Comment une grande camionnette bleue de 1986 a ouvert la voie aux voitures autonomes

En 1986, une camionnette Chevy bleue circulait souvent dans les rues de Pittsburgh, en Pennsylvanie, près de l'Université Carnegie Mellon. Pour l'observateur occasionnel, rien à ce sujet n'a semblé hors de l'ordinaire. La plupart des gens passaient devant sans remarquer le caméscope qui sortait de son toit ou le fait qu'il n'y avait pas de mains sur le volant.

Mais si un passant s'était arrêté pour inspecter la camionnette et regarder à l'intérieur, il aurait réalisé que ce n'était pas une voiture ordinaire. Il s'agissait de la première automobile autonome au monde : un travail pionnier de l'informatique et de l'ingénierie construit d'une manière ou d'une autre dans un monde où les télécopieurs étaient encore le moyen prédominant d'envoyer des documents, et la plupart des téléphones avaient encore des cordons. Mais bien qu'il soit coincé à une époque où la technologie n'avait pas encore rattrapé l'imagination de l'humanité, la camionnette – et les chercheurs entassés dedans – a aidé à jeter les bases de tous les prototypes Teslas , Waymos et Uber autonomes qui naviguaient autour nos rues en 2022.

Comment est née la première voiture autonome

La camionnette susmentionnée a été conçue et construite par le laboratoire de navigation de Carnegie Mellon (Navlab) – bien avant que le World Wide Web ou Google n'existe, et avec des ordinateurs 10 fois moins puissants que l'Apple Watch de première génération.

Grâce au financement du département américain de la Défense, la division robotique de Carnegie Mellon a créé le Navlab en 1984 pour explorer la navigation autonome. L'objectif, a déclaré le Dr Chuck Thorpe, le professeur d'informatique qui dirigeait le projet à Digital Trends, était de faire face à des situations "ennuyeuses, sales et dangereuses".

Le département de la défense, plus précisément, cherchait à construire des éclaireurs autonomes. Ces éclaireurs allaient sur le terrain et cartographiaient des territoires inexplorés, où il y avait généralement un plus grand risque de mines et d'ennemis cachés – un travail pour lequel les humains risquaient auparavant leur vie. Et ainsi, le Terragator est né en 1983.

Le Terregator à six roues, qui, à première vue, pourrait facilement être confondu avec le prédécesseur du Mars Rover, était le premier robot autonome de conduite en extérieur au monde, et à une époque où les téléphones portables pesaient 11 livres, c'était un exploit technique remarquable. . Il comportait une gamme de capteurs et une technologie de vision par ordinateur pour éviter les obstacles, gravir des terrains accidentés, suivre des chemins et bien plus encore. Les travaux sur le Terregator ont aidé les chercheurs à réaliser le potentiel de cette technologie, et trois ans plus tard, le Navlab 1 – cette camionnette Chevrolet bleue – est sorti dans les rues.

Le Navlab 1 était aussi primitif qu'une voiture autonome pouvait l'être. Il n'avait pas les écrans tactiles élégants ou les commandes de smartphone que l'on trouve dans les véhicules autonomes de nos jours. Ce qu'il avait, c'était une demi-douzaine de racks de matériel informatique de la taille d'un réfrigérateur, un caméscope pleine grandeur sortant du dessus du pare-brise, un générateur de 20 kilowatts et quelques moniteurs en bloc utilisés pour afficher les performances de l'algorithme à une poignée de étudiants diplômés entassés à l'arrière. L'ensemble de la configuration ressemblait plus à une camionnette de surveillance du FBI qu'à un projet de conduite autonome.

La façon dont Navlab 1 se dirigeait était assez simple. Son capteur lidar – similaire à celui trouvé sur les derniers iPhones – tirerait des lasers sur des objets pour déterminer sa distance par rapport à eux. En plus de cela, avec la vision par ordinateur, il décomposerait les images de la caméra vidéo pour suivre les marquages ​​au sol et déterminer les bords de la route afin qu'elle ne dévie pas. Les résultats de ces points de données l'aideraient finalement à envoyer les commandes de direction finales.

Si cela ressemble à beaucoup de travail pour les ordinateurs des années 1980, c'est parce que c'était le cas. Étant donné que le matériel n'avait pas encore rattrapé ces progrès, il faudrait des années pour produire les calculs et, par conséquent, la vitesse de Navlab 1 était limitée à 20 mph.

De plus, les tas de matériel entassés à l'arrière de la camionnette souffraient d'une ventilation limitée et, par conséquent, il tombait souvent en panne et prenait même feu une fois, selon le Dr Dean Pomerleu, qui a rejoint l'équipe Navlab en tant que Ph.D. . élève.

Apprendre des erreurs passées

Alors que Navlab a continué à affiner ses modules d'auto-conduite au cours des années à venir, ce n'est qu'en 1989 que le Dr Pomerleu a enseigné une ambulance de l'armée de couleur camouflage Humvee – Navlab 2 – pour apprendre de ses erreurs que le groupe a réalisé sa prochaine percée.

Jusqu'en 1989, les étudiants de Navlab codaient en dur des programmes pour corriger les défauts de la voiture autonome lorsqu'elle rencontrait des situations inconnues. D'autre part, l'algorithme ALVINN (abréviation de An Autonomous Land Vehicle in a Neural Neutral) du Dr Pomerleu a permis au véhicule de s'adapter à des scénarios pour lesquels il n'était pas programmé simplement en regardant comment un conducteur humain réagirait dans ce cas. Cela signifiait que la prochaine fois que Navlab 2 rencontrerait le même scénario, il n'aurait pas besoin d'intervention humaine. C'est ce qui a débloqué la prochaine génération de voitures autonomes, et même dans les systèmes basés sur l'IA d'aujourd'hui, on peut trouver les indices d'ALVINN.

Bientôt, Navlab 2 naviguait à 55 mph lors d'un road trip de 102 miles de Pittsburgh à Erie, en Pennsylvanie. « C'était le premier voyage vraiment long qu'il avait fait et cela m'a convaincu qu'un jour nous verrions des véhicules capables de conduire eux-mêmes sur les routes publiques », a ajouté le Dr Pomerleu.

Étant donné que les itérations de Navlab dépendaient d'un réseau neuronal adaptatif et non de cartes 3D comme la voiture autonome de Google, elles pouvaient être déposées à n'importe quel endroit qu'elles n'avaient pas vu auparavant et fonctionner assez bien. C'est ce qui a finalement propulsé le tour de victoire de la division Navlab : un road trip de près de 3 000 milles à travers le pays, de Pittsburgh à San Diego en 1995.

Le Navlab 5 s'est dirigé pendant plus de 98 % du trajet, le Dr Pomerleu et son étudiant diplômé, le Dr Todd Jochem, se relayant pour accélérer et freiner. Et malgré les grandes variations dans les types de routes et les terrains, la paire n'a fait face à presque aucune anomalie et a journalisé toute l'expérience tout au long du voyage, y compris le jour où ils l'ont démo pour l'ancien hôte de The Tonight Show , Jay Leno, dans ce qui était un des premiers blogs de voyage en ligne.

"Je pense que si vous remontez dans le temps et obtenez une de ces voitures maintenant", a déclaré le Dr Jochem, qui conduit maintenant une Tesla Model S, dans un échange par e-mail avec Digital Trends, "vous seriez choqué de voir à quel point c'est identique. dans certaines situations aux performances que vous voyez sur les voitures qui sont maintenant commerciales. Très fier de cela.

Les membres de l'équipe Navlab ont ensuite fondé et contribué de manière significative aux principaux projets de conduite autonome d'aujourd'hui, tels que Uber, Google, Tesla, etc. Pourtant, malgré les progrès réalisés par l'industrie, le Dr Pomerleu pense qu'un "hiver de l'IA", un terme utilisé dans les cercles universitaires pour décrire une période de faible financement et de croissance dans un domaine, pourrait se profiler au coin de la rue pour les véhicules autonomes et Elon. Musk pourrait être à blâmer.

Alors que le Dr Pomerlue convient que Musk a contribué à faire avancer l'ère de la conduite autonome, son approche de l'autonomie, qui repose beaucoup trop sur les capteurs de caméra et les politiques impitoyables en matière de sécurité des conducteurs, est inquiétante. "En fin de compte, les promesses excessives et les livraisons insuffisantes sont inadmissibles à mon avis et menacent de contribuer à un autre" hiver audiovisuel "", a-t-il ajouté.

Au moment de la rédaction de cet article, la National Highway Traffic Safety Administration des États-Unis a annoncé qu'elle enquêtait sur Tesla pour avoir laissé les conducteurs jouer à des jeux vidéo sur l'écran du tableau de bord pendant que la voiture conduisait sur pilote automatique.

Le travail de chercheurs comme le Dr Thorpe n'a donc pas encore atteint sa ligne d'arrivée. "Il y a trente ans, j'avais prédit que je prendrais ma retraite dans une voiture autonome", a-t-il plaisanté, "je suppose que je ne peux pas encore prendre ma retraite."