自動運転車の歴史

1980年代、ターミネーターやナイトライダーのようなポップカルチャーのアイコンが、完全自律型ロボットや車の概念を広めました。それ以来数十年が経ち、私たちは自律走行車の概念を未来の現実として受け入れるようになりましたが、それらは依然としてSFの世界にとどまっています。

しかし今日では、センサー、コンピューティング、そしてアクチュエータ技術が急速に進化する中、汎用型マシンはすでに自動化と最適化を通じてその効率性と性能を変革させています。自動運転車（AV）、自律ロボット、そして自律車はすべて、機械学習アルゴリズム、高度なセンサー、そして人間の介入を最小限に抑えた自律機能という共通の技術を共有しています。   これらのデバイス間で使用される技術が同義であることを踏まえ、本記事では自動運転車と自律ロボットの歴史を振り返り、それがどのように次の時代を導くのかを考察していきます。

最初の自動運転ロボット

現代の自律型ロボットや車両は、ニューラルネットワークのような機械学習アルゴリズムを利用して動作しており、多くは人間の脳の実際の構造を基に設計されています。自律型ロボットの最初の構想が、神経生物学者によって生み出されたのは驚くことではありません。   ウィリアム・グレイ・ウォルターは、アメリカ/イギリス人の科学者で、神経生理学とサイバネティクス分野の知識を持ち、人間のように「考える」ように設計された初のロボットを開発しました。そのロボットであるエルマーとエルシーは、主にカメのような形状とサイズを持ち、光からの刺激に特定の方法で反応するように設計されていました。   エルマーとエルシーは第二次世界大戦直後、軍需品の余剰部品や目覚まし時計を利用して製作されましたが、これらのロボットがロボット工学に与えた影響は、次世代の自律型ロボットや車両にまで及びました。このロボットたちは、最も単純で（そして最初期の）自律的な航行の形の1つを実証したのです。

最初の自律型産業用ロボット

最初の産業用ロボットである「ユニメイト（Unimate）」は、1954年に発明者ジョージ・デボルによって導入され、1961年にゼネラルモーターズの組立ラインで初めて使用されました。ユニメイトは、金型鋳造の冷却工程を自動化する役割を果たしました。新たに鋳造された（そして非常に高温な）ドアハンドルは冷却液のタンクに投入され、この非常に危険で潜在的に害を及ぼす可能性のある作業を人間が担当する必要性を排除しました。   ユニメイトの体系的な作業は、ドラムメモリ装置に保存されていました。このロボットにはコンピュータのようなボックスが備わっており、その位置に必要な機能を遂行するサポートを提供しました。ユニメイトは産業および製造分野に、自律ロボットの価値を理解させ、現在世界中の組立ラインで見られるほぼすべての作業指向型自律ロボットの基盤を築きました。

初の汎用自律型ロボット

1966年から1972年の間にスタンフォード研究所の人工知能センターで製作されたShakeyは、初めて単調な作業を補助することができるパーソナルアシスタントロボットの実世界での結晶と言えます。この発明は、論理的な推論を用いて物理的な動作を引き起こす最初の自律的なオブジェクトでした。Shakeyは、コンピュータビジョン、自然言語処理、アクチュエーター、センサーを組み合わせた技術的な仕組みで構成されていました。人間から基本的な指示を受け取り、その指示を単純な動作に分解し、それらの動作をさらに具体的な行動のシークエンスに分解してオンボードシステムを使って実行することが可能でした。   これが斬新に思えるかもしれませんが、この情報の分解は現代の自律型車両にも見られるものです。例えば、Teslaの自動車には「召喚」という機能があり、ユーザーがTeslaを操作して駐車場内で自律的に召喚者のもとに移動させることができます。Teslaはその指示を一連の具体的な動作に分解し、それぞれが特定のシステム制御指令で構成されています。

最初の自動運転車

1995年に、最初の自動運転車がピッツバーグからサンディエゴまでの運行に成功しましたが、それは市販車ではありませんでした。ナブラブ5（Navlab5）は、カーネギーメロン大学のロボティクス研究所によって改造された10台の車のうちの5番目の車両で、完全自律走行が可能な車でした。他の9台のナブラブ車両では、一部が半自律型で、一部が限定的なシナリオで完全に自律型でした。   ナブラブ5は、人間の手助けなしでピッツバーグからサンディエゴまで自分で操縦したことで最初の自律型車両として知られています。この車両の実際のドライバーは加速とブレーキ操作を担当したものの、ナブラブ5はカメラやその他さまざまなセンサーを利用して2000マイル以上を人間の介入なしで航行することができました。この出来事は、自動運転車両およびロボティクスの歴史において画期的なマイルストーンとされています。

知能的な障害物回避を備えた初の車両

おそらく自律ロボットと自律走行車の両方と見なされることもある火星探査車「ソジャーナー」は、特定の障害物を知覚し、識別し、分類し、その間をナビゲートすることができる初の自律的な装置でした。ソジャーナーは1990年代初頭にNASAによって開発され、1997年7月5日に火星に着陸しました。
 
火星と地球の間の通信遅延が5分から20分であることを考えると、火星探査車には、人間の介入なしに自律的に移動できるナビゲーションインテリジェンスが必要でした。科学者たちが地球上から探査車を操縦するとしても、次に移動する目的地の方向を指示するだけで、具体的な経路や戦略の指示は出しませんでした。
 
ソジャーナーはレーザーとカメラを利用して物体を識別し測定し、次の目標地点へどう進むかをよりよく理解することができました。1997年以降、物体検出技術は飛躍的に進化しましたが、この火星探査車で使用されたレーザーを基盤とした検出技術は、その当時初めて採用されたものであり、現代のLIDAR技術や物体検出の方法論の基盤となった柱でした。

最初の量産型自動運転車

自動運転車の初の量産モデルであるかどうかは、自律性の定義によります。レベル4またはレベル5の自律性を実現できる量産車はまだ存在しませんが、今日ではレベル3の自動運転が可能な車が多数走っています。レベル1およびレベル2の自動運転が可能な車は1990年代後半から2000年代半ばにかけて量産化されました。例えば、2006年のレクサスLS 460は、アクティブレーンキープアシスト機能を備えた初の量産車でした。この機能により、車両の完全なステアリングおよび車線を外れそうな場合の補正が可能でした。ホンダはこの技術を2003年に実現しましたが、車両を操作するために必要なトルクの80%のみを使用していました。これら初期のレーンキープアシスト技術は、車両の車線内での位置を把握するため、フロントガラスの上部に取り付けられたカメラを利用していました。

現代の自律型ロボットと車両

完全自律の車両を目指している企業は数百社ありますが、多くの業界では、完全自律型ロボットがすでに実用化されています。  ダークウェアハウスでは、ほとんど人間が介入することなく、完全自律型ロボットや車両が倉庫施設全体を運営しています。世界中のほぼすべての業界の現代的なメーカーは、自律型ロボットを使用して、人間では達成できない器用さと効率で特定の作業を遂行しています。   一方、多くの業界—商業用自動車の世界を含め—は、私たちの日常生活にさまざまなレベルの自律性を組み込んでいます。約1世紀前、エルマーとエルシーはただ部屋で光を無目的に追いかけていました。今では、地球上のあらゆる場所で半自律型および完全自律型機械が見られるようになりました。