Уровень 4 автоматизации

Уровень 4 автоматизации (High Automation, высокая автоматизация) — это четвёртый из шести уровней автоматизации вождения, определённых международным стандартом SAE J3016 (Общество автомобильных инженеров). На данном уровне система управления транспортным средством берёт на себя все задачи, связанные с динамическим вождением, в определённых условиях эксплуатации (Operational Design Domain, ODD). Водитель на уровне 4 не обязан следить за дорогой или вмешиваться в управление, но может взять управление на себя по запросу системы. Ключевое отличие от уровня 3 (условная автоматизация) заключается в том, что при выходе из строя системы или выходе за пределы ODD автомобиль способен самостоятельно выполнить манёвр «минимального риска» (Minimum Risk Maneuver, MRM) — например, остановиться на обочине или припарковаться, не требуя вмешательства человека.

Определение и место в классификации

Уровни автоматизации SAE J3016 делятся на шесть ступеней: от 0 (отсутствие автоматизации) до 5 (полная автоматизация в любых условиях). Уровень 4 занимает промежуточное положение между условной автоматизацией (уровень 3) и полной (уровень 5). На уровне 3 система может управлять автомобилем в определённых условиях, но водитель обязан быть готовым немедленно взять управление при запросе. На уровне 4 такого требования нет: система сама решает, когда и как передать управление или выполнить безопасную остановку.

Основные характеристики уровня 4:

• Ограниченная область применения (ODD): система работает только в заранее заданных условиях — например, на автомагистралях с чёткой разметкой, в определённых городских зонах, при хорошей погоде или на специально оборудованных дорогах.
• Отсутствие необходимости в наблюдении: водитель может заниматься другими делами (работа, чтение, просмотр видео), не следя за дорогой.
• Автономный манёвр минимального риска: при выходе из строя системы, потере связи с сервером или выезде за пределы ODD автомобиль самостоятельно выполняет безопасное действие (например, останавливается на обочине или паркуется).
• Возможность ручного управления: автомобиль уровня 4 может иметь рулевое колесо и педали, но они не обязательны. Водитель может взять управление, если того требуют обстоятельства или его желание.

История развития

Концепция высокоавтоматизированного вождения начала разрабатываться в 2010-х годах, когда компании-разработчики осознали, что переход от уровня 3 к полностью автономному вождению (уровень 5) технически и законодательно сложен. Уровень 4 стал компромиссом: он позволяет внедрить автономные системы в ограниченных сценариях, не требуя решения всех возможных дорожных ситуаций.

Первые прототипы уровня 4 появились в середине 2010-х годов. В 2016 году компания Waymo (принадлежит Alphabet Inc., Google) начала испытания полностью автономных такси в ограниченных районах Финикса (штат Аризона, США). В 2018 году Waymo запустила коммерческий сервис Waymo One, где автомобили уровня 4 (на базе Chrysler Pacifica и Jaguar I-Pace) перевозили пассажиров без водителя за рулём, но с удалённым оператором на случай нештатных ситуаций.

В России разработка систем уровня 4 ведётся несколькими компаниями. В 2021 году «Яндекс» (компания-разработчик, не признана иноагентом в РФ) запустил тестовые поездки беспилотных такси на уровне 4 в Иннополисе (Республика Татарстан) и в районе Ясенево (Москва). Автомобили на базе Hyundai Sonata и Toyota Camry работают в ограниченной зоне с чёткой разметкой и при благоприятных погодных условиях. В 2023 году «Яндекс» также начал испытания беспилотных грузовиков уровня 4 на трассе М-11 «Нева» (Москва — Санкт-Петербург).

Технические требования и компоненты

Для реализации уровня 4 автоматизации автомобиль оснащается комплексом сенсоров, вычислительных блоков и программного обеспечения. Основные компоненты:

• Лидары (LIDAR): лазерные дальномеры, создающие трёхмерную карту окружающего пространства. Обычно используются несколько лидаров (например, 3–5 штук) с разным углом обзора.
• Радары: радиолокационные датчики для измерения скорости и расстояния до объектов, особенно в условиях плохой видимости (туман, дождь).
• Камеры: стереокамеры и камеры с высоким разрешением для распознавания дорожных знаков, разметки, светофоров, пешеходов и других участников движения.
• Ультразвуковые датчики: для ближнего обнаружения препятствий (парковка, манёвры на низкой скорости).
• GPS/ГЛОНАСС и IMU (инерциальный измерительный блок): для определения точного местоположения и ориентации автомобиля.
• Вычислительный блок: мощный компьютер (часто с несколькими графическими процессорами) для обработки данных с сенсоров в реальном времени и принятия решений.
• Программное обеспечение: включает модули восприятия (распознавание объектов), локализации, планирования траектории и управления. Используются алгоритмы машинного обучения, в том числе нейронные сети.

Области применения

Уровень 4 автоматизации наиболее востребован в сценариях с предсказуемой и контролируемой средой:

• Беспилотные такси (роботакси): сервисы, работающие в ограниченных городских зонах (Waymo One, Cruise (США), Baidu Apollo (Китай), «Яндекс.Беспилотные технологии» в РФ).
• Автоматизированные грузоперевозки: беспилотные грузовики на автомагистралях. В США компании TuSimple и Aurora тестируют такие системы; в РФ — «Яндекс» на трассе М-11.
• Шаттлы и общественный транспорт: небольшие автобусы для перевозки пассажиров по фиксированным маршрутам (например, в аэропортах, кампусах университетов, парках развлечений). Примеры: Navya (Франция), EasyMile (Франция/Сингапур).
• Логистика и доставка: беспилотные роботы-курьеры (например, Nuro (США) — небольшие автомобили для доставки товаров), а также автоматизированные погрузчики на складах.

Правовое регулирование в России

В Российской Федерации внедрение систем уровня 4 регулируется рядом нормативных актов. В 2018 году было принято постановление Правительства РФ № 1415 «О проведении эксперимента по опытной эксплуатации высокоавтоматизированных транспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования». Эксперимент проводился в Москве, Татарстане и Санкт-Петербурге. В 2021 году вступили в силу поправки к ПДД, разрешающие движение беспилотных автомобилей при наличии водителя-испытателя на месте водителя (для уровня 3) или удалённого оператора (для уровня 4).

В 2023 году принят Федеральный закон № 480-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части экспериментальных правовых режимов в сфере цифровых инноваций», который устанавливает правовые основы для тестирования и коммерческой эксплуатации высокоавтоматизированных транспортных средств. Для уровня 4 требуется получение специального разрешения, определение зоны эксплуатации (ODD) и наличие системы удалённого контроля.

Преимущества и ограничения

Преимущества:

• Повышение безопасности: система не отвлекается, не устаёт и не нарушает ПДД (при условии корректной работы).
• Снижение затрат на водителей (в коммерческом транспорте).
• Возможность для пассажиров заниматься другими делами во время поездки.
• Оптимизация дорожного движения за счёт точного соблюдения скоростного режима и дистанции.

Ограничения:

• Зависимость от чётко определённого ODD: система не работает вне заданных условий (например, на грунтовых дорогах, в сильный снегопад, на неразмеченных перекрёстках).
• Высокая стоимость сенсоров и вычислительного оборудования (лидары, мощные компьютеры).
• Проблемы с кибербезопасностью: возможность взлома системы управления.
• Необходимость в развитой инфраструктуре (качественная разметка, цифровые карты, связь).
• Правовая неопределённость в ряде стран (ответственность при ДТП, страховка).

Критика и перспективы

Критики уровня 4 отмечают, что ограниченность ODD снижает практическую ценность таких систем: автомобиль не может выехать за пределы зоны действия, что требует либо пересадки на другой транспорт, либо ручного управления. Некоторые эксперты (например, профессор Миссис С. Шапиро из Массачусетского технологического института) считают, что полный переход к уровню 5 (полная автоматизация) технически и экономически более оправдан, чем создание множества отдельных систем уровня 4 для разных сценариев.

Тем не менее, уровень 4 активно внедряется в коммерческих сервисах. По данным отчёта McKinsey & Company (2023), к 2030 году до 15% всех новых автомобилей могут иметь системы уровня 4 в ограниченных сценариях (преимущественно в такси и грузоперевозках). В России, по прогнозам экспертов, массовое внедрение роботакси уровня 4 возможно к 2027–2028 годам при условии развития инфраструктуры и снижения стоимости компонентов.

Источники

• SAE International. (2021). Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles (SAE J3016).
• Waymo. (2022). Waymo Safety Report.
• Постановление Правительства РФ от 26 ноября 2018 г. № 1415 «О проведении эксперимента по опытной эксплуатации высокоавтоматизированных транспортных средств».
• Федеральный закон от 2 июля 2021 г. № 480-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
• McKinsey & Company. (2023). Autonomous driving: The race to level 4 and beyond.
• «Яндекс». (2023). Беспилотные технологии: отчёт о тестировании.