自動運転

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そもそも「自動運転」とは何か?その定義と実現に必須なもの

最近の自動車へ初歩的な装置が装着されるようになり、目にする機会も増えた『自動運転』。センサーやAI(人工知能)の発達で実用化の見通しが立ってきた事もあり、かつてのように実験段階レベルのSF的な先進システムとばかりも言えなくなってきました。漠然と感じている人も多いであろう『自動運転』とは、具体的に何を指し、何を社会にもたらすのでしょうか?

センサーなしでは絶対実現できない『自動運転』

自動運転の意味を理解したところで、実現のため何が必要かを順を追って考えていきます。まず人間が目で見るのと同じように、あるいはそれ以上に機械が車の周囲を確認するためには、何らかのセンサーが必須で、以下に現在使われている代表的なセンサーを紹介します。

  • 光学センサー(カメラ)
  • レーダー(電波式またはレーザー式)
  • 超音波センサー(ソナー)

このうち、光学センサー(カメラ)とは人間の『目』に相当するもので、人間と同じように2つのカメラで監視して遠近感も同じように判断できるステレオカメラ式と、カメラは1つながら、コンピューターで映像を解析して遠近感などを得る単眼カメラ式が主。

もちろんカメラの数を増やせば得られる情報は増えますし、周囲を監視するカメラも追加すれば、人間と違って複数の方向を同時に監視する事も可能ですが、コストがかかるので大抵は前方の監視のみとなります。

カメラだけでも人間と同じ程度の監視能力を期待できそうにも思えますが、案外人間の目は光学センサーとしての能力が優れており、商品化できるレベルで人間並の性能を持つカメラはなかなかなく、特に夜間や悪天候時の能力は限定的です。

そのため光学センサー(カメラ)を補完するのがその他のセンサーで、2018年12月現在ではカメラとレーダーを組み合わせるパターンが増えました。

ミリ波レーダーと呼ばれる電波式にせよ、レーザー式にせよレーダーは視界が悪い時でも物体の有無を認識したり、距離を測るのには向いているのですが、『見つけた物体が何か』を判断するには向いていません。

そのため、レーダークルーズコントロールなどひたすら前の車との距離を保って追いかけたり、何か障害物へ急速に接近しているのを把握する以上の事はできず、道路に引かれた白線を把握する事もできないので、車線を維持するのも無理なため、カメラとの組み合わせが必須です。

さらにレーダーより近距離でしか目標を把握できないものの、より精密に距離を測れるため車庫入れや低速時の歩行者検知に向いているのが超音波ソナーで、カメラやレーダーより小型なため、車体の四隅へ装着して周辺を把握するのにも向いています。

これらセンサーは車に装着するだけでなく、道路に設置したり他の車からの情報も受け取ればより効果を発揮しますが、例えば他の車がいない山奥ではどうするか、など考えると自車でセンサーを持つのが最低限必要ですし、屋内では電波が届かない人工衛星からのGPS(位置情報)も同様です。

自動運転でもっとも大事なのはこれらセンサー類で、他の何が優れていてもセンサーの能力が低かったり作動しなければ、自動運転の機能は非常に限定されると考えて構いません。

運転装置の自動化は、実は既に実現されている

次に運転装置の操作ですが、実は現在販売されている新車なら、多くが既に自動化されています。

オートマチック・トランスミッションの電子制御に始まり、ABS(アンチロック・ブレーキシステム)も電子制御化されてからは常にブレーキを最適化していますし、4輪独立制御式なら車がカーブで曲がる力や滑りやすい路面で挙動を乱すのを防ぐ制御が当たり前。

アクセルペダルで踏んだだけエンジンの回転を増すような機械式スロットルではなく、機械がエンジンを制御する電子制御スロットルもほとんどの車に装備されました。

ハンドルすらも電動パワーステアリングをコンピューターが操作し、ドライバーが乗っていなくとも駐車位置さえ決めれば勝手に車庫入れしたり、車線を外れないようハンドル操作をしてくれるシステムも市販車に搭載されています。

つまり、ことオートマ車(クラッチペダルのない2ペダルMT車を含む)に限って言えば、人間は車にハンドルやペダルを通して意思を伝えるだけで、実際の操作は車のコンピューターが行っている『半自動運転』が実現されているわけです。

人間が行う操作は昔も今もハンドルを回してアクセルやブレーキペダルを踏み…と変わりませんが、気が付けば人間は単なる『意思決定装置』になっているのが、最新の車では増えています。

運転装置の自動化という意味では自動運転に必要なハードルを既に超えており、ある意味で自動運転の実用化が近づいた一番の原因と言えるかもしれません。

センサーや運転装置の自動化が実現すれば、あと必要なのは?

優れたセンサーと、既に実現している運転装置の自動化を組み合わせれば、それだけでもある程度自動運転は実現できる状態にあり、実際に現在『自動運転』と一般的に呼ばれている装置は、この組み合わせで実現されているのが主です。

ただし本当の意味で人間を肩代わりするためには、現在はまだほとんど人間が行っている『意思決定』も車が代わりにできなければ、自動運転とは呼べません。

すなわち、センサーで捉えたものは何か?それは自車に対してどのような影響を与えるか?どのような操作が最適か?と人間に変わって考える『AI(人工知能)』が必須となります。

自動車の自動運転におけるAIとは大別して2通り考えられており、1つはインターネット通信で繋がれた『ニューラル・ネットワーク』で、もう1つが通信が入らなくても独立して思考可能な『スタンドアロン』。

ニューラルネットワークは簡単に言えばネットワークで繋がれたコンピューターが1つのAIとして機能するもので、ネットワークに繋がれた車は何台であれ1つの交通システムとして機能し、遠くの交通情報や道路状況、地図情報などを更新し続けながら思考します。

そのためには『5G通信』と呼ばれる、現在スマートフォンなどで一般的な4G通信よりはるかに高速のインターネット通信が開発されており、2020年代には一般化していく予定。

ただし、もちろん「圏外ではどうするの?」という懸念もあるため、車載コンピューターでもある程度は独立した判断を可能にするのがスタンドアロンAIで、超高速処理能力が欠かせません。

超高速通信と超高速処理能力の揃った、人間で言えば「直感的に」あるいは「反射的に」行う思考を車も行うようになれば、そこで初めて人間が車に全てを任せた完全自動運転が実現します。

いずれもある程度は開発されているため、「もうすぐ完全自動運転が実現する」と思われがちですが、小型軽量で安価なシステムがまだ実現されていないため、実際に完全自動運転車が一般的になる世界は、あと最低でも10年以上、あるいは数十年程度は先になりそうです。

今後は段階的に実現されていく自動運転

とはいえ、限定的な状況下であれば既に自動運転が可能なのも事実で、『レベル2自動運転』と言われる初歩的な自動運転ならば、高速道路など自動車専用道路で、昼間の天候が良い時などに限って作動できるシステムは、既に市販車に搭載されています。

国産車では日産の『プロパイロット』が代表的ですが、自動車専用道路は歩行者が飛び出したり信号で頻繁に止まる事もない単調な交通状況ですし、運転装置の自動化は実用化されていますから、センサーがその能力をフルに活用できるならば特に無理はありません。

言うなれば、昔ながらの速度を一定に保つクルーズ・コントロールにカメラやレーダーを使った前方の車との車間距離維持能力を追加し、カメラで確認した車線を維持するよう電動パワーステアリングを操作すれば済みます。

ただ、夜間や悪天候時だとレーダーはともかくカメラで車線の把握が困難になりますし、カーブではレーダーが一時的に前方の車を見失う可能性もありますから、カメラが使えない環境では自動運転は解除されてしまうのです。

そのためドライバーは車任せにばかりもしていられず、最低限ハンドルを握って前方に注意しつつ、通常は車自身の操作に任せつつ、いざとなればすぐドライバーが車のコントロールを取り戻せるようにするのが不可欠というのが『レベル2自動運転』。

もっとも、「それはかなり環境に恵まれた時に限り、ちょっと楽ができる程度のクルーズコントロールに過ぎない。」と考えるメーカーは多いようで、システムに『オートパイロット』と名付けたアメリカのテスラや、『プロパイロット』の日産以外のメーカーでは、実質レベル2自動運転ができても自動運転と思わせるシステム名をつけない傾向にあります。

日本でも国土交通省が2018年11月に『レベル1または2の自動運転は、誤解を招かないよう今後は運転支援または運転支援車と呼ぶように』と通達を出しましたから、今後は自動運転と呼ぶためのハードルが確実に上がりそうです。

まずはこの『運転支援車』が確実に動作するようになってから、よりレベルの高い自動運転システムが実用化されていくわけですが、ドライバーなしでの自動運転は法的にどこでどこまで走って良いかが決まっておらず、日本ではまだ実証実験段階にあります。

技術的なハードルはいずれ乗り越えられるのが分かってきたので、今後は並行して法的なハードルも段階的にクリアしていく事が求められていきそうです。