Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào một chiếc xe không người lái có thể di chuyển trong giao thông, tránh người đi bộ và tự đỗ xe một cách dễ dàng chưa?

Xe tự lái không còn là chuyện viễn tưởng nữa — chúng đang được thử nghiệm trên đường công cộng và thậm chí đã được sử dụng thương mại hạn chế hiện nay. Nhưng điều gì thực sự khiến chúng hoạt động?

Cốt lõi của tất cả nằm ở "bộ não" của chiếc xe: một sự kết hợp phức tạp giữa các cảm biến, phần mềm và thuật toán ra quyết định, mô phỏng - và đôi khi còn vượt trội hơn - hành vi lái xe của con người.

Hiểu về các cấp độ tự chủ

Trước khi đi sâu vào cách một chiếc xe tự lái suy nghĩ, điều quan trọng là phải hiểu các cấp độ tự động hóa. Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) định nghĩa sáu cấp độ, từ Cấp độ 0 (không tự động hóa) đến Cấp độ 5 (hoàn toàn tự động). Hầu hết các phương tiện trên đường hiện nay với các tính năng như kiểm soát hành trình thích ứng hoặc giữ làn đường đều ở Cấp độ 2. Xe Cấp độ 4 và 5, có thể tự lái trong hầu hết hoặc tất cả các điều kiện, vẫn đang trong giai đoạn phát triển hoặc thử nghiệm hạn chế.

Cấp độ càng cao, xe càng cần nhiều "trí tuệ", điều này khiến việc xe nhận biết môi trường xung quanh và đưa ra quyết định trong thời gian thực trở nên thiết yếu.

Các giác quan: Camera, LiDAR và Radar

Giống như con người sử dụng mắt và tai để cảm nhận thế giới, xe tự lái dựa vào nhiều loại cảm biến khác nhau. Camera được gắn xung quanh xe phát hiện vạch kẻ đường, biển báo, đèn giao thông và chướng ngại vật. Cảm biến radar phát sóng vô tuyến từ các vật thể để đo khoảng cách và tốc độ của chúng—rất hữu ích để theo dõi ô tô và người đi bộ, đặc biệt là trong điều kiện tầm nhìn kém.

LiDAR (Phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng), một trong những hệ thống cảm biến công nghệ cao nhất, sử dụng tia laser để tạo ra bản đồ 3D chính xác của môi trường. Điều này cho phép xe "nhìn" với độ chi tiết đáng kinh ngạc, xác định mọi thứ từ lề đường đến chuyển động của người đi xe đạp.

Cùng nhau, các cảm biến này tạo thành "mắt và tai" của bộ não xe tự lái, cung cấp lượng dữ liệu khổng lồ mỗi giây.

Bộ nhớ: Lập bản đồ và định vị

Ngoài cảm biến thời gian thực, xe tự lái sử dụng bản đồ độ phân giải cao chi tiết hơn nhiều so với bản đồ trên điện thoại thông minh của bạn. Những bản đồ này bao gồm thông tin như vị trí chính xác của lề đường, biển báo dừng và vạch kẻ đường.

Định vị là cách xe biết chính xác vị trí của nó trong phạm vi vài centimet. Nó kết hợp dữ liệu cảm biến với GNSS và bản đồ HD được tải trước. Một số hệ thống thậm chí còn sử dụng các điểm mốc trực quan và so sánh chúng với bản đồ để xác minh vị trí của mình. Nếu không định vị chính xác, ngay cả bộ não thông minh nhất của ô tô cũng có thể bị "lạc đường".

Bộ não: Đơn vị ra quyết định

Tất cả dữ liệu từ cảm biến và bản đồ được gửi đến bộ xử lý trung tâm—hay còn gọi là "bộ não"—của ô tô. Bộ phận này thường được trang bị chip AI tiên tiến được thiết kế để xử lý các phép tính phức tạp trong mili giây.

Các thuật toán học máy được huấn luyện trên hàng triệu dặm dữ liệu lái xe. Chúng giúp ô tô nhận dạng vật thể, dự đoán chuyển động của chúng và quyết định cách phản ứng. Ví dụ, nếu một người đi bộ xuất hiện ở vạch kẻ đường, hệ thống phải dự đoán xem người đó sẽ bước ra đường hay chờ. Dựa trên dự đoán này, ô tô sẽ chọn dừng lại, giảm tốc độ hoặc tiếp tục.

Quá trình ra quyết định này diễn ra hàng chục lần mỗi giây, đảm bảo ô tô phản ứng với môi trường xung quanh một cách an toàn và mượt mà.

Học hỏi như một người lái xe thực thụ

Điều thú vị là, cách thức xe tự lái "học hỏi" bắt chước cách con người cải thiện kỹ năng lái xe theo thời gian. Thông qua một quá trình gọi là học tăng cường, hệ thống AI học hỏi bằng cách nhận phản hồi về hành động của chúng. Ví dụ, nếu xe nhập làn giao thông thành công mà không xảy ra sự cố, hành vi đó sẽ được củng cố. Nếu nó mắc lỗi trong môi trường mô phỏng, hệ thống sẽ điều chỉnh.

Nhiều công ty sử dụng môi trường lái xe mô phỏng để huấn luyện mô hình của họ. Điều này cho phép thử nghiệm hàng triệu kịch bản lái xe ảo mà không gây nguy hiểm cho người thật. Theo thời gian, hệ thống ngày càng trở nên có khả năng và thích ứng hơn.

Điện toán biên và hiệu năng thời gian thực

Để một chiếc xe hoạt động tự động, tất cả quá trình xử lý này phải diễn ra cực kỳ nhanh. Đó là nơi điện toán biên phát huy tác dụng. Thay vì gửi dữ liệu lên đám mây để phân tích, xe xử lý dữ liệu cục bộ trên các máy tính hiệu năng cao tích hợp trên xe.

Điều này cho phép thời gian phản ứng nhanh hơn và an toàn hơn. Chỉ cần chậm trễ một giây cũng có thể là sự khác biệt giữa việc dừng xe an toàn và một vụ tai nạn. Đó là lý do tại sao các công ty như NVIDIA và Intel đã phát triển các bộ xử lý chuyên dụng được tối ưu hóa cho các ứng dụng AI thời gian thực trong xe hơi.

Điều gì xảy ra trong trường hợp khẩn cấp?

Xe tự lái được thiết kế để xử lý những tình huống bất ngờ. Nếu một cảm biến bị lỗi hoặc xảy ra tình huống mà xe không thể hiểu được, hầu hết các hệ thống đều được lập trình để đưa xe dừng lại an toàn hoặc trả quyền điều khiển lại cho người lái (nếu có).

Một số mẫu xe có nhiều hệ thống dự phòng—như nguồn điện dự phòng, thuật toán kết hợp cảm biến và hệ thống phanh khẩn cấp—để đảm bảo an toàn trong nhiều tình huống khác nhau. Những tính năng an toàn này rất cần thiết để giành được lòng tin của công chúng và vượt qua sự kiểm tra của cơ quan quản lý.

Câu đố về đạo đức

Một khía cạnh hấp dẫn khác của bộ não xe tự lái là việc ra quyết định về mặt đạo đức. Trong những tình huống diễn ra trong tích tắc mà thiệt hại có thể không thể tránh khỏi, làm thế nào để chiếc xe quyết định bảo vệ ai? Các nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực như đạo đức AI và khoa học hành vi đang nỗ lực giải quyết những câu hỏi này, nhằm mục đích xây dựng tính minh bạch và công bằng vào các thuật toán. Hiện tại, hầu hết các hệ thống đều tuân theo các quy tắc (như giảm tốc độ gần trường học) hơn là đưa ra các phán xét đạo đức. Tuy nhiên, đây vẫn là một chủ đề nóng khi các phương tiện ngày càng trở nên tự động hơn.

Con đường phía trước

Bộ não của một chiếc xe tự lái là một ví dụ phi thường về sự tiến bộ công nghệ. Mặc dù các hệ thống vẫn đang phát triển, nhưng chúng đã vượt trội hơn con người trong các lĩnh vực như thời gian phản ứng, khả năng tập trung và đánh giá rủi ro. Khi công nghệ tiếp tục được cải thiện, xe tự lái có thể trở thành tiêu chuẩn chứ không phải là ngoại lệ.

Tuy nhiên, để được áp dụng rộng rãi, xã hội phải giải quyết các mối lo ngại về an toàn, quy định, cơ sở hạ tầng và lòng tin của công chúng. Các chuyên gia đồng ý rằng mô hình lai – trong đó các phương tiện dần dần tăng khả năng tự chủ – có thể là con đường thực tế nhất.

Bạn có tin tưởng vào bộ não của một chiếc xe hơi không?

Dù thông minh đến đâu, xe tự lái vẫn chỉ là máy móc. Bạn có tin tưởng trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ cầm lái không? Hay bạn thích tự mình điều khiển hơn? Tương lai có thể sẽ bao gồm cả con người và máy móc cùng nhau làm việc để tạo ra những con đường an toàn hơn.

Bạn nghĩ sao? Bạn có cảm thấy an toàn khi ngồi trong một chiếc xe tự lái hoàn toàn, khi biết được những gì đang diễn ra bên trong "bộ não" của nó?

Hãy cùng thảo luận!