Et si la voiture autonome changeait notre monde … DEMAIN ?

Bonjour et bienvenue dans cet épisode d’Au-delà de Tesla.

Le monde de demain est à nos portes et la voiture autonome en fait partie. Si Elon Musk en est un fervent défenseur, il doit également combattre des concurrents très avancés technologiquement parlant.

Voyons quels sont les atouts et les faiblesses du système Tesla mais également comment le FSD s’intègre dans le grand projet d’Elon Musk pour changer notre monde … DEMAIN !

La conduite autonome ! Un vieux rêve pour beaucoup de geeks de tous poils. Entre Kitt dans K2000, les voitures qui conduisent toutes seules dans iRobot ou Demolition Man et bien d’autres récits de science-fiction, les voitures qui se meuvent d’elles-mêmes sont bien ancrées dans notre imaginaire.

J’ai beaucoup hésité entre deux formats pour cette vidéo et finalement, j’ai pris Au-Delà de Tesla en raison des implications que représente la conduite autonome au-delà des voitures électriques. Planète électrique aurait été l’autre format possible puisque la voiture autonome ne peut exister sans la voiture électrique comme nous le verrons plus tard.

Je fais donc un mix entre les deux émissions et découpe cette vidéo comme un Planète Électrique.

Voyons donc d’où nous vient cette fascination des choses qui bougent toutes seules !

###Minutes d’Histoire###

Dans notre inconscient animal ou notre instinct primaire, le mouvement est intimement relié à la notion de danger mais pas que ! Le mouvement est également synonyme de vie et de changements. En bref, tout ce qui bouge retient notre attention car cela peut avoir une importance primordiale pour la survie.

Très tôt, deux types de mouvements distincts se conceptualisent dans le cerveau d’un enfant : Le mouvement du vivant, peu prévisible et changeant et le mouvement non vivant qui lui est parfaitement prévisible par expérience.

Le déplacement d’une masse nuageuse ou d’une avalanche par exemple est prévisible. On sait peu ou prou ce qui va se passer et on peut donc agir en conséquence.

Pour le mouvement du vivant c’est une autre affaire ! Prenons l’exemple du cycliste qui passe à côté d’une voiture. Le conducteur ouvre sa porte sans avoir regardé et prend le cycliste par surprise qui finit sa course le nez par terre. Ce dernier ne pouvait prévoir l’action de l’automobiliste de manière certaine. Il peut éventuellement éviter l’obstacle si on lui a appris à faire attention ou s’il en a déjà fait l’expérience. Faute de préparation préalable, il y a de fortes chances qu’il finisse au tapis.

Là où les choses se corsent, c’est lorsque l’on commence à donner au non-vivant l’illusion du vivant ! Prenez un chat qui joue tout seul avec une balle magique. Il donne l’impulsion à la balle qui rebondit partout non pas comme une pelote de laine ou une balle molle. Sa mémoire à court terme est alors saturée par les rebondissements et mouvements de la balle et son instinct de prédateur prend le dessus. Il oublie que c’est lui qui a donné la première impulsion. Il confond alors la balle avec une proie et donc avec une chose vivante.

Nous avons cette même fascination mais comme nos capacités cognitives sont supérieures, nous avons une meilleure appréhension du réel et donc, nous sommes plus difficile à leurrer. Imaginons maintenant une personne vivant dans l’antiquité. Les outils et mécaniques sont si simples qu’on voit au premier coup d’oeil qu’une chose est vivante ou non.

380 ans avant notre Ere, Archytas de Tarente, ami de Platon, construit un pigeon en bois animé par un jet d’air comprimé. Il s’agit là d’une des premières tentatives de singer le vivant artificiellement dont nous ayons connaissance. Pourtant, les automates au sens propre du terme n’apparaissent qu’au moyen-age avec l’invention du mécanisme d’horlogerie. En 809, le Calife Haroun El-Rachid offre une pendule animée à Charlemagne. Elle est considérée par beaucoup comme le premier automate.

Après l’an mille, plusieurs scientifiques de l’époque fabriquent animaux ou hommes animés malgré l’opposition de l’Eglise qui voit là une tentative de défier le pouvoir de Dieu.

C’est à la Renaissance qu’on trouve le premier automate à réponse programmée. Il n’est guère impressionnant pour nous aujourd’hui et se présente sous la forme d’une petite boîte. On la doit au mathématicien et physicien Pascal. Elle est la première calculatrice mécanique de l’histoire : La pascaline. 

Les mécanismes se perfectionnent avec le temps au point d’atteindre parfois une complexité impressionnante comme dans les métiers à tisser Jacquard par exemple.

C’est au 19ème siècle qu’apparaît le premier mécanisme capable de réagir automatiquement à son environnement : Le régulateur à boules de Watt.

Ce mécanisme très simple avait pour fonction de stabiliser la vitesse des machines à vapeur. Lorsque la machine accélère, les boules s’écartent par effet centrifuge et agissent sur un levier qui réduit l’arrivée de vapeur. La machine ralentit alors et le régulateur augmente alors la quantité de vapeur jusqu’à ce que la machine soit de nouveau à une vitesse supérieure à celle souhaitée.

C’est le premier mécanisme reposant sur le principe de rétroaction. Les actions automatiques sont alors contrôlées et corrigées en permanence.

Combinez ce système et la logique mathématique de la Pascaline et vous obtenez les premiers robots qui réagissent par eux-mêmes.

Tout d’abord simplistes, ces systèmes se complexifient avec le temps et les avancées de la cybernétique et de l’informatique aboutissent à des résultats parfois bluffants et pouvant presque leurrer l’homme moderne que nous sommes.

Voilà pourquoi les robots ou les voitures autonomes nous fascinent au niveau de notre inconscient animal. Pourtant, une autre partie de notre cerveau est aussi intéressée par cette innovation, et c’est de manière parfaitement réfléchie que nous appréhendons les robots ou la conduite autonome.

L’homme a horreur de s’ennuyer, et cela depuis la nuit des temps. Les tâches répétitives ou  peu animées mettent notre patience à rude épreuve.

Aux débuts de l’automobile, mais aussi de l’aviation, maîtriser les machines et les faire fonctionner représentait un gros travail. Les conducteurs et chauffeurs de locomotives à vapeur avaient fort à faire pour alimenter et contrôler la machine. Ils n’avaient donc pas le temps de s’ennuyer.

C’était pareil aux débuts de l’aviation mais une fois les machines fiabilisées, elles pouvaient voler sur de longues distances et le pilote devait pouvoir naviguer avant de piloter. Les ingénieurs commencèrent donc à concevoir des systèmes pour garder le cap, puis l’altitude et enfin la vitesse. Ils perfectionnent tant et si bien le pilote automatique qu’il est aujourd’hui capable de contrôler l’avion du début à la fin du vol, décollage et atterrissage compris !

L’autopilot dans les voitures est plus récent car la densité d’obstacles est nettement plus importante que sur la voie aérienne d’un avion de ligne. Les changements de vitesse, de direction et autres imprévus ont continué à rendre la conduite automobile intéressante pendant longtemps.

Pourtant, dès que la technologie a été prête, toute une panoplie d’aides à la conduite a été déployée sur les autos. Sans surprise, le cruise control ou régulateur de vitesse a été massivement adopté aux Etats-Unis, pays des grandes distances et des highways mortellement ennuyeuses à perte de vue.

Les caméras et processeurs d’image ont permis l’avènement du suivi de lignes blanches tandis que les radars nous apportent le maintien d’une distance par rapport au véhicule qui nous précède. 

Et aujourd’hui, pour la première fois dans l’histoire, toutes les technologies sont présentes pour réaliser une réelle conduite autonome digne de ce nom. Voyons comment cela fonctionne 

###Comment ça marche###

Avant d’aller plus loin, je vais définir les termes conduite automatique et conduite autonome.

La conduite est dite automatique lorsque le véhicule se déplace et effectue automatiquement toutes les actions nécessaires à la majorité des situations de conduite. Le conducteur est à tout moment en mesure de reprendre la main sur la machine.

En conduite autonome, c’est la même chose mais sans que le conducteur ne puisse agir de quelconque façon sur la conduite.

Pour raffiner ces définitions, la SAE ou Society of Automotive Engineers définit 6 niveaux d’autonomie en 2014.

Le niveau 0 est la conduite manuelle. Le conducteur effectue toutes les actions de conduite mais peut disposer d’informations comme un franchissement de ligne par exemple mais sans intervention automatique.

Pour le niveau 1, soit la vitesse soit le suivi dans la voie est actif mais pas les deux en même temps. Le pilote garde partiellement le contrôle. 

Le niveau 2 est une conduite peu assistée où la vitesse ou le suivi de ligne peut être automatisé ensembles. Le conducteur garde en revanche la supervision permanente et une attention de tous les instants pour reprendre le contrôle en cas de souci.

C’est ce que j’ai appelé tout à l’heure la conduite automatique. C’est typiquement la fonction de l’autopilot de base Tesla actuel. 

Le niveau 3 est une conduite automatique où l’ordinateur peut prendre des décisions de manière autonome. C’est par exemple le cas de l’autopilot amélioré Tesla lorsqu’il prend seul une sortie d’autoroute.

Le niveau 4 est une autonomie partielle en conditions particulières. C’est ce niveau qu’atteint Tesla aux Etats-Unis. La voiture est autonome sur les highways, les grands axes et les villes mais demandera un passage en conduite manuelle dans des cas particuliers.

Enfin, le graal de la voiture autonome : Le niveau 5 ! La voiture se conduit seule et le conducteur n’a plus possibilité d’influer sur le cours des choses. En fait, il n’y a plus de conducteur en dehors de l’informatique de bord.

Bon, maintenant que les termes sont définis, comment cela fonctionne-t-il dans les faits ? 

Pour conduire, l’ordinateur va devoir disposer d’informations. C’est la première chose importante et même primordiale.

  Si un de nos sens nous manque, nous ne pouvons pas réagir correctement et nos actions sont moins précises, moins fluides. Il suffit de se déplacer dans le noir dans un endroit inconnu pour s’en persuader. 

Pour percevoir son environnement, une Tesla dispose de 8 caméras, 12 capteurs ultrasoniques et d’un radar avant. 

Les images des caméras sont traitées par un processeur spécialisé qui identifie les objets. La position de ces objets, personnes, véhicules ou bâtiment est déterminée par le croisement des données issues du processeur d’image et des informations des capteurs ultrasoniques et du radar.

La voiture se fait donc une représentation en 3d de son environnement ainsi que des mouvements.

Ensuite, grâce à ces informations, le calculateur va établir des actions pour atteindre l’objectif souhaité comme un évitement ou un dépassement par exemple.

Cette vision du système FSD correspond à la technologie Tesla et à une vision calquée sur les perceptions humaines.

La majorité des acteurs du secteur pourtant ne se satisfait pas de ces données et souhaite plus d’informations pour préciser la définition de l’environnement du véhicule. C’est là que le Lidar entre en jeu. Comme le radar mesure une distance à l’aide d’ondes radio, le Lidar le fait avec de la lumière. 

Le coût de cette technologie était très élevé jusqu’à peu, ce qui justifiait parfaitement l’opposition d’Elon Musk s’il souhaitait garder ses autos à un prix raisonnable. Cette barrière n’existe plus et on a même des lidars dans nos smartphones. L’utilisation du Lidar permet de gagner un temps précieux pour la modélisation de l’environnement et donc de prendre une décision en étant mieux informé. Il a toutefois le défaut majeur d’être très sensible aux conditions météo et c’est ce manque de fiabilité des mesures qui semble être à l’origine de l’opposition de Musk. 

A moins que Tesla ne dispose d’un autre moyen d’améliorer la précision de ses capteurs, avec un radar à longueur d’onde millimétrique par exemple …. je dis ça, je dis rien (mystérieux avec la copie d’écran du site …)https://electrek.co/2021/01/13/tesla-millimeter-wave-radar-electric-cars/

En revanche, le plus gros souci de la voiture autonome ne vient pas des capteurs, ou de la puissance de calcul. En effet, si les machines sont capables de donner des réponses préprogrammées, si elles captent et collectent des informations sans jamais faillir ou s’ennuyer, il leur manque l’imagination et la capacité à trouver des solutions originales.

Comme nous ne savons pas encore reproduire ces capacités purement animales, il faut trouver un moyen de contourner le problème.

Les programmeurs ont alors créé des routines d’apprentissage. A chaque fois qu’une voiture passe à un endroit, elle apprend les bonnes pratiques et enregistre des données. Ces données sont consolidées à force de passages jusqu’à modéliser un comportement normal et pouvoir le reproduire.

C’est exactement ce que fait une Tesla depuis 2017, que la conduite soit manuelle ou en autopilot.

Imaginez une route avec un virage au milieu. La première Tesla passe et enregistre sa vitesse de passage ainsi que sa trajectoire. Les actions du conducteur sur les pédales et le volant sont également enregistrés et envoyés sur le serveur Tesla.

Puis, une seconde Tesla passe. Elle a téléchargé les données de la première et sait qu’une Tesla a déjà enregistré ses données. La seconde voiture va modifier les données de la première en fonction de ses propres mesures et renvoyer le fichier modifié à Tesla. La troisième Tesla qui passe fera de même et ainsi de suite.

C’est la masse des données recueillies par Tesla qui fait clairement la force du système Autopilot ou FDS et aucun autre constructeur ne dispose d’une telle base de données à ce jour. 

La donnée utile sera alors la vitesse moyenne des voitures dans le virage ainsi que la trajectoire de l’auto. Ce set de données est alors disponible pour toutes les Tesla passant par là et donnera à l’autopilot de la voiture une connaissance de base de l’environnement.

Si l’environnement évolue, le set de données sera modifié au fil du temps en fonction des changements sur le terrain.

L’avantage de ce système est de donner plus de poids aux données récentes mais aussi de garantir l’anonymisation des données. En effet, si la voiture enregistre les bonnes données, elle les traite avant de les renvoyer sous forme de données moyennes. Voilà pourquoi Tesla ne peut fournir un enregistrement en cas d’accident depuis ses serveurs. Il faut télécharger directement les données brutes dans le calculateur de la voiture.

Ok, maintenant qu’on sait comment faire, comment va-t-on utiliser cette ressource ? Les taxis autonomes viennent immédiatement à l’esprit.

Ce mode de fonctionnement pour les déplacements individuels permettrait de réellement utiliser le potentiel de la voiture électrique et c’est ce point qui lie les deux technologies. La voiture électrique est plus facile à contrôler qu’une voiture thermique. La preuve ? Demandez à un ordinateur de conduire une locomotive à vapeur. C’est possible mais sera bien plus complexe que pour le TGV par exemple au niveau de la technologie de commande. 

Pour les taxis autonomes, on parle bien de niveau 5 mais dans tous les autres usages, ce n’est pas nécessaire tout le temps. Un niveau 4 est largement suffisant et va avoir un avantage non négligeable : La responsabilité de la conduite repose sur le conducteur et non sur la machine ou l’infrastructure. 

Sur autoroute, on pourrait imaginer des tronçons autonomes permettant à la voiture de faire le travail tandis que le conducteur fait autre chose. Dans les portions plus problématiques comme aux abords des villes ou dans les zones à fort trafic, on reviendrait à une conduite automatique demandant une attention du conducteur comme le fait l’autopilot actuel.

Enfin, il resterait des infrastructures spécifiques où les conditions sont contrôlées et parfaitement adaptées à une conduite autonome. Là on sera comme dans le cas du métro de Lille, le VAL, et le conducteur sera la voiture, sans possibilité de prendre les commandes.

Mais oui mais ça, c’est pour dans le futur ! Là ça n’existe pas ! dira le cousin Bébert.

Ah, s’il le dit ! ###image de la model 3 entrant dans un tunnel de la Boring company###

Dans un tunnel de la Boring Company, un coup de frein ou un coup de volant pourrait créer un accident. Voilà pourquoi dans un tel endroit, c’est bien à la machine de faire le job sans laisser les émotions humaines interférer.

Mais il existe d’autres applications de conduite autonome qui prendront sens dans le futur parce que les hommes et leur temps de travail sera bien trop précieux pour être gaspillé dans d’innombrables heures de conduite !

En effet, lorsque l’homme prendra pied sur la Lune ou sur Mars, les véhicules utilisés seront sûrement électriques et plus que probablement autonomes. Les IA des véhicules pourront gérer les voyages et suivront des routes pré-programmées. Les voitures apprendront les une des autres et les hommes auront tout loisir d’occuper leurs journées de manière productive. Là-haut, la conduite manuelle sera une exception et la conduite automatique couvrira le reste des besoins. Le passage en conduite purement manuelle sera rarissime. 

Vous commencez à entrevoir la vision d’Elon Musk ? Son obstination à vouloir coûte que coûte développer en parallèle le Starship, la conduite autonome, les voitures électriques et les tunnels n’est pas déraisonnable du tout ! Dans les colonies martiennes bien établies, se sont les tunnels de la Boring Company qui assureront le transport individuel et de marchandises. Dans ce contexte, on voit bien que le hardware de Tesla est largement suffisant. C’est sur Terre et dans notre trafic grouillant et peu efficace qu’un lidar et une IA performante sont nécessaires et réaliser l’exploit d’une voiture autonome de niveau 4 sera largement suffisant pour la plupart des applications.

Même si techniquement le niveau 5 peut être atteint, c’est au législateur d’en autoriser l’usage et cela n’aura lieu que dans des années, voire des décennies. On a pas fini de voir volant et pédales trôner dans nos voitures. Ils disparaîtront lorsque la technologie sera éprouvée et que des milliards de kilomètres auront été parcourus sans encombres sous la supervision des conducteurs humains ! 

Je sais que pour certains, c’est une image de cauchemar car la conduite est une chose plaisante pour eux. Je fais partie de ces gens mais j’apprécie aussi la conduite automatique. Lorsque je pars en vacances, les longues heures ennuyeuses sur autoroute sont bien moins stressantes et je peux discuter ou écouter ma musique avec plus de confort et de sécurité.

Lorsque les autoroutes seront autorisées à la conduite autonome, je pourrai faire autre chose pendant ces voyages sans que cela ne me gêne le moins du monde.

Par contre, lorsque j’ai envie de conduire manuellement sur une petite route de montagne pour le plaisir, eh bien je peux le faire.

Donc à ceux qui pensent que nous allons perdre le plaisir de conduire, je ne le pense pas mais ce dont je suis persuadé, c’est qu’il sera plus agréable de voyager grâce à ces nouveaux systèmes ! 

Et sur ces bonnes paroles, je vous souhaite bonne route, portez-vous bien. 

Ciao ! 

https://www.visite-medicale-permis-conduire.org/mises-au-point/vehicule-autonome-5-niveaux-autonomie

Crédit images Wikipesia Commons, Pexels Vidéos, Tesla.com et Electrek.com

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