כשפיזיקה ובינה מלאכותית נפגשות — הנהיגה נעשית בטוחה יותר

This post is also available in: English (אנגלית)

ככל שרכבים חשמליים ואוטונומיים נוטלים על עצמם יותר משימות נהיגה, היכולת להבין במדויק כיצד הרכב מתנהג בכל רגע נתון הופכת לקריטית. אחד המשתנים הקשים ביותר למעקב הוא זווית ההחלקה הצידית — המידה שבה הרכב מחליק הצידה במהלך תמרונים חדים או על משטחים בעלי חיכוך נמוך. פרמטר זה ממלא תפקיד מרכזי בבקרת יציבות ובמניעת תאונות, אך אינו ניתן למדידה ישירה באמצעות חיישנים סטנדרטיים המותקנים ברכב. שיטות ההערכה הקיימות נשענות על מודלים פיזיקליים מפושטים או על חישובים עקיפים, שלעיתים מאבדים דיוק כאשר תנאי הדרך, המהירות או התנהגות הצמיגים משתנים.

מאמץ מחקרי חדש מציע פתרון עמיד יותר באמצעות שילוב בין מודלים מבוססי פיזיקה לבין בינה מלאכותית. המערכת עושה שימוש בגישה שהחוקרים מכנים "בינה מלאכותית פיזיקלית": במקום להחליף את דינמיקת הרכב במודל קופסה שחורה, היא משלבת נתוני חיישנים מהעולם האמיתי עם משוואות פיזיקליות מוכרות ולמידת מכונה. התוצאה היא שיטת הערכה בזמן אמת השומרת על דיוק גבוה במגוון רחב של תנאי נהיגה.

בלב הטכנולוגיה נמצא מנגנון הערכה היברידי. מודל פיזיקלי של הצמיגים ותנועת הרכב מספק מבנה ויכולת פרשנות, בעוד שרכיב למידה מבוסס בינה מלאכותית מפצה על אפקטים לא־ליניאריים שמודלים סטנדרטיים מתקשים ללכוד. על פי דיווח של TechXplore, החוקרים יישמו זאת באמצעות מסנן קלמן לא־ממורכז לצורך מעקב אחר מצבי הרכב, בשילוב רגרסיה של תהליך גאוסי ללמידת התנהגות צמיגים מורכבת מתוך נתונים. השילוב מאפשר למערכת להסתגל במהירות, תוך שמירה על האמינות המצופה ממערכות בקרה מבוססות פיזיקה.

ניסויים שבוצעו על פלטפורמה של רכב חשמלי אמיתי הראו כי הגישה מספקת דיוק גבוה בתנאי דרך משתנים, במהירויות שונות ובתרחישי פנייה מגוונים. הערכה מהירה ומדויקת יותר של זווית ההחלקה משפרת את תגובת מערכות בקרת היציבות, מסייעת לשמירה על אחיזה ומאפשרת לרכב לעקוב אחר המסלול הרצוי בבטחה רבה יותר. השיטה תורמת גם ליעילות אנרגטית גבוהה יותר, באמצעות קבלת החלטות שליטה חלקות ומושכלות יותר.

מעבר לתחבורה אזרחית, לטכנולוגיה יש רלוונטיות ברורה גם לתחומי הביטחון וביטחון הפנים. כלי רכב צבאיים — במיוחד פלטפורמות חשמליות או היברידיות — פועלים לעיתים קרובות בשטח בלתי צפוי, שבו אובדן אחיזה עלול להיות מסוכן. כלי רכב אוטונומיים או נשלטים מרחוק המשמשים ללוגיסטיקה, סיור או אבטחה דורשים מודעות מצב אמינה כדי לפעול בבטחה ללא פיקוח אנושי רציף. מערכת בקרה המסוגלת להעריך במדויק החלקה ויציבות בזמן אמת תומכת בהפעלה בטוחה יותר בסביבות שטח, אזורים פגועים או זירות עימות.

החוקרים רואים בעבודה זו תשתית למערכות בקרה עתידיות לרכב — ולא פתרון חד־פעמי. באמצעות חיבור הדוק בין בינה מלאכותית למודלים פיזיקליים, הגישה נמנעת מרבות מבעיות האמון והעמידות המאפיינות מערכות מבוססות־נתונים בלבד. ככל שנהיגה אוטונומית מתרחבת לתרחישים מורכבים יותר, השיטה ההיברידית מציעה נתיב להתנהגות רכב בטוחה, צפויה ואמינה יותר — הן בכבישים ציבוריים והן בסביבות מבצעיות תובעניות.

המחקר פורסם כאן.