Khi nào sẽ có xe ô tô tự hành thực sự?

Xe tự hành đại diện cho người thay đổi cuộc chơi di chuyển

Triển vọng của những phương tiện xe tự lái là rất lớn, chúng có thể mang lại khả năng di chuyển cho những phân khúc thị trường mà trước đây chưa từng được tiếp cận như trẻ em, người khuyết tật hoặc những người không thể tự lái xe.

Ngoài ra, còn là cơ hội có thể cho phép các mô hình kinh doanh mới như dịch vụ gọi xe sử dụng robotaxi, dịch vụ hậu cần vận chuyển hàng hóa theo yêu cầu, bán lẻ di động, cung cấp nội dung trên ô tô và dịch vụ được mang trực tiếp đến khách hàng.

Nhưng thách thức và rào cản để triển khai đầy đủ là rất lớn. Khó khăn trong việc thương mại hóa xe tự lái cũng lớn không kém. Ví dụ: bước nhảy vọt từ quyền tự chủ Cấp 1 lên Cấp 2 đã được chứng minh là không đáng kể so với bước nhảy vọt về độ phức tạp cần thiết cho hoạt động AV “rời mắt” Cấp 3. Việc chuyển lên Cấp 4 từ Cấp 3 sẽ là một bước nhảy lớn hơn. Ngay cả các phương tiện Cấp 3 cũng sẽ có vẻ đơn giản so với các cấp độ và khả năng cao hơn được yêu cầu bởi các mẫu xe Cấp 4 và Cấp 5 tự lái thực sự, cả hai đều có thể không bao gồm các điều khiển dành cho người lái xe.

Đại dịch đã làm chậm tiến độ phát triển AV

Giai đoạn phục hồi sau COVID bị chi phối bởi việc thiếu nguồn cung cấp chất bán dẫn. Điều này đã làm chậm tiến độ phát triển quyền tự chủ trên xe ô tô.

Việc nhận ra những trở ngại trong việc tạo ra đội xe tự hành đã khiến một số người bị loại khỏi cuộc đua. Trong khi đó, công nghệ và môi trường pháp lý đang tỏ ra khó thực hiện hơn dự kiến. Ban đầu, có những kế hoạch cao cả để sớm ra mắt đội ô tô robotaxi, nhưng kế hoạch này hiện đã được thay thế bằng một mốc thời gian có độ trễ đáng kể.

Doanh số AV toàn cầu Cấp 4 và 5 vào năm 2030 hiện dự kiến chỉ đạt con số 250.000 chiếc. Tuy nhiên, con số này dự kiến sẽ tăng lên 4 triệu vào năm 2040.

Các công ty hàng đầu

Một số lượng lớn các công ty đang phát triển AI cho ô tô tự lái bằng thuật toán học máy sử dụng cảm biến.

Người dẫn đầu và gần đạt được quyền tự chủ Cấp độ 4 nhất là Waymo của Alphabet. Các hệ thống OEM, đặc biệt là Tesla cũng như Mercedes-Benz và các hệ thống từ Baidu, Aptiv, NVIDIA và Intel/Mobileye, đều đang tranh chấp. Các công ty khởi nghiệp AI đang đổi mới, bao gồm Aurora của Mỹ và Horizon Robotics của Trung Quốc.

Cảm biến cung cấp dữ liệu đầu vào quan trọng cho hệ thống AI của ô tô. Một bộ cảm biến điển hình bao gồm máy ảnh quang học, LiDAR, radar, máy thu siêu âm và cảm biến hồng ngoại. Những công ty chủ chốt bao gồm Sony, Samsung Electronics, NXP, Infineon, ST Microelectronics và Ouster (đã mua lại Velodyne). Đối với LiDAR, công ty hàng đầu Ouster phải đối mặt với sự cạnh tranh từ Valeo, Innoviz, robosense, Quanergy và Luminar. Nvidia hiện đang dẫn đầu về công nghệ hệ thống trên chip quan trọng.

Bên cạnh đó, các mô hình kinh doanh AV sẽ tạo ra nhiều loại dịch vụ mới. Các công ty đội xe AV mới, dẫn đầu bởi Waymo, Cruise, Uber và Didi, có vẻ sẽ dẫn đầu. Ngoài ra, các nhà cung cấp dịch vụ vận chuyển và giao hàng tự động – từ Uber Eats, Nuro, Aurora và TuSimple – sẽ bắt đầu thay thế kế hoạch truyền thống cho các ứng dụng thương mại và tiêu dùng. Các dịch vụ trên xe cũng sẽ mở rộng, cung cấp cho người chơi công nghệ và truyền thông những kênh mới.

Công nghệ cơ bản và thời gian

Tính năng bán tự động Cấp 1 lần đầu tiên xuất hiện vào đầu những năm 1990 dưới dạng hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng (ACC).

Phải mất hai thập kỷ nữa, các hệ thống Cấp 2 mới xuất hiện có thể cung cấp khả năng tập trung vào làn đường cùng với khả năng kiểm soát tốc độ thích ứng – hai tính năng kết hợp với nhau thường xác định quyền tự chủ Cấp 2. Trong khi Audi tuyên bố đã đạt được quyền tự chủ Cấp độ 3 - được định nghĩa là khi người lái xe có thể hoàn toàn thoát khỏi nhiệm vụ lái xe trong một số điều kiện nhất định - với A8 vào năm 2017, hãng không thể kích hoạt tính năng này vì không có thị trường nào cho phép lái xe mà không có một người lái xe cẩn thận.

Mercedes-Benz đã trở thành OEM đầu tiên ra mắt xe Cấp 3 vào cuối năm 2022 (cả hai mẫu S-Class và EQS đều cung cấp các tính năng ở những khu vực địa lý được quy định cho phép như Đức).

Tiến bộ nhưng cũng có những bước thụt lùi

Năm 2014 chứng kiến những chiếc xe tự lái Cấp 2 đầu tiên xuất hiện, nổi bật nhất là hệ thống Autopilot của Tesla. Bất chấp những lời hứa táo bạo của CEO Elon Musk, Tesla vẫn chưa đưa hệ thống này vượt quá mức Cấp 2, mặc dù nó đã bổ sung các tính năng cho phép chiếc xe hoàn thành phần lớn hành trình của mình trên Autopilot.

Điều quan trọng là người lái xe Tesla vẫn phải luôn luôn phụ trách phương tiện và phải can thiệp nếu có sự cố xảy ra. Điều này dẫn đến cáo buộc rằng Tesla đang tự mãn với sự an toàn của người lái xe vì chắc chắn chủ sở hữu sẽ sử dụng hệ thống này ngoài mục đích đã định, khiến Autopilot liên quan đến một số vụ tai nạn chết người trên đường.

Vào tháng 8 năm 2021, NHTSA của Mỹ chính thức tuyên bố sẽ điều tra nguyên nhân của một số vụ tai nạn nghiêm trọng được cho là có liên quan đến Autopilot.

Nhiều người kỳ vọng với thông báo năm 2017 của Audi rằng họ đã lắp đặt công nghệ tự hành Cấp độ 3 trên A8 và những chiếc xe Cấp độ 3 sẽ được đưa ra thị trường trên quy mô lớn vào cuối thập kỷ này. Tuy nhiên, như Audi nhận thấy, trong khi công nghệ này đã sẵn sàng thì việc chờ luật pháp cho phép sử dụng những hệ thống như vậy lại là một vấn đề khác. Do đó, đây không thể coi là sự xuất hiện của xe Cấp 3.

Honda là nhà sản xuất ô tô đầu tiên cuối cùng đã nhận được chứng nhận cho hệ thống Cấp 3 với mẫu sedan hạng sang Legend dành cho thị trường Nhật Bản (2021). Mẫu xe này có tính năng Traffic Jam Pilot, có thể điều khiển phương tiện di chuyển trong tình trạng giao thông chậm mà không cần sự chú ý của người lái. Tuy nhiên, các điều kiện mà về mặt kỹ thuật hệ thống này có thể được coi là Cấp 3 lại hạn chế đến mức nhiều người cũng không tin rằng đây là Cấp 3 thực sự. Những gì đã được công nhận rộng rãi là những chiếc xe sản xuất đầu tiên ở Cấp độ 3 là sự ra mắt vào cuối năm 2022 của Mercedes-Benz S-Class và EQS cập nhật, bao gồm cả quyền bật chức năng Cấp độ 3 ở Đức và một số tiểu bang của Mỹ.

Một số lượng đáng kể các công ty lớn, bao gồm cả Ford và GM, đã đặt mục tiêu triển khai quy mô lớn AV Cấp 4 (có thể được chia sẻ) vào năm 2021. Khi thời hạn đó đến gần, ngày càng rõ ràng là việc triển khai sẽ không diễn ra trong khoảng thời gian này. Ngay cả bây giờ, với các thông báo tương đối thường xuyên về việc triển khai AV chia sẻ Cấp 4 ở quy mô nhỏ, rõ ràng là tất cả các công ty liên quan vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm. Phương tiện gần nhất đạt được quyền tự chủ Cấp độ 4 là Waymo của Google, đã tích lũy được hàng chục triệu dặm trải nghiệm lái xe tự động trong đội xe của mình, với nhiều thành tựu hơn nữa trong mô phỏng.

Waymo đã ra mắt dịch vụ không người lái thương mại có giới hạn ở Phoenix, Arizona vào cuối năm 2018, với việc mở rộng diễn ra vào tháng 12 năm 2022 và tháng 5 năm 2023 (sử dụng các dịch vụ không người lái được phép của Waymo One). San Francisco là một trong những địa điểm chính khác để thử nghiệm cả Waymo và Cruise. Cho đến tháng 8 năm 2023, cả hai công ty đều có những hạn chế đáng kể đối với hoạt động trong thành phố. Waymo có thể tính phí ở các khu vực lân cận nơi nó hoạt động, trong khi Cruise bị giới hạn hoạt động vào buổi tối/đêm.

Những hạn chế này đã được các nhà hoạch định chính sách của thành phố dỡ bỏ, nhưng những ngày đầu vận hành tự do hơn đã gặp nhiều khó khăn và ngày càng có nhiều phản ứng dữ dội chống lại quyết định này. Những địa điểm này đã được các nhà phát triển AV lựa chọn vì mức độ thử thách tương đối thấp. Ví dụ, ở Arizona có xu hướng có thời tiết nắng đẹp và mạng lưới đường rộng, đơn giản phù hợp với hệ thống Cấp 4 hiện tại. Một sự cố xảy ra vào tháng 10 năm 2023, liên quan đến việc một người đi bộ bị một phương tiện khác tông vào đường đi của Cruise AV, đã khiến Bộ Phương tiện Cơ giới (DMV) của California đình chỉ giấy phép triển khai phương tiện không người lái của Cruise trên đường phố San Francisco. Do thất bại này, Cruise đã đình chỉ hoạt động trên toàn quốc và thu hồi tất cả 950 phương tiện không người lái của mình để cập nhật phần mềm.

Môi trường địa lý

Trước khi chúng ta thấy mạng robotaxi cấp 4 được áp dụng rộng rãi, công nghệ này có thể sẽ được sử dụng trong môi trường có rào chắn địa lý hoặc khuôn viên, chẳng hạn như các trường đại học hoặc khu thương mại lớn.

Ngoài ra, các công nghệ tương tự có thể sẽ được sử dụng để vận hành dịch vụ xe buýt đưa đón giữa các trung tâm giao thông, chẳng hạn như giữa sân bay và trung tâm thành phố. Ngoài ra, các cảng, mỏ và các khu vực được kiểm soát khác có thể tỏ ra là những địa điểm thích hợp hơn để triển khai công nghệ Cấp 4 vì lượng phương tiện đi lại hạn chế, có thể không phải tuân theo các quy tắc đường bộ thông thường hoặc các quy định khác cũng như tự động hóa các quy trình ở đó.

Mercedes cho biết hệ thống phanh, lái, nguồn điện và một số bộ phận của hệ thống cảm biến được thiết kế dự phòng về mặt vật lý và chức năng để giúp hệ thống của hãng hoạt động an toàn.

Với hành trình tự động hóa, Drive Pilot cho phép người lái xe không bận tâm đến giao thông và tập trung vào một số hoạt động phụ nhất định (Mercedes chỉ ra rằng những hoạt động phụ nào của người lái xe được pháp luật cho phép tùy thuộc vào các quy định giao thông đường bộ quốc gia tương ứng). Khi Drive Pilot hoạt động, các ứng dụng có thể được bật trên màn hình trung tâm tích hợp của xe vốn bị chặn khi đang lái xe.

Trên những đoạn đường cao tốc phù hợp và nơi có mật độ giao thông cao, Drive Pilot có thể đảm nhận nhiệm vụ lái xe, với tốc độ lên tới 40 dặm/giờ. Các nút điều khiển cần thiết cho việc này nằm ở vành vô lăng, ở bên trái và bên phải phía trên hốc ngón tay cái. Khi các điều kiện phù hợp, hệ thống sẽ cho biết tính khả dụng trên các nút điều khiển. Khi người lái kích hoạt Drive Pilot, hệ thống sẽ kiểm soát tốc độ và khoảng cách, đồng thời hướng dẫn phương tiện di chuyển trong làn đường của mình. Sơ đồ tuyến đường, các sự kiện xảy ra trên tuyến đường và biển báo giao thông cũng được xem xét tương ứng. Hệ thống cũng phản ứng với các tình huống giao thông bất ngờ và xử lý chúng một cách độc lập, ví dụ: bằng các thao tác né tránh trong làn đường hoặc bằng các thao tác phanh.

Cảm biến LiDAR và các hệ thống dự phòng

Mercedes cho biết Drive Pilot được xây dựng dựa trên các cảm biến xung quanh của “Gói hỗ trợ lái xe” và bao gồm các cảm biến bổ sung. Chúng bao gồm LiDAR, cũng như camera ở cửa sổ phía sau và micro để phát hiện phương tiện khẩn cấp, ngoài ra còn có cảm biến độ ẩm đường. Một chiếc xe được trang bị Drive Pilot tùy chọn cũng có bộ truyền động phanh và lái dự phòng cũng như hệ thống điện dự phòng trên xe, để nó vẫn có thể điều khiển được ngay cả khi một trong những hệ thống này bị hỏng và có thể đảm bảo chuyển giao an toàn cho người lái.

Nếu người lái xe không lấy lại được quyền kiểm soát ngay cả sau khi được nhắc nhở ngày càng khẩn cấp và hết thời gian tiếp quản (ví dụ: do vấn đề sức khỏe nghiêm trọng), hệ thống sẽ phanh xe dừng lại “một cách có kiểm soát” trong khi bật đèn cảnh báo nguy hiểm . Khi xe đã dừng lại, hệ thống gọi khẩn cấp của Mercedes-Benz sẽ được kích hoạt và các cửa sẽ được mở khóa để những người ứng cứu đầu tiên có thể vào bên trong.

Mercedes thông tin hệ thống Drive Pilot của họ là hệ thống Cấp 3 đầu tiên trên thế giới đáp ứng các yêu cầu pháp lý theo quy định UN R157. Cơ quan Vận tải Ô tô Liên bang Đức (KBA) lần đầu tiên cấp phép phê duyệt hệ thống dựa trên quy định UN R157.