Informática

El coche automático aún necesita conductor

La autoconducción aún está lejos de la sociedad y se enfrenta a desafíos tecnológicos, económicos, legales e incluso humanos

  • Jueves, 24 de octubre de 2013
  • Por Will Knight
  • Traducido por Francisco Reyes

Un BMW Serie 5 plateado cirucla a unos 120 kilómetros por hora en una autopista que corta al noreste a través de Baviera entre Múnich e Ingolstadt (todas ellas en Alemania). Estoy en el asiento del conductor, mirando los coches y los camiones que pasan, aunque no he tocado el volante, el freno ni el acelerador durante, al menos, 10 minutos. El BMW se acerca un camión que se mueve lentamente. Para mantener nuestra velocidad, el coche activa el intermitente y comienza a moverse a la izquierda, hacia el carril de adelantamiento. En ese momento, otro coche situado varios vehículos más atrás, se incorpora al carril de adelantamiento. Mi BMW desconecta rápidamente la señal y regresa al centro del carril, donde espera a que el coche de detrás pase antes de volver a intentarlo.

Poner tu vida en manos de un chofer robot ofrece una visión inquietante sobre cómo está a punto de cambiar nuestro concepto de la conducción. El automóvil que ha seguido un camino de evolución tecnológica constante pero lenta durante los últimos 130 años. Sin embargo, ahora está a punto de cambiar drásticamente de formas que podrían generar impactos económicos, ambientales y sociales radicales.

Los primeros sistemas autónomos ya son capaces de controlar la dirección, el frenado y la aceleración. Pero aún requieren que los conductores mantengan un ojo en la carretera y las manos en el volante. No obstante, la siguiente generación de vehículos, como el prototipo con autoconducción de BMW, podría estar disponible en menos de una década, lo que permitiría a los conductores trabajar, eviar mensajes de texto o, símplemente, relajarse. Ford, GM, Toyota, Nissan, Volvo y Audi han hecho demostraciones de coches capaces de conducirse a sí mismos, y todas las compañías han declarado que planean vender algún tipo de automatización avanzada en los próximos 10 años: coches capaces de hacerse cargo de la conducción en carreteras y aparcarse solos en un garaje. Google, por su parte, está invirtiendo millones en software de conducción autónoma y ​​sus coches sin conductor se han convertido en una imagen familiar en las carreteras de Silicon Valley.

El interés de la automatización para las empresas de automóviles es enorme. En un mercado altamente competitivo, en el que los fabricantes de coches de lujo se apresuran a satisfacer a los clientes con la última tecnología, sería un suicidio comercial no invertir con fuerza en un futuro automatizado. El hombre a cargo del proyecto de conducción autónoma de BMW, Werner Huber, me comentó: "Es la experiencia más impresionante que podemos ofrecer". Huber afirmó que la empresa aspira a ser "una de las primeras en el mundo" en introducir la autonomía en carretera.

En el futuro, el uso de la conducción autónoma podría disminuir la cantidad de accidentes de circulación, el tráfico y la contaminación. Los datos publicados el año pasado por el Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras, una organización no lucrativa de EEUU financiada por la industria automovilística, sugieren que el uso de características parcialmente autónomas ya está ayudando a reducir los accidentes. Estos datos, recogidos a partir de las aseguradoras de vehículos estadounidenses, muestran que los automóviles con sistemas de advertencia de colisión delantera que, o bien advierten al conductor de una colisión inminente o pisan los frenos de forma automática, tienen muchos menos accidentes que los coches que no poseen dichos sistemas.

Un grado de autonomía más amplio podría reducir los accidentes de tráfico aún más. La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras de EEUU estima que más del 90% de los accidentes de tránsito están provocados por errores humanos, una cifra que ha llevado a algunos expertos a predecir que la conducción autónoma reducirá el número de siniestros en carretera en un porcentaje similar. Suponiendo que la tecnología se haga omnipresente y tenga tal efecto, los beneficios para la sociedad serían enormes. Casi 33.000 personas mueren en las carreteras de EEUU cada año, con un coste de 300.000 millones de dólares (218.000 millones de euros), según la Asociación Americana de Automóviles. La Organización Mundial de la Salud estima que en todo el mundo mueren más de 1,2 millones de personas en las carreteras cada año.

Mientras tanto, demostraciones realizadas en la Universidad de California en Riverside (EEUU) en 1997, y varios experimentos con vehículos modificados realizados por Volvo y otros fabricantes en 2011, sugieren que tener vehículos que viajasen en pelotones automáticos de alta velocidad reduciría la resistencia aerodinámica y podría bajar el consumo de combustible en un 20%. Además, un estudio de ingeniería publicado el año pasado llegó a la conclusión de que, la automatización podría permitir que viajaran casi cuatro veces más coches en un determinado tramo de carretera. Eso podría ayudar a ahorrar algunos de los 5.500 millones de horas y los casi 11.000 millones de litros de combustible que ,según el Instituto de Transporte de Texas, se malgastan debido a la congestión del tráfico cada año.

Pero estas proyecciones tienden a pasar por alto lo difícil que será fabricar un coche sin conductor. Para que la conducción autónoma cambie drásticamente el transporte, tiene que generalizarse y no tener defectos. Probablemente, no resulte sencillo implantar una tecnología tan compleja en un producto tan comercial. Podrían pasar décadas antes de que los sistemas bajen de precio, y aún más, antes de que funcione de forma suficientemente segura para que confiemos plenamente en los vehículos automatizados.

Ingeniería alemana
Como era de esperar, gran parte del bombo publicitario que tiene la conducción autónoma está provocado por el proyecto de autoconducción de Google. Los coches son realmente impresionantes y, sin duda, la compañía ha estado estimulando nuestra imaginación con la posibilidad de usar vehículos sin conductor. Pero a pesar de toda su experiencia en el desarrollo de tecnologías de búsqueda y software, Google no tiene ninguna en la fabricación de automóviles. Para entender mejor el modo más probable en que la conducción autónoma podría surgir, resulta más instructivo ver en qué están trabajando algunos de los fabricantes de automóviles más avanzados del mundo. Y pocos lugares pueden competir con la experiencia automotriz de Alemania, donde BMW, Audi, Mercedes-Benz y Volkswagen están ocupadas intentando hacer que la conducción autónoma pase de ser un esfuerzo de investigación a una opción viable en sus modelos más recientes.

Poco después de llegar a Múnich, me dirigí a una pista de pruebas al norte de la ciudad, donde un ingeniero de investigación de BMW, Michael Aeberhard, me enseño las instrucciones de seguridad. Mientras conducía un prototipo Serie 5 de BMW a lo largo de un tramo de vacío de carretera, Aeberhard me dijo que levantara las manos del volante y diera órdenes que hicieran que el coche se volviera loco y se saliera de su curso. En cada ocasión, tuve que agarrar el volante lo más rápido posible para corregir el comportamiento. El sistema está diseñado para dar autoridad a un conductor humano, a quien cede el control cada vez que él o ella mueva el volante o presione un pedal. Y si todo lo demás falla, hay un enorme botón rojo en el tablero de mandos que corta la energía a todos los ordenadores del coche. Practiqué un par de veces y descubrí lo difícil que era controlar el coche aún sin la dirección asistida. La idea del ejercicio era prepararme para posibles fallos durante la prueba de conducción real. "Todavía sigue siendo un prototipo", me recordó Aeberhard varias veces.

Foto: El director de proyectos en BMW, Nico Kämpchen, pone a prueba en la autopista la tecnología de conducción altamente automatizada de la compañía.

Después de firmar un documento de descargo de responsabilidad, fuimos a una autopista a las afueras de Múnich. Una pantalla colocada en el lado del pasajero del salpicadero mostraba el mundo tal y como el coche lo percibía: tres carriles, en los que una pequeña versión animada del coche estaba rodeada por un grupo de bloques azules flotantes, cada uno correspondiente a un vehículo cercano o a un obstáculo, como por ejemplo una de las barreras a ambos lados de la carretera. Aeberhard me pidió que activara el sistema durante momentos de tráfico pesado, mientras íbamos a alrededor de 100 kilómetros por hora. La primera vez que le di al interruptor tuve dudas antes de quitar las manos del volante, pero después de que el coche hiciera varias maniobras de adelantamiento, me acabé relajando (ante mi asombro) hasta que tuve que recordarme a mí mismo que tenía que prestar atención a la carretera.

El coche parecía normal desde el exterior. En un elegante sedán de lujo no hay sitio para los grandes escáneres láser giratorios que pueden verse en los prototipos que está probando Google. Así que BMW y otros fabricantes de automóviles han tenido que encontrar formas de incluir sensores más pequeños y limitados en el cuerpo de un coche sin comprometer el peso y el estilo.

Ocultos en el interior de los parachoques delantero y trasero del BMW, dos escáneres láser y tres sensores de radar barren la carretera delante y detrás en busca de cualquier cosa que se encuentre a unos 200 metros. Integrados en la parte superior del parabrisas y la luneta trasera hay, unas cámaras que siguen las marcas de la carretera y detectan señales de tráfico. Cerca de cada espejo lateral hay lectores láser de gran angular, cada uno con cerca de 180 grados de visión, que vigilan la carretera de la izquierda y la derecha. Cuatro sensores ultrasónicos encima de las ruedas controlan el área cercana al coche. Por último, un receptor diferencial de Sistema de Posicionamiento Global, que combina las señales de las estaciones de base en tierra con las de los satélites, sabe dónde está situado el coche con una precisión de hasta unos pocos centímetros hasta la marca de carril más cercana.

Varios ordenadores dentro del maletero del coche realizan mediciones y cálculos en fracciones de segundo, para lo que procesan los datos que llegan de los sensores. El software asigna un valor a cada carril de la carretera en base a la velocidad del coche y el comportamiento de los vehículos cercanos. Mediante una técnica probabilística que ayuda a anular las inexactitudes en las lecturas del sensor, este software decide si cambiar a otro carril, si puede adelantar al vehículo delantero, o si debe apartarse para que pase un coche que viene por detrás. Los comandos se transmiten a un ordenador independiente que controla la aceleración, el frenado y la dirección. Además, hay otro sistema de ordenador que vigila el comportamiento de todo lo relacionado con la conducción autónoma en busca de signos de mal funcionamiento.

Pese a lo impresionante que resulta la conducción autónoma en carretera de BMW, pasarán años antes de que llegue al mercado. Para probar la autonomía más avanzada disponible actualmente, al día siguiente tomé un tren de Múnich a Stuttgart para visitar otro gigante automotriz alemán, Daimler, propietario de Mercedes-Benz. En las instalaciones de investigación y desarrollo de la compañía en el sureste de la ciudad, donde los nuevos modelos experimentales están cubiertos de material negro para ocultar nuevos diseños y características frente a los fotógrafos, probablemente monté en el coche más autónomo por carretera en el mercado hoy día: el Mercedes S-Class de 2014.

Un jovial ingeniero de seguridad me llevó por una pista de pruebas, mostrándome cómo el coche se puede alinear con un vehículo que circule delante y seguirlo por la carretera a una distancia segura. Para hacerlo a una distancia constante, los ordenadores del vehículo asumen el control no sólo del frenado y la aceleración, como ocurre con el control de crucero adaptativo convencional, sino también de la dirección.

Gracias a una cámara estéreo, un radar y una cámara infrarroja, el S-Class también puede detectar objetos en la carretera y tomar el control de los frenos para evitar un accidente. El ingeniero puso bastante énfasis en demostrármelo acelerando hacia un maniquí colocado en el centro de la pista. A unos 80 kilómetros por hora, levantó las manos del volante y quitó el pie del acelerador. Justo cuando el impacto parecía casi inevitable, el coche realizó una parada de emergencia casi perfecta, haciendo que nos fuéramos adelante en los asientos, pero deteniéndose a aproximadamente a 30 centímetros del maniquí, que tenía una apropiada expresión de terror.

Un camino incierto
Con tecnología como esta ya en las carreteras y prototipos como el de BMW de camino, es tentador imaginar que la automatización total no pueda estar muy lejos. En realidad, saltar de la clase de autonomía en el S-Class de Mercedes-Benz a la del prototipo de BMW llevará su tiempo, y el sueño de la automatización total podría resultar sorprendentemente difícil de alcanzar.

Por un lado, muchos de los sensores y los ordenadores que se encuentran en el coche de BMW y en otros prototipos, son demasiado caros para ser desplegados ampliamente. Y lograr una automatización más completa probablemente supondrá el uso de sensores y ordenadores más avanzados y caros. El instrumento láser giratorio, o LIDAR, utilizado en el techo de los coches de Google, por ejemplo, proporciona la mejor imagen en 3D del mundo circundante, con una precisión de hasta dos centímetros, pero cuesta alrededor de 80.000 dólares (58.000 euros). También será necesario que estos instrumentos se miniaturicen y rediseñen, lo que añadirá más costes, ya que pocos diseñadores de automóviles colocarían instrumentos tan voluminosos sobre un modelo nuevo y elegante.

Sin embargo, el coste solo será uno de los factores. Mientras que varios estados de EEUU han aprobado leyes que permiten a los coches autónomos ensayar en sus carreteras, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras todavía tiene que elaborar normas para las pruebas y la certificación de la seguridad y fiabilidad de las funciones autónomas. Dos de los principales tratados internacionales, la Convención de Viena y la Convención de Ginebra sobre Circulación por Carretera, podrían requerir cambios para que los coches se puedan utilizar en Europa y Estados Unidos, ya que ambos documentos indican que un conductor debe tener el control total de un vehículo en todo momento.

No obstante, lo más abrumador son los retos de informática e inteligencia artificial que aún hay que superar. La conducción automática, en un principio, se limitará a situaciones relativamente simples: la conducción en carretera, ya que la tecnología todavía no puede responder a las incertidumbres que plantean el tráfico, las rotaciones y los peatones. Y con casi total seguridad los conductores tendrán que asumir algún tipo de función de supervisión, que exija que estén listos para retomar el control tan pronto como el sistema salga de su zona de confort.

La relación entre el conductor humano y el robot podría ser sorprendentemente peligrosa. El problema, tal y como descubrí durante mi prueba de conducción en BMW, es que es muy fácil perder la concentración, y resulta difícil recuperarla. La dificultad de retomar la atención de los conductores distraídos es un tema que el científico de investigación en el Laboratorio de la Edad del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts, en EEUU), Bryan Reimer, ya ha documentado. Tal vez los "mayores factores de inhibición" en el desarrollo de vehículos sin conductor, según sugiere, "serán los factores relacionados con la experiencia humana".

En un esfuerzo por solucionar este problema, los fabricantes de automóviles están pensando en formas de evitar que los conductores lleguen a estar demasiado distraídos, y en modos de hacer que vuelvan a conducir de la mejor manera posible. Esto podría conseguirse con la supervisión de la atención de los conductores, alertándolos si se están distrayendo demasiado. "Las primeras generaciones [de automóviles autónomos] van a requerir que el conductor intervenga en ciertos puntos", me aseguró el codirector del Centro para la Investigación Automotriz de la Universidad de Stanford (EEUU), Clifford Nass. "Ese podría ser el momento más peligroso para los vehículos autónomos. Podría darse la terrible ironía de que cuando el coche esté impulsando de forma autónoma sea mucho más seguro, pero dada la incapacidad de los seres humanos para volver a retomar las riendas, en última instancia el grado de seguridad podría ser más bajo".

Foto: La imagen superior muestra datos en 3D capturados por un instrumento LIDAR sobre un coche con autoconducción de Google, y el color indica la altura desde el suelo. La inserción es la vista desde la cámara frontal del coche.

Uno de los retos importantes de un sistema con autoconducción, pero que sólo lo haga en ciertos momentos, es que debe ser capaz de predecir cuándo podría estar a punto de fracasar, y dar al conductor el tiempo suficiente para tomar el relevo. Esta capacidad está limitada por la gama de sensores de un automóvil y por la dificultad inherente de predecir el resultado de una situación compleja. "Tal vez el conductor esté distraído por completo", señaló Werner Huber. "Tarda cinco, seis o siete segundos en volver a la conducción, lo que significa que el coche tiene que saber [de antemano] cuando ha alcanzado sus limitaciones. El reto es muy grande".

Antes de viajar a Alemania, visité a John Leonard, un profesor del MIT que trabaja en robots de navegación, para averiguar más acerca de los límites de la automatización en vehículos. Leonard dirigió uno de los equipos que participaron en el Desafío Urbano DARPA, un evento de 2007 en el que se usaron vehículos autónomos en calles de ciudad simuladas, junto con intersecciones y tráfico móvil. El desafío inspiró una nueva ola de investigación y un nuevo interés en la conducción autónoma, aunque Leonard no muestra un entusiasmo total por la trayectoria comercial que ha tomado la conducción autónoma desde entonces. "En algunas de estas cuestiones fundamentales, sobre la representación del mundo y la capacidad de predecir lo que podría suceder, la tecnología de máquinas podría estar décadas por detrás de los seres humanos", aseguró. "Existen grandes problemas que no hemos logrado resolver. Tenemos que tener cuidado para no exagerar cuando hablamos de lo bien que funciona".

Leonard considera que gran parte de la tecnología que ha ayudado a los coches autónomos a moverse en entornos urbanos complejos en los proyectos de investigación, parte de la cual se utiliza en los coches de Google hoy día, puede que nunca sea lo suficientemente barata o compacta como para ser utilizada en vehículos comerciales. Esto incluye no solo el LIDAR, sino también un sistema de navegación inercial, que proporciona información precisa de posicionamiento mediante la supervisión del propio movimiento del vehículo, para después combinar los datos resultantes con GPS diferencial y un mapa digital de alta precisión. Es más, las malas condiciones meteorológicas pueden degradar significativamente la fiabilidad de los sensores, señaló Leonard, y no siempre puede ser factible depender en gran medida de un mapa digital, como hacen muchos prototipos. "Si el sistema se basa en un mapa previo de gran precisión, entonces tiene que ser lo suficientemente robusto por si el mapa se equivoca, y no debe subestimar la tarea de mantener dichos mapas al día", afirmó.

Casi al final de mi trayecto en el prototipo autónomo de BMW, descubrí un ejemplo de autonomía imperfecta en acción. Habíamos estado conduciendo cerca del aeropuerto y nos dirigíamos hacia la ciudad cuando un coche Smart, que había estado conduciendo de forma un poco errática, de repente se puso delante por la derecha. Confundido por su maniobra repentina e irregular, nuestro coche siguió acercándose al Smart con rapidez y, en menos de un segundo perdí los nervios y pisé el freno, bajando la velocidad y sacando al coche del modo de autoconducción. Un momento después, le pregunté Aeberhard si nuestro coche habría frenado a tiempo. "Habríamos estado cerca", admitió.

A pesar de las llamativas demostraciones y los audaces planes para su comercialización, a veces detecté entre los fabricantes de automóviles el deseo de pisar el freno y calmar las expectativas. El director de investigación e ingeniería de sistemas de asistencia al conductor de Mercedes, Ralf Herttwich, me explicó que la interpretación de una situación se vuelve exponencialmente más difícil a medida que la carretera se hace más compleja. "Una vez que sales de una autopista y pasas a una carretera media, la percepción del entorno tiene que mejorar. Hay muchas situaciones de tráfico posibles, y por tanto hay que hacer mejoras", afirmó. "Simplemente observar un semáforo y decidir si puedes pasar es un problema muy, muy complejo".

Desde el MIT, Leonard por su parte, no cree que la autonomía total sea algo inminente. "No creo que en lo que me queda de vida vaya a ver taxis en Manhattan sin conductores", aseguró, antes de añadir rápidamente: "Y no quiero que los conductores de taxis se queden sin trabajo. Saben adónde van, y al menos en Europa, son corteses, seguros y te llevan a donde tienes que ir. Esa es una función social muy valiosa".

Reflexioné sobre las objeciones de Leonard durante mi visita a BMW y Mercedes. Incluso le mencioné algunas de ellas a un taxista en Múnich, que tenía curiosidad por mi viaje. No parecía estar muy preocupado. "Tenemos un siebten Sinn, un séptimo sentido", aseguró, refiriéndose a la conciencia instintiva sobre la carretera que acumula una persona. Al medida que pasaba por el denso tráfico con una velocidad impresionante, sospeché que esa capacidad de afrontar con destreza un mundo tan complejo y desordenado podría seguir siendo útil durante un poco más de tiempo.

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