Smart car: automobili intelligenti, guida automatica e mobilità elettrica

Secondo recenti analisi del Politecnico di Milano, il mercato delle smart car oggi vale più di un miliardo di euro. La mobilità e l’automotive sono dunque sempre più legate alle vetture intelligenti e connesse: vetture in grado di raccogliere continuamente informazioni dalla rete, per rendere l’esperienza di guida sempre più appagante.

Più in generale, le grandi case produttrici iniziano a pensare alla vettura non solo come a un mezzo di trasporto, il cui compito è portare le persone da un punto “A” a un punto “B” (e viceversa). 

Al contrario, le smart car oggi vengono pensate quasi come se fossero un’estensione della casa o dell’ufficio del conducente: un’estensione del suo salotto, piuttosto che della sua scrivania.

L’idea dunque è quella di trasformare il tempo che generalmente viene speso dentro la macchina in un’opportunità: un’opportunità per proporre servizi al conducente, o magari anche solo per catturare la sua attenzione. 

Non a caso, oggi diverse aziende puntano forte sull’assistenza alla guida: dall’italiana Alfa Romeo alla Tesla di Elon Musk. 

Proprio grazie all’assistenza alla guida infatti, il classico tempo morto trascorso dentro un’auto potrebbe iniziare a trasformarsi radicalmente. Si pensi, in tal senso, al tempo che milioni di cittadini “buttano” a causa del traffico.

Una quantità di tempo semplicemente impressionante, che, secondo stime recenti, in Italia è stata quantificata in circa cinque giorni e mezzo all’anno. 

Grazie alle smart car di nuova generazione, anche questo tempo potrebbe diventare produttivo, o, quanto meno, divertente.

Per non parlare poi del fatto che proprio l’assistenza alla guida diventerà pian piano sempre più in grado di evitare tanto il traffico, quanto, più in generale, i rallentamenti.

Come già anticipato in precedenza, uno dei presupposti di base delle smart car consiste infatti nel riuscire a mantenere la vettura collegata alla rete.

Questo presupposto chiama in causa il paradigma dell’Internet of Things: un’evoluzione della rete in cui tutti gli smart objects (“oggetti intelligenti”) saranno costantemente in grado di inviare informazioni tra di loro. 

Le automobili intelligenti saranno sempre più in grado di sfruttare i diversi dispositivi IoT (“Internet of Things”, ndr) e, allo stesso tempo, saranno sempre più integrate agli smartphone e ai loro servizi. 

Ciò vuol dire che, in futuro, le smart car saranno praticamente in grado di dialogare tra di loro: di inviare feedback costanti sulle condizioni di mobilità e di adattare di conseguenza il percorso suggerito al conducente. Una vera e propria evoluzione degli attuali sistemi di navigazione, che già riescono a tenere conto delle condizioni del traffico.

Ma c’è di più. In un futuro non troppo lontano, le smart car potrebbero addirittura raggiungere una guida autonoma al 100%: uno scenario che presenta dei vantaggi evidenti, ma anche dei rischi da non sottovalutare. 

I rischi legati a uno sviluppo incontrollato della guida autonoma rientrano soprattutto all’interno di due macro-categorie. Da una parte si trova la paura generica, legata a un abbassamento eccessivo dell’attenzione del conducente.

Dall’altra, affidare interamente la guida a un sistema di intelligenza artificiale, significa entrare in una condizione di rischio reale nel caso in cui il sistema si danneggi o, magari, subisca degli attacchi esterni. 

• 0. Automobili smart: cosa cambia rispetto al passato

  

  Prima di entrare nel merito dei migliori sistemi di assistenza alla guida e/o di guida autonoma, sarà sicuramente utile spiegare in maniera più chiara cosa si intende quando si parla di smart car. Anche perché il termine “automobile intelligente” non fa riferimento diretto a singole caratteristiche specifiche.
  
  Al contrario, chiama invece in ballo dei concetti e dei paradigmi molto più vasti, come ad esempio l’Internet of Things: un’idea di evoluzione di utilizzo della rete internet, che permetterà (e, in parte, già permette) a determinati oggetti intelligenti di scambiarsi costantemente dati tra di loro. 

  Le smart car rientrano proprio tra gli oggetti intelligenti di cui sopra: si tratta infatti di veicoli equipaggiati con device connessi alla rete, che possono fornire prestazioni e servizi di volta in volta differenti. Le smart car sono in grado di inviare informazioni all’utente in tempo reale, ma anche di comunicare con oggetti e addirittura con infrastrutture esterne. 

  Uno dei primi risultati “tangibili” dell’IoT applicata al mondo dell’automotive è sicuramente legata ai navigatori e alla mobilità.

  Già oggi diversi dispositivi di realtà aumentata permettono agli utenti di muoversi all’interno degli ambienti più disparati, consultando informazioni in tempo reale.

  Inoltre, le app per la mobilità forniscono indicazioni in merito alle strade più trafficate, ma anche in merito a punti di interesse vicini: officine, distributori, ristoranti ecc. Forniscono indicazioni relative alla velocità di crociera e, in certi casi, persino relative alla presenza di eventuali limiti imposti. 

  Le smart car del futuro saranno in grado di sviluppare tutti i servizi di cui sopra e di integrarli a tante altre nuove opportunità.

  Dal punto di vista della mobilità, bisogna immaginare uno scenario in cui le diverse vetture intelligenti si invieranno da sole indicazioni relative al traffico. Ma non solo, grazie alla guida autonoma, prenderanno anche tutte le decisioni del caso: accelerare o frenare; proseguire lungo la strada “X” o deviare per l’alternativa “Y”.

• 1. Smart car e sensori: come funzionano

  

  Una delle novità più interessanti relative alle smart car riguarda sicuramente i sistemi di assistenza alla guida che, col passare del tempo, sono destinati ad avvicinarsi sempre di più alla guida autonoma al 100%. 

  A questo punto, è lecito chiedersi come sia possibile che un’automobile riesca di fatto a guidare da sola. Come riesca a seguire la carreggiata, a posizionarsi rispetto alle altre vetture, a individuare eventuali pericoli. E, ancora, come riesca a gestire le situazioni più complesse o impreviste. 

  Le componenti fondamentali che, ad oggi, rendono possibile questo traguardo sono fondamentalmente due: da una parte i sensori, dall’altra le telecamere.

  I sensori delle smart car generalmente sono posizionati in diversi luoghi chiave della vettura: dal parafango posteriore a quello anteriore, dalle fiancate al tettuccio. 

  Proprio sul tettuccio poi di solito viene installato anche il LiDAR: un acronimo che sta per “Light Detecion And Ranging” e che fa riferimento a una sorta di radar per automobili.

  Il LiDAR infatti riesce a misurare la distanza tra oggetti ricorrendo a una luce laser che sfrutta tante diverse componenti: fotorilevatori, circuiti integrati di lettura ecc. 

  Detto ciò, la cosa importante da sottolineare è che il LiDAR restituisce alla vettura una serie di informazioni 3D (ad alta risoluzione) sull’ambiente circostante. 

  Informazioni che permettono al veicolo di scansionare tutto quello che lo circonda in maniera tanto veloce quanto precisa. Un vero e proprio “mapping”, grazie a cui la smart car è in grado di prendere decisioni in sicurezza. 

  I radar frontali, generalmente installati nell’area delle luci di posizioni, svolgono un ruolo analogo LiDAR, con cui spesso e volentieri si integrano. Anche questi infatti hanno il compito di individuare eventuali ostacoli e di determinare la distanza che li separa dal veicolo.

  L’ultimo elemento che, ad oggi, permette alle smart car di sviluppare sistemi di assistenza alla guida sempre più performanti sono le telecamere a lungo raggio, che svolgono il ruolo di “apparato visivo” del veicolo.

  Grazie ad esse, il conducente infatti è in grado di avere informazioni ancora più dettagliate rispetto all’ambiente già scansionato e “mappato” da radar e sensori. Informazioni relative, ad esempio, alla forma esatta degli oggetti vicini al veicolo, ma anche relative al loro colore.

  Proprio il colore è un elemento fondamentale se si parla di mobilità. Si pensi, in tal senso, ai diversi colori delle luci dei semafori, che devono ovviamente essere interpretati in maniera corretta.

  In alternativa, si pensi a quanto è utile individuare il colore delle luci emesse dalle altre vetture: il colore chiaro delle luci di posizione da una parte, quello più scuro delle luci di frenata dall’altra.

  Colori differenti che permettono al conducente di capire cosa stia succedendo nei veicoli vicini, mettendolo così nella condizione di prendere la giusta decisione alla guida. 

  Lo stesso discorso riguarda poi la segnaletica stradale: un altro esempio eclatante che aiuta a capire quanto non sia sufficiente individuare gli oggetti presenti nei dintorni di una smart car. Al contrario, per arrivare a una guida autonoma effettiva, il veicolo deve essere in grado di identificarli pienamente: di comprendere il loro significato, agendo di conseguenza.

  Per approfondimento: Come funzionano le smart car

• 2. Sistemi di assistenza alla guida

  

  L’assistenza alla guida è una delle principali conquiste che stanno pian piano venendo conseguite dalle smart car italiane e internazionali: dalla celebre Tesla, fino ad arrivare ai modelli più recenti realizzati da Alfa Romeo.

  I sistemi di assistenza alla guida si dividono in base a livelli che fanno riferimento a un intervento dell’intelligenza artificiale sempre più completo. 

  Il primo livello di assistenza alla guida è quello in cui il conducente resta fondamentalmente in controllo della sua vettura. Quindi continua a prendere decisioni relative alla direzione da prendere, alla velocità mantenere, al momento in cui frenare ecc. 

  La smart car fornisce comunque un’assistenza basilare, sia su richiesta che in caso di pericolo.

  Si pensi, in tal senso, a dispositivi quali il mantenimento della corsia o il Cruise Control: un sistema di regolazione automatica della velocità della vettura.

  Il secondo livello è invece quello della guida semi-autonoma. In questo caso l’automazione inizia parzialmente a “salire a bordo” della vettura, visto che il sistema gestisce diversi aspetti dinamici del veicolo. Questo vuol dire, ad esempio, frenata automatica e mantenimento automatico della corsia.

  Il terzo livello, la guida semi-autonoma avanzata, mette invece il sistema di intelligenza artificiale effettivamente a controllo degli aspetti dinamici della guida. Ciò vuol dire che il sistema può controllare sia lo sterzo che la velocità di crociera, mettendo il conducente nella necessità di intervenire soltanto in situazioni improvvise. 

  A questo livello, la smart car è in grado di mantenere il rispetto delle distanze di sicurezza e di leggere correttamente vari input esterni tramite telecamere e cartografia GPS.

  Il quarto livello, la guida altamente automatizzata, promette addirittura una vettura capace di guidare da sola in buona parte delle situazioni “quotidiane”. Il sistema diventa infatti in grado di gestire le situazioni dinamiche in maniera praticamente totale, senza avere bisogno di un intervento diretto del conducente.

  Infine l’ultimo livello, ovvero quello della guida autonoma al 100%: un livello in cui il sistema si sostituisce totalmente al conducente, che non si dovrà preoccupare di niente. Un livello in cui, in teoria, le automobili non avranno nemmeno più bisogno dei freni o del volante.

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  3. Guida autonoma, autopilota, autoparking

  

  Ad oggi, l’assistenza alla guida è resa possibile da sistemi noti col nome di ADAS: un acronimo che sta per Advanced Driver Assistance Systems e che, in italiano, si traduce con “Sistemi di Assistenza Avanzata al Pilota”. 

  I vari ADAS disponibili sul mercato non sono ancora in grado di garantire una vera e propria guida autonoma, ma offrono comunque diversi servizi di assistenza. Uno di questi è la frenata di emergenza autonoma, che si attiva qualora venga rilevato un ostacolo in rapido avvicinamento.

  Particolarmente apprezzato anche il sopracitato Cruise Control: un sistema elettronico che consente di regolare automaticamente la velocità di una smart car. 

  E, ancora, i sistemi ADAS utilizzano già ad oggi telecamere intelligenti e/o sensori ottici: per correggere eventuali sbandamenti dell’auto, ma anche per assistere il conducente durante manovre delicate come, ad esempio, il parcheggio.

  Per restare in tema parcheggio, vale poi la pena di citare l’autoparking, anche noto come parcheggio semiautomatico: un servizio attualmente disponibile in un numero limitato di smart car, che mette il conducente nella condizione di parcheggiare senza toccare il volante. 

  In caso di autoparking, il guidatore deve inserire la retromarcia e poi attivare il sistema. Dopodiché, il suo compito consisterà esclusivamente nel regolare il gas, mantenendo la vettura a una velocità ridotta. Sarà infatti la smart car a gestire automaticamente la sterzata, ricorrendo proprio alle telecamere intelligenti e ai sensori di cui sopra. 

  Ad oggi, le auto dotate di effettivo parcheggio automatico non sono molte: questo sistema infatti è presente su determinati modelli realizzati da Audi, BMW, Mercedes, Volkswagen, Tesla e pochi altri produttori. 

  Al contrario, le telecamere e i sensori di prossimità sono decisamente più diffusi. In questo caso però è importante ricordare che si tratta di sistemi che si limitano ad assistere il conducente durante il parcheggio. Ciò vuol dire che il compito di eseguire effettivamente la manovra resta responsabilità esclusiva dell’essere umano.

  Per approfondimento: A che punto siamo con le auto a guida autonoma

• 4. La guida autonoma è sicura? I rischi dell’autopilota e quando usarlo

  

  Lo si è già anticipato in precedenza: la guida autonoma allo stato attuale è soltanto un concetto teorico. Detto ciò, i vari dispositivi di assistenza alla guida vengono comunque migliorati giorno dopo giorno: si pensi, in tal senso, a Tesla e ai suoi sistemi autosterzanti incredibilmente precisi.

  Ecco perché, già in questo momento storico, la comunità scientifica si interroga sugli eventuali rischi legati alle smart car e a un uso eccessivo dell’autopilota.

  Secondo l’ENISA (l’Agenzia dell’Unione Europea per la Cybersecurity) anche i veicoli più intelligenti sono da considerarsi “altamente vulnerabili” a una serie di attacchi ai sensori e ai sistemi decisionali. Attacchi che potrebbero impedire all’intelligenza artificiale di lavorare correttamente, mettendo i passeggeri in condizioni di pericolo reale. Ma non solo: un attacco potrebbe addirittura rendere l’intelligenza artificiale cieca ai pedoni.

  Uno scenario tanto estremo quanto pericoloso, in cui le smart car finirebbero con l’investire le persone, non essendo in grado di individuarle o classificarle.

  Per questo, la raccomandazione della comunità scientifica è quella di lavorare ai sistemi di intelligenza artificiale presenti nelle smart car senza mai rinunciare alla consulenza di esperti di sicurezza informatica. Personale formato nel campo del machine learning, in grado di sviluppare sistemi di difesa pronti a proteggere tutte le componenti hardware e software delle automobili intelligenti di ultima generazione. 

  A ciò si aggiunga che, ad oggi, l’IA (acronimo che sta per “Intelligenza Artificiale”, ndr) di diverse smart car può essere ingannata molto più facilmente di quanto non si potrebbe immaginare.

  Ad esempio, alcuni test condotti da esperti in sicurezza, hanno dimostrato come sia possibile intervenire sui segnali di stop con vernice e/o adesivi, impedendo alle smart car di riconoscerli in maniera corretta.

  E, ancora, altri test hanno dimostrato come sia possibile condizionare un sistema di assistenza alla guida con la semplice applicazione di pezzi di nastro sulla strada. Un espediente apparentemente innocuo, che però ha portato l’intelligenza artificiale ad accelerare rapidamente, portando la velocità di crociera dai 50 chilometri orari previsti a circa 130 chilometri orari. 

  Insomma, la strada da fare per arrivare alla guida autonoma al 100% è ancora tanta. Per questo, ad oggi il consiglio resta sempre quello di mantenere la massima attenzione al volante, anche nel caso in cui si stia ricorrendo all’assistenza alla guida. 

• 5. Esempi di automotive smart

  

  Arrivati a questo punto, non resta che osservare da vicino alcuni modelli di automobile intelligente, in grado di fornire un buon servizio di assistenza alla guida.

  Ebbene, se si parla di smart car sempre connesse e sempre più vicine alla guida autonoma, è difficile non pensare a Tesla: l’azienda fondata da Elon Musk, specializzata, tra le altre cose, proprio nella produzione di auto elettriche intelligenti. 

  Tutti i nuovi modelli di Tesla (Model S, Model X ecc.) sono dotati di un autopilot, di un sistema di videocamere e di strumenti di elaborazione delle immagini che sfruttano l’intelligenza artificiale più avanzata. 

  Detto questo, tante altre aziende hanno recentemente raggiunto traguardi importantissimi nell’ambito dell’assistenza alla guida. Si pensi, in tal senso, ad Audi e al suo Traffic Jam Assist, che riesce a centrare una corsia a una velocità di circa 40 chilometri orari. 

  Restando in tema Traffic Jam Assist, è poi doveroso citare Acura, ovvero il marchio premium che viene utilizzato da Honda per realizzare determinati esemplari di autovettura di classe superiore. 

  Ebbene, Acura TLX e Acura MDX sono dotate di un sistema di assistenza alla sterzata di avanguardia assoluta. I modelli più recenti sono inoltre dotati sia di sterzo hands-on lane-centeringche di cruise control adattivo.

  Menzione obbligatoria anche per un’eccellenza italiana quale la nuova Giulia di Alfa Romeo. Una smart car dotata di assistenza al mantenimento della corsia, frenata d’emergenza automatica di serie e cruise control adattivo con guida semi-autonoma di livello 2. Detto questo, è anche importante sottolineare che, ad oggi, le sopracitate feature di assistenza di livello 2 sono disponibili soltanto su richiesta espressa del cliente. 

  Questa breve rassegna di smart car si chiude con un altro esemplare dotato di guida autonoma di livello 2. Il riferimento è alla nuova BMX iX3: una vettura che recentemente è stata premiata dall’Euro NCAP, ovvero il programma europeo che si occupa della valutazione di nuove automobili. 

  BMW iX3 è stata riconosciuta come l’auto dotata del sistema ADAS più sicuro rispetto ad altri sei competitor, ottenendo una classificazione complessiva “molto buona”. 

  Per saperne di più: IoT, l'Internet delle Cose: una nuova frontiera

• 6. Come rendere smart un'automobile

  

  Il termine smart car può fare riferimento per lo meno a due principali macro-categorie di auto intelligente. Da una parte c’è il discorso dell’assistenza alla guida e delle tecnologie che porteranno i veicoli a diventare autonomi al 100%.

  Dall’altra, spicca la possibilità di rendere l’auto sempre più interconnessa. Da questo punto di vista una smart car è molto più di un veicolo collegato a Internet. È un dispositivo complesso, capace di inviare e ricevere le informazioni più disparate. 

  Con il parallelo sviluppo del 5G l’auto intelligente di domani sarà in grado di gestire una quantità incredibilmente superiore di dati. Il risultato potrebbero essere veicoli capaci di prendere decisioni in tempo reale, aggiornando costantemente la lettura dell’ambiente che li circonda.

  Ma cosa fare con le auto di vecchia generazione? Chi non ha intenzione di disfarsene, può fare qualcosa per renderle più smart? La risposta, per fortuna, è sì: basta dotarsi dei giusti dispositivi o delle giuste app.

  Esistono diverse soluzioni per trasformare una vecchia vettura in una smart car: si va dalle app per smartphone ai dispositivi IoT

  Il primo modo per aumentare l’intelligenza della propria auto consiste nello sfruttare a pieno i benefici del bluetooth. Basta collegare il proprio smartphone a un vecchio autoradio per trasformarlo in un player multimediale.

  Sempre su smartphone è poi possibile installare delle app dedicate proprio al mondo delle smart car. Ad esempio CarOS o Android Auto: due software mobile rispettivamente scaricabili da App Store e Play Store.

  In entrambi i casi, queste app permettono di collegarsi con il computer di bordo, l’autoradio o la plancia di una vettura. Sia con CarOS che con Android Auto è possibile gestire chiamate, messaggi, musica e itinerari sul navigatore. 

  Un’ultima soluzione per trasformare un vecchio mezzo di trasporto in un’auto intelligente consiste nell’acquistare dispositivi IoT ad hoc. Uno su tutti l’head up display: uno smart object di realtà aumentata, che proietta immagini sul parabrezza della macchina. 

  Difficile poi non citare Amazon Echo Auto, un device esterno che si connette all’app Alexa che permette di riprodurre contenuti multimediali di vario genere. Amazon Echo Auto può essere collegato all’automobile tramite bluetooth, ma anche tramite cavo AUX. 

• 7. Auto a guida autonoma: a che punto siamo

  La guida autonoma è senza dubbio uno dei prossimi traguardi della tecnologia e, molto probabilmente, sarà un traguardo dall'importanza enorme. Poter mettere su strada auto che si guidano completamente da sole, infatti, rivoluzionerà il trasporto di cose e persone e il concetto stesso di spostamento o di viaggio.

  Poi l'entusiasmo, sia dei costruttori di auto che dei potenziali clienti, si è molto raffreddato e quello della guida autonoma è tornato ad essere un tema di nicchia, per pochi appassionati.

  Nel frattempo, però, le tecnologie di guida assistita (quelle, per capirci, utili ad ottenere i livelli 2 e 3 dello standard SAE J3016) si sono diffuse su un numero sempre maggiore di auto di serie, passando dall'essere un optional per le vetture di altissima gamma all'essere spesso di serie già nel cosiddetto "segmento C" (le berline medie intorno a 4-4,5 metri di lunghezza), all'interno del quale il livello 2 è ormai frequente.

  A che punto siamo, quindi? Quanto manca veramente a vedere le prime auto completamente autonome sulle nostre strade?

  Dirlo con esattezza non è facile, perché bisogna scremare attentamente le dichiarazioni di marketing con le reali prestazioni dei sistemi elettronici e la loro efficacia su strada.

  Lo dimostra il recente caso dell'aggiornamento di una piccola quantità di auto elettriche Tesla al nuovo software "Full Self Driving beta 9.0": secondo Elon Musk, CEO di Tesla, la differenza tra la versione 8 e la versione 9 è "gigantesca", ma dai video pubblicati dagli utenti che hanno ricevuto l'aggiornamento e l'hanno testato si intuisce che siamo ancora lontani dalla guida autonoma di livello 5.

  Per approfondimento: Come rendere smart la tua auto, guida pratica

• 8. Automobili autonome, la classificazione

  

  Per orientarsi tra le varie tipologie di smart car a guida autonoma in circolazione è possibile affidarsi alla classificazione dalla SAE: la Society of Automotive Engineers americana. 

  La SAE è un ente che lavora alla definizione di numerosi standard ingegneristici. Nel 2014 ha stilato una lista di livelli di guida autonoma: una classificazione delle automazioni presenti e future, che parte dal livello 0 e arriva al livello 5.

  Il livello 0 è quello dell’assenza di assistenza. I veicoli di vecchia generazione dunque possono essere considerati dei livelli 0 secondo la classificazione SAE. In questo caso il pilota è l’unico responsabile della gestione del mezzo.

  Si può iniziare a parlare di guida autonoma soltanto a partire dal livello 1: quello di sistemi base come l’ABS, il CruiseControl o il Park Assist. L’ABS è un sistema che impedisce il blocco dei freni, migliorando la guidabilità della vettura. 

  Il Cruise control è un dispositivo che consente alla vettura di mantenere una qualsiasi velocità. Il Park Assist è invece una specie di assistente, che permette alla smart car di gestire autonomamente la manovra di parcheggio. 

  I 6 livelli della SAE permettono di classificare diversi interventi di guida autonoma da parte delle smart car

  Il livello 2 è rappresentato da smart car che iniziano a essere dotate di un’automazione parziale. Le tecnologie più rappresentative del livello 2 sono l’accelerazione e la frenata assistita: in entrambi i casi il veicolo ricorre a telecamere e sensori per prendere decisioni autonome. 

  Secondo la classificazione SAE il livello 3 è quello dell’automazione condizionale. Prevede smart car capaci di guidare autonomamente, a patto che si trovino in condizioni ordinarie. 

  Le vetture di livello 4 sono quelle che riescono a studiare e “comprendere” l’ambiente circostante. Il loro computer di bordo studia grandissime quantità di dati e le trasforma in indicazioni di guida. 

  Infine il livello 5, quello dell’automazione al 100%. Un livello in cui il computer di bordo, i sensori, i sistemi e le telecamere della smart car sono sviluppati al punto tale da permettere una vera e propria guida autonoma. Nel livello 5 il pilota non è più previsto e si trasforma di fatto in un passeggero. 

A cura di Cultur-e