021

^[1] https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D1%82_(%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C)

^[2] https://blog.eldorado.ru/publications/kak-ustroeny-bespilotnye-avtomobili-vse-chto-nuzhno-znat-o-glavnoy-tekhnologii-budushchego-24354

^[3] https://habr.com/ru/company/itelma/blog/505872/

^[4] https://habr.com/ru/company/itelma/blog/505872/

^[5] https://habr.com/ru/company/itelma/blog/505872/

^[6] https://www.svyaznoy.ru/reviews/text_istoriya_bespilotnyh_avtomobiley

^[7] https://habr.com/ru/company/itelma/blog/505872/

^[8] https://www.svyaznoy.ru/reviews/text_istoriya_bespilotnyh_avtomobiley

^[9] https://trashbox.ru/topics/94912/chto-takoe-bespilotnye-avtomobili-istoriya-principy-raboty-buduschee

^[10] https://habr.com/ru/company/itelma/blog/505872/

^[11] https://web.archive.org/web/20180814201633/http://www.eurekanetwork.org/project/id/45