Doç. Dr. Alkan ALKAYA

Sürücü tarafından kontrol edilmeyen, kendi kendine hareket edebilen araca Otonom araç denilmektedir. Otonom kelimesinin kökenine baktığımızda, Yunanca kendi kendine anlamına gelen “auto” ve kural anlamına gelen “nomos” kelimelerinin birleşmesinden “Otonomi” kelimesinin oluştuğunu görüyoruz. Her nekadar Türkçemize “özerklik” olarak çevirilse de Otonom kelimesi dilimizde yer edinmiştir.

Sürücüsüz araç fikri ilk olarak 1925 yılında Francis Houdina’ nın Manhattan sokaklarında radyo kontrollü aracı sürmesi ile ortaya çıkmıştır. Daha sonra General Motors (GM), 1939 yılında New York Dünya Fuarı’nda “Futurama” sergisini gerçekleştirerek, sürücüsüz araba tasarımı fikrini ilk kez halka göstermiş oldu. Ardından 1958’de şirket kendisini yönlendirebilecek bir Chevrolet üretmeyi başarmıştır. Bu araç tam anlamıyla pratik bir kullanım sunamamasına rağmen, aslında sürücüsüz otomobil tasarlamanın ilk adımı olarak tarihteki yerini almıştır. 2004 yılında Amerikan DARPA ajansının düzenlediği “Grand Challenge” isimli yarışma ile otonom araçlara teşvik amaçlı fon verilmeye başlandı. 2010 yılında Google, otonom araç sektörüne giriş yaptığını ve bu alanda uzun zamandır çalışmalar yürüttüğünü belirtti. 2015 yılında Tesla firması Model S üzerindeki otopilot uygulamasını tanıttı [1*].

Son yıllarda otomobil endüstrisi ilk tam otonom aracı piyasaya sürebilmek için adete birbirleri ile yarış içerisine girmiş durumdadır. Yakın bir gelecekte etrafımızda çok fazla kendi kendine gidebilen arabalar (self-driving car) göreceğiz. Ford, Toyota, GM, Waymo ve Tesla vb. gibi birçok büyük şirket test sürüşlerini sürdürmektedir. Birçok otomobil endüstrisi otonom araç geliştirmek için yatırımlar yapmaya devam etmektedir. GM seyir otomasyonunu geliştirmek için 2016 yılında yaklaşık 581 milyon dolar harcadı. Kaliforniya, Arizona ve Michigan'daki çeşitli şehirlerde araçlarını test ettiler. Ford 2017 yılında 1 milyar dolar harcayarak ARGO AI teknoloji platformunu kurdu. Ford Argo AI, 2019 yılında otonom araç araştırma merkezi kurmak için 15 milyon dolar yatırmıştı. 2015 yılında Toyota, otonom araç geliştirmek için 1 milyar dolar yatırım yaptı. Volvo'nun Uber ile yaptığı ortak girişim, yeni nesil kendi kendine giden otomobiller geliştirmek için 300 milyon dolar harcadı. Hyundai hem kendi kendini süren otomobil geliştiricisi Aurora'ya 30 milyon dolar finanse etti ve hem de 2020'de otoyol sürüş ve 2030'da şehir içi sürüş için 1.7 milyar dolarlık yatırım hedefledi. Daimler'li BMW, kendi kendine giden otomobillerin geliştirilmesinde 250 milyon dolar harcadı (BMW iNEXT). Tesla, Fiat-Chrysler, Waymo ile ortak Renault Nissan, Honda, Waymo LLC gibi diğer birçok otomobil üreticisi ve Amazon, Apple, Baidu, Cisco, Microsoft gibi diğer Otomotiv dışı şirketler tam otonom araç geliştirmeye çalışıyorlar [2*].

Yakın zamanda bizleri bekleyen modern otonom araçların kendi yerel ortamlarını algılayabileceği, tespit ettikleri farklı nesne türlerini sınıflandırabileceği, ulaşım kurallarına uyarken uygun navigasyon yollarını tanımlamak için duyusal bilgileri yorumlayabileceği öngörülmektedir [3*].

Otonom araçların gelecekteki yolcular için bir çok avantaj sunması da beklenmektedir bunlar

• Trafik kazalarını azaltır
• Zararlı emisyonları azaltır
• İnsanlara zaman kazandırır
• Park etme sıkıntılarını ortadan kaldırır
• Trafik işaretlerine ihtiyaç azalır
• Trafik ehliyetine ihtiyaç kalmaz
• Lojistik maliyetlerini düşürür
• Yolların ve altyapıların maliyetini azaltır

Pek çok şirket seviye 1 yardımcı araçtan tamamen otomatik seviye 5 muadillerine kadar otonom araçlar geliştirmeyi ve başlatmayı taahhüt etmektedir. Peki bu sürüş otomasyonunun seviyeleri nelerdir ve ne anlama gelir?

Beş sürüş otomasyonu seviyesi bulunmaktadır.

Seviye 1 - Sürücü asistanı: Bu seviyede, araç bazı işlevlere yardımcı olabilir, ancak sürücü hala çevredeki tüm hızlanma, frenleme ve izlemeyi idare eder. Karayolu üzerindeki başka bir araca çok yaklaştığınızda sizin için biraz ekstra fren yapan bir araba düşünün.

Seviye 2 - Kısmi otomaston: Çoğu otomobil üreticisi, aracın direksiyon veya hızlanma işlevlerine yardımcı olabileceği ve sürücünün görevlerinden bazılarından ayrılmasına izin verebileceği bu seviyede araçlar geliştirmektedir. Sürücü her zaman aracın kontrolünü ele geçirmeye hazır olmalıdır ve güvenlik açısından kritik işlevlerin çoğundan ve çevrenin tüm izlenmesinden hala sorumludur.

Seviye 3 - Koşullu otomaston: Araç çevredeki tüm görüntüleri, görüntü işlemeli kameralar veya LiDAR gibi sensörler kullanarak kontrol etmektedir. Sürücünün dikkati hala bu seviyede kritiktir, ancak frenleme gibi kritik bir görevi bile koşullar güvenli olduğunda teknolojiye bırakabilir. Mevcut birçok Seviye 3 araç, saatte 60 km altındaki hızlarda insanın müdahalesine ihtiyaç duymaz.

Seviye 4 - Koşullu otomaston: Seviye 4 ve 5' te araç, direksiyon ve frenleme, hızlanma, araç ve yol izlemenin yanı sıra olaylara cevap verme, şerit değiştirme, dönüş ve sinyalleri ne zaman değiştireceklerini belirleme yeteneğine sahiptir. Seviye 4' te, otonom sürüş sistemi koşullar güvenli olduğunda sürücüyü bilgilendirir ve ancak o zaman sürücü aracı bu moda geçirir. Trafik sıkışıklığı veya otoyolda birleşme gibi daha dinamik sürüş durumlarını belirleyemez.

Seviye 5 - Komple otomaston, tam otonom araç: Seviye 5 yani tam otonom araç, insan müdahalesine ihtiyaç duymaz. Otonom araç sistemi tüm kritik görevleri, çevrenin izlenmesi ve trafik sıkışıklığı gibi benzersiz sürüş koşullarının tanımlanmasını kontrol ettiği için pedallara, frenlere veya direksiyon simidine gerek yoktur.

"Makine öğrenmesi" ve "derin öğrenme algoritmaları" tam Otonom Aracın geliştirilmesinde hayati rol oynamaktadır.

5. seviye otonom sürüş teknolojisi şu anda başlangıç aşamasındadır, ancak hızla gelişmektedir. Otonom araçları her zamankinden daha fazla şirket test ediyor. Tesla ve Waymo, kendi kendini yöneten gelecekte endüstri lideri olma fırsatından yararlanmak için yarışan iki önemli firma, ancak bu hedeflere ulaşmak için farklı teknolojiler kullanıyorlar.
Tesla ve Waymo arasındaki en büyük farklardan biri, kendi kendine sürüş için kullandıkları sensörlerdir. Tesla otomobilleri bilgisayar görme (computer vision) sistemini kullanırken, Waymo LiDAR sensörleri kullanıyor.

Işık Algılama ve Menzilleme anlamına gelen LiDAR, algılama için lazer diyot kullanan bir sistemdir. Araçta yansıyan lazer ışığını algılayan ve bir hedefe olan mesafeyi ölçen sensörler vardır. Bilgisayar görme sistemi ise çevreyi yakalamak için kameraları kullanır ve bir makine öğrenimi sinir ağı üzerinden gerçek zamanlı olarak görüntüleri işler.

Tesla Model 3 ile Waymo’nun Chrysler Pacifica aracını karşılaştırdığımızda, Model 3 Standard Range Plus şu anda Chrysler Pacifica hibrid minivanının hemen hemen aynı fiyatı olan 40,000 dolara satılıyor ancak Autopilot sistemi Tesla'ya dahil edildi. Teslanın standart aracında Sekiz kamera, on iki ultrasonik sensör ve bir ön radar bulunmaktadır. Ultrasonik sensörlerin amacı, ultrasonik dalgalar kullanarak hedefe olan mesafeyi ölçmektir. 100,000 dolar olan Waymo ile 40,000 dolar olan Tesla Model 3, bu büyük fiyat farkı tek başına kimin doğru yolda olduğunu ve yarışı kimin kazanacağını açıkça ortaya koyuyor.

Doç. Dr. Alkan Alkaya
alkanalkaya@teknogazete.web.tr
Mersin Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi

KAYNAKLAR:

[1*] K. Bimbraw, "Autonomous cars: Past, present and future a review of the developments in the last century, the present scenario and the expected future of autonomous vehicle technology," 2015 12th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO), Colmar, 2015, pp. 191-198.

[2*] S. Devi , P. Malarvezhi, R. Dayana, K. Vadivukkarasi, (2020) A Comprehensive Survey on Autonomous Driving Cars: A Perspective View, Wireless Personal Communications.

[3*] Campbell, Mark, Magnus Egerstedt, Jonathan P. How, and Richard M. Murray. "Autonomous driving in urban environments: approaches, lessons and challenges." Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 368, no. 1928 (2010): 4649-4672.