Por qué el coche autónomo de nivel 5 solo es posible con tecnología 5G

Escrito por , 3 de noviembre de 2020 a las 16:37
Por qué el coche autónomo de nivel 5 solo es posible con tecnología 5G
5G

Por qué el coche autónomo de nivel 5 solo es posible con tecnología 5G

Escrito por , 3 de noviembre de 2020 a las 16:37
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5G, COCHE AUTóNOMO

En los últimos años, el despliegue del coche autónomo ha sido paulatino, constante y se ha normalizado. Las noticias sobre vehículos que se conducen solos por un vecindario o que hacen pruebas en las carreteras han dejado de sorprender. Del asombro se ha pasado a la curiosidad. El prodigio se ha convertido en un fenómeno abarcable, no siempre comprendido, pero menos arcano y más bien técnico.

En pleno 2020 ya existen muchos ensayos en escenarios reales. Incluso se ha probado a crear servicios comerciales —con un matiz de experimentación pero con todas las garantías— basados en el transporte de personas en vehículos autónomos. A estas alturas, la recogida de datos es ya de envergadura, la tecnología se ha perfeccionado, tanto los sensores como la visión artificial, el procesamiento de la información o el entrenamiento de los algoritmos. Aparentemente las máquinas están prácticamente listas. Pero a nivel tecnológico —el plano jurídico y el social siguen sus propios tiempos, más pausados— queda un detalle.

Son muchas las voces que apuntan la necesidad de tener 5G para que el coche autónomo llegue al máximo nivel. Se trata de lo que se conoce como nivel 5, que permite plena autonomía. Aquí deja de ser necesaria la atención del conductor, incluso su presencia. Y es que los vehículos de esta categoría podrán fabricarse incluso sin volante ni pedales de freno o acelerador.

Toma de decisiones en tiempo real: la importancia de la latencia

El conjunto de procesos que tienen lugar en el coche autónomo es complejo. La información tiene que fluir desde los sensores a la CPU del vehículo. En otra dirección, este ordenador recibe y envía constantemente datos de la nube a través de internet, por ejemplo respecto a la situación del tráfico o las condiciones atmosféricas.

Entre todo, la latencia a la hora de tomar una decisión tiene que ser de manos de 2 milisegundos. Es decir, el equivalente a lo que tarda un humano. La información procedente del exterior del vehículo necesita una transmisión rapidísima, y esa transmisión solo es posible con 5G. Estos datos son los que marcarán la diferencia a la hora de superar la fiabilidad de los humanos como conductores. La clave se encuentra en la información añadida por la infinidad de sensores de un coche autónomo, información que una persona no puede disponer en tiempo real.

Coche autónomo

El coche autónomo tiene capacidad de computación como para tomar las decisiones críticas de forma local. Pero uno de sus valores añadidos es la consulta recurrente a servicios en la nube para conocer mejor su posición y cuál es la mejor ruta.

A esto se le añade la parte de aprendizaje. Los modelos de conducción autónoma se perfeccionarán más y más haciendo kilómetros. Y el 5G facilita enormemente el envío de cantidades de información ingente.

“Las redes 5G ofrecerán tanta velocidad que la señal viajará de un punto emisor a otro receptor en menos de 5 milisegundos de forma garantizada. Estos valores serán determinantes para lograr una respuesta en tiempo real de los dispositivos conectados, que es vital en el despliegue de los coches autónomos de nivel 5, total autonomía sin necesidad de conductor, en nuestras ciudades”, apunta Luis Miguel Bergasa, profesor del Departamento de Electrónica de la Universidad de Alcalá de Henares y responsable del proyecto SmartElderlyCar, un vehículo autónomo de código abierto para personas mayores.

Qué es necesario para un coche autónomo de nivel 5

Cuando los primeros experimentos con coches autónomos empezaban se hablaba de tres tecnologías básicas: IoT, Big Data y conexión a internet a tiempo real. En esencia estos tres principios se mantienen, aunque hoy en día parezcan una simplificación. En primer lugar, los sensores del vehículo, que están conectados a la red, forman los fundamentos de la circulación sin conductor. Son los ojos del automóvil.

El análisis de la información, mediante técnicas de Big Data e inteligencia artificial, es otro de los pilares. Sin un procesamiento ágil que dé respuestas rápidas es imposible la autonomía. El 5G se incluye también entre las necesidades básicas de un futuro vehículo de este tipo. No solo para completar la información de los sensores y proporcionar respuestas más adaptadas. También servirá para comunicarse fluidamente con otros vehículos e incluso con mobiliario urbano.

Isabel Navarro Diez, coordinadora Grupo de Vehículo Autónomo del COIT (Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicaciones) señala, además, otra utilidad del 5G: “El conductor deviene a pasajero y, por tanto, precisa de conectividad para trabajar o entretenerse durante el trayecto. Es necesario su enlace con redes de alta velocidad. El vehículo se convertirá en una extensión de nuestro salón o nuestra oficina, y le pediremos la misma calidad de conexión para navegar o realizar videollamadas”.

Grandes volúmenes de datos

El gigantismo que adquiere la información producida por un coche autónomo nos lleva a otra necesidad. Existen diferentes estimaciones acerca de cuál es el ritmo de generación de datos de estos vehículos. Desde el Automotive Edge Computing Consortium (AECC) calculaban que serían hasta 5 TB por hora. La compañía de chips Intel hablaba de 30 TB por cada ocho horas de conducción. La comparación con otros ámbitos es apabullante: cada usuario de Twitter generan al día 100 GB de información.

Tal volumen de datos solo se puede procesar y analizar en un centro de datos. Y desde luego no toda la información será relevante, para la conducción se necesitará una pequeña parte. El perfeccionamiento del modelo se requerirá una porción más amplia de los datos. Sin 5G sería imposible transmitir toda esta enorme cantidad de información a la Red para que desembarque en un centro de datos.

La gestión de la información en el coche autónomo

La CPU del vehículo procesará la información para que este tome las decisiones. En última instancia este es el cerebro que marca el camino. Pero para hacerlo de la forma más perfecta posible necesita toda la información. Parte de ella proviene de medios externos. “Por ejemplo, en una maniobra de adelantamiento, el vehículo recibirá en tiempo real información de la posición y velocidad de todos los vehículos circundantes”, explica Bergasa. “Es similar a tener un radar de gran alcance, que junto con la información del movimiento del propio vehículo permitirá a un algoritmo de decisión basado en inteligencia artificial comprobar de inmediato si es seguro realizar la maniobra o si es el momento adecuado para hacerla”.

V2X: Vehicle to everything

El despliegue del 5G también será imprescindible para la comunicación entre vehículos y con mobiliario urbano. El famoso V2V (vehicle to vehicle) permitirá a dos coches “hablar” entre ellos para hacer el tráfico más fluido. Ya solo esta etapa necesitará del nuevo estándar de telecomunicaciones, pues las conexiones a la Red se multiplicarán. Solo el 5G, que permite conectar un millón de dispositivos por kilómetro cuadrado, tiene la suficiente densidad para absorber este operativo.

Cuando se establezcan las comunicaciones V2X (vehicle to everything) el coche autónomo adquirirá una nueva dimensión. Será uno de los aspectos que traerá el nivel 5 de autonomía. Ya no será solo un vehículo capaz de conducir por sí solo, sino que formará parte de una inteligencia colectiva.

Y quizá el caso de uso potencial más interesante sea el control de semáforos. “El estado de los semáforos se puede comunicar a los vehículos en todo momento, así como el tiempo que falta hasta su siguiente estado. De esta forma cada vehículo puede definir su maniobra de acercamiento de forma óptima y evitando aceleraciones y frenadas bruscas”, señala Bergasa.

Los coches podrán comunicarse directamente y de forma constante con medidores de plazas de aparcamiento o de parkings. Pero también con los peatones, si llevan wearables, para respetarlos, o con la infraestructura de carga, para organizar las recargas de baterías. En este sentido, Isabel Navarro divide el V2X en protocolos diferenciados: V2V (vehicle to vehicle), V2I (vehicle to infraestrucure), V2P (vehicle to pedestrian) y V2N (vehicle to network). Este sería el tipo de comunicaciones que abarcaría el coche autónomo en su máxima expresión.

El problema de las flotas de coches obsoletos

Desde luego, el coche autónomo de nivel 5 no llegará de golpe. Como es lógico, se necesita un proceso de adaptación, que irá seguido de una adopción paulatina, no drástica. “Uno de los mayores retos es que en el corto y medio plazo nos encontraremos con situaciones mixtas, donde coexistan vehículos sin conexión, vehículos conectados y vehículos autónomos”, comenta Navarro. “Esto implica una gestión complicada de dicho ecosistema”.

Otra de las ventajas del 5G es la capacidad de soportar un mayor número de conexiones, una alta densidad de dispositivos conectados. Bergasa destaca que gracias a esto se puede plantear una generación centralizada de rutas optimizadas y coordinadas para miles de vehículos, disminuyendo así los tiempos de viaje para cada ruta y ahorrando energía.  Esto solo podrá hacerse cuando todos los vehículos sean completamente autónomos. De ahí el problema de mantener vehículos antiguos.

Coche autónomo

Las ciudades inteligentes, paraguas del coche autónomo

Las ciudades estarán sembradas de sensores y de infraestructura conectada. Todo ello está vinculado al coche autónomo de nivel 5, pues este puede recibir datos de estos objetos. Navarro destaca aquí el papel del edge computing, que llegará con el 5G. “Con el edge computing, los datos se procesan y analizan más cerca del punto en el que se crean. Y como los datos no tienen que atravesar una red hasta un centro de datos para poder ser procesados, la latencia se reduce significativamente”, apunta la responsable del grupo del vehículo autónomo del COIT. “Un elemento de la infraestructura vial, como un semáforo, podrá enviar la información de su estado directamente a los vehículos cercanos”.

Un sistema de alerta temprana ante un accidente sirve como ejemplo para ilustrar la interconexión del coche autónomo. En una ciudad inteligente, podrán alertar de un accidente antenas distribuidas a lo largo de calles y carreteras.  “Las antenas enviarán información de los vehículos de su área de influencia a servidores en la nube o de los servidores a los vehículos”, comenta Bergasa.

Así todos los vehículos podrán conocer el estado de la circulación y “se pueden reprogramar en tiempo real las rutas de los vehículos cercanos a la incidencia, evitando en consecuencia la misma”, remata el investigador.

Primeras experiencias con el coche autónomo

Por ahora todos los usos del coche autónomo completo son experimentales. El más cercano a lo que veremos en el futuro quizá sea el lanzamiento de servicios comerciales de taxi en Shanghái. La ciudad china permite a dos startups, respaldadas respectivamente por Alibaba y Didi Chuxing, operar coches autónomos y transportar clientes. En California, Waymo ya puede llevar pasajeros de forma experimental. Mientras que en Arizona, se han sacado a las calles vehículos autónomos para hacer un reparto de alimentos. Ha sido posible gracias a una alianza entre el gigante de la alimentación Kroger y la startup Nuro.

Conductores en remoto

Un factor que no suele tenerse en cuenta cuando se habla del coche autónomo en nivel 5 es la total y completa ausencia de conductor humano. Parece una obviedad pero no lo es. Pues las máquinas siempre deben tener la posibilidad de pasar a un ‘modo manual’. Esto se hace para investigar la resolución de fallos o para tomar el control en una circunstancia especial. Ahí está la clave. En un ‘modo manual’ se tiene el control del vehículo para probar, ensayar o dirigirlo hacia cualquier objetivo.

Sin embargo, la ausencia de pedales y volante en un nivel 5 de autonomía impide a un humano sentarse en el asiento de delante y tomar las riendas. De ahí que haya que hacerse en remoto. Al igual que se pueden pilotar flotas de drones o un solo dron en remoto, con el coche autónomo ocurrirá lo mismo. Cuando un vehículo tenga que pasar al ‘modo manual’ se hará cargo de él un piloto en la distancia, desde un centro de control.

“Con el 5G se abre la posibilidad de la teleconducción”, Bergasa lo explica de manera gráfica. “Un conductor de forma remota en una habitación con una serie de monitores o gafas de realidad virtual puede recibir toda la información sensorial del vehículo y entorno, y conducirlo como si de un videojuego se tratara”.

El debate sobre la regulación del coche autónomo

No cabe duda de que la regulación del coche autónomo va por detrás de su consumación tecnológica. Esto no es una novedad y ocurre con muchos avances técnicos. Pero en este caso las implicaciones son más profundas que en otros casos, al menos más visibles. Uno de los supuestos más debatidos es el caso de un accidente. ¿Quién tiene la culpa? ¿El fabricante del coche, el desarrollador del software, el dueño del vehículo?

La casuística es muy amplia, sin duda, y dependerá de cada caso concreto. Por ahora, las normativas de los países no recogen el uso de coches autónomos como tal. Lo más cercano son las pruebas en escenarios reales, que permiten ciertas partes de Estados Unidos, como California o Arizona.

Imagen de portada: GmanViz

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