به‌زودی خودروها شیوه زندگی ما را تغییر می‌دهند

چگونه خودرو از یک وسیله مکانیکی به خودروی نرم‌افزارمحور، متصل و هوشمند تبدیل می‌شود؟

تا همین چند سال پیش، وقتی اسم خودرو می‌آمد، معمولا به موتور، گیربکس، ترمز، فرمان و سیستم تعلیق فکر می‌کردیم.

اما خودروهای امروز و به‌خصوص خودروهای آینده، داستان متفاوتی دارند.

در یک خودروی جدید، در کنار صدها قطعه مکانیکی، دوربین‌ها، رادارها، حسگرها، پردازنده‌ها، ECUها، نرم‌افزارها و ارتباطات بی‌سیم هم دائما مشغول کارند. یعنی خودرو کم‌کم از یک وسیله صرفا مکانیکی فاصله می‌گیرد و به یک رایانه متحرک، متصل و هوشمند تبدیل می‌شود.

شاید در نگاه اول این تغییر خیلی عجیب نباشد؛ اما می‌تواند یکی از مهم‌ترین تحول‌های تاریخ صنعت خودرو باشد.

از خودروهای مکانیکی تا خودروهای نرم‌افزارمحور

در خودروهای قدیمی، اگر قرار بود قابلیت جدیدی اضافه شود، معمولا باید یک قطعه جدید نصب می‌شد یا حتی مدل خودرو عوض می‌شد.

اما در نسل جدید، نرم‌افزار نقش بسیار پررنگ‌تری دارد. به این نوع معماری اصطلاحا خودروی نرم‌افزارمحور یا Software-Defined Vehicle (SDV) می‌گویند.

در یک SDV، بخش مهمی از عملکرد خودرو با نرم‌افزار کنترل می‌شود و بعضی قابلیت‌ها حتی بعد از تحویل خودرو به مشتری هم قابل ارتقا هستند. درست مانند گوشی هوشمندی که با یک به‌روزرسانی، امکانات تازه‌ای دریافت می‌کند.

البته این موضوع یک محدودیت مهم دارد:

هر قابلیت نرم‌افزاری باید از قبل سخت‌افزار لازم را داشته باشد. مثلا اگر خودرو دوربین، رادار یا پردازنده مناسب نداشته باشد، با یک آپدیت ساده نمی‌توان آن را به یک خودروی خودران تبدیل کرد.

وقتی خودرو خودش آپدیت می‌شود

به‌روزرسانی بی‌سیم خودرو را با نام OTA یا Over-the-Air می‌شناسند.

در این روش، نرم‌افزار خودرو از طریق اینترنت یا ارتباطات بی‌سیم به‌روزرسانی می‌شود؛ بدون اینکه برای هر تغییر کوچک لازم باشد خودرو به تعمیرگاه برود.

تسلا یکی از شرکت‌هایی بود که استفاده گسترده از OTA را در خودروهای تولیدی جدی‌تر کرد. در چنین خودروهایی، به‌روزرسانی می‌تواند مواردی مانند این‌ها را بهبود دهد:

-      عملکرد نمایشگر و سیستم سرگرمی

-      برخی امکانات رفاهی

-      رابط کاربری خودرو

-     قابلیت‌های کمک‌راننده

-     بهینه‌سازی مصرف انرژی

-      رفع ایرادهای نرم‌افزاری و امنیتی

پس خودرو بعد از فروش هم می‌تواند تا حدی رشد کند و بهتر شود؛ البته در محدوده‌ای که سخت‌افزار آن اجازه می‌دهد.

تسلا، BMW و مرسدس؛ خودرو به‌عنوان یک پلتفرم

تسلا مشهورترین مثال در این حوزه است. در خودروهای این شرکت، نرم‌افزار فقط وظیفه کنترل بخش‌های الکترونیکی را ندارد؛ بلکه بخشی از تجربه رانندگی، نمایشگر، سرگرمی، مدیریت انرژی و سامانه‌های کمک‌راننده را هم شکل می‌دهد.

BMW نیز سال‌هاست روی خودروهای متصل و معماری‌های نرم‌افزارمحور سرمایه‌گذاری می‌کند. اتصال خودرو به فضای ابری BMW باعث می‌شود خودرو بخشی از یک اکوسیستم بزرگ‌تر باشد؛ اکوسیستمی شامل خودرو، تلفن همراه، اینترنت، خدمات ابری و نرم‌افزارهای مختلف.

مرسدس‌بنز هم با توسعه سیستم‌عامل اختصاصی خود، یعنی MB.OS، به دنبال این است که بخش‌های مختلف خودرو؛ از سیستم سرگرمی تا ارتباطات و سامانه‌های رانندگی؛ هماهنگ‌تر و یکپارچه‌تر عمل کنند.

در واقع، خودروسازان بزرگ به این نتیجه رسیده‌اند که آینده خودرو فقط با موتور بهتر یا طراحی زیباتر ساخته نمی‌شود؛ بلکه به نرم‌افزار، داده و ارتباطات هم وابسته است.

خودروها با هم حرف می‌زنند

حالا بخش جالب‌تر ماجرا شروع می‌شود.

فرض کنید خودروی شما پشت یک پیچ در حال حرکت است و نمی‌تواند تصادفی را که چند صد متر جلوتر رخ داده ببیند. اگر خودرویی که نزدیک محل حادثه است بتواند این اطلاعات را برای شما بفرستد، شما قبل از رسیدن به خطر، از آن باخبر می‌شوید.

اینجاست که فناوری V2X مطرح می‌شود.

V2X مخفف Vehicle-to-Everything است؛ یعنی ارتباط خودرو با هر چیزی در محیط اطراف. این ارتباط می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد:

V2V: ارتباط خودرو با خودرو

V2I: ارتباط خودرو با زیرساخت، مثل چراغ راهنمایی یا تجهیزات کنار جاده

V2P: ارتباط خودرو با عابر پیاده یا دستگاه همراه او

V2N: ارتباط خودرو با شبکه اینترنت یا فضای ابری

برای مثال، فولکس‌واگن از فناوری Car2X استفاده می‌کند تا خودروها بتوانند اطلاعاتی درباره تصادف، ترافیک، عملیات عمرانی، لغزندگی مسیر یا نزدیک‌شدن خودروهای امدادی را دریافت یا ارسال کنند.

نکته مهم این است که همه ارتباطات V2X لزوما وابسته به اینترنت موبایل نیستند. بعضی از آن‌ها می‌توانند مستقیما میان خودروها یا میان خودرو و تجهیزات کنار جاده برقرار شوند.

در این حوزه معمولا دو مسیر ارتباطی مهم مطرح است:

DSRC یا Wi-Fi 802.11p: ارتباط رادیویی مستقیم و کوتاه‌برد میان خودروها یا خودرو و جاده

C-V2X: فناوری مبتنی بر شبکه‌های سلولار مانند 4G و 5G که هم امکان ارتباط مستقیم و هم ارتباط از طریق شبکه را فراهم می‌کند

این ارتباطات می‌توانند به خودرو کمک کنند چیزهایی را بداند که هنوز با دوربین یا رادار خودش نمی‌بیند.

خودرو فقط داده جمع نمی‌کند؛ آن را تحلیل می‌کند

دوربین تصویر می‌گیرد، رادار فاصله خودروهای اطراف را اندازه می‌گیرد، GPS موقعیت را مشخص می‌کند و حسگرهای دیگر هم اطلاعاتی درباره وضعیت خودرو و محیط جمع‌آوری می‌کنند.

اما داشتن داده به‌تنهایی کافی نیست.

سیستم خودرو باید بتواند این اطلاعات را کنار هم بگذارد و تشخیص دهد که چه اتفاقی در حال رخ دادن است:

-     آیا عابر پیاده قصد عبور دارد؟

-      آیا خودرو جلویی ناگهان ترمز کرده است؟

-      آیا مسیر لغزنده است؟

-      آیا خطر برخورد وجود دارد؟

-      آیا پیام دریافتی از یک خودروی دیگر معتبر است؟

اینجاست که پردازنده‌های قدرتمند، الگوریتم‌های پیشرفته و هوش مصنوعی وارد میدان می‌شوند.

بنابراین خودروی مدرن را می‌توان ترکیبی از این بخش‌ها دانست:

مکانیک + الکترونیک + نرم‌افزار + ارتباطات + هوش مصنوعی

خودرو برقی؛ یک باتری متحرک برای خانه و شبکه برق

اگر خودرو برقی باشد، یک قابلیت مهم دیگر هم به این مجموعه اضافه می‌شود.

باتری خودرو فقط برای حرکت دادن آن نیست؛ در شرایط مناسب می‌تواند نقش یک منبع ذخیره انرژی را هم داشته باشد.

دو مفهوم مهم در این زمینه عبارت‌اند از:

V2G یا Vehicle-to-Grid: انتقال دوطرفه انرژی میان خودرو و شبکه برق

V2H یا Vehicle-to-Home: استفاده از باتری خودرو برای تأمین بخشی از برق خانه

برای مثال، خودرو می‌تواند در ساعتی که برق ارزان‌تر است شارژ شود و در زمان نیاز، بخشی از انرژی ذخیره‌شده را به خانه یا شبکه برگرداند؛ البته به شرطی که خودرو، شارژر، شبکه برق و قوانین کشور از این قابلیت پشتیبانی کنند.

پس خودروی برقی آینده فقط یک مصرف‌کننده برق نیست؛ ممکن است بخشی از مدیریت هوشمند انرژی هم باشد.

ایران برای رسیدن به این آینده چه نیازهایی دارد؟

داشتن چند خودروی مدرن یا وارد کردن خودروهای جدید، به‌تنهایی به معنای ورود واقعی به دنیای خودروهای هوشمند نیست.

خودروی متصل، بدون اکوسیستم متصل، بخش بزرگی از توانایی‌هایش را از دست می‌دهد. برای استفاده جدی از این فناوری‌ها در ایران، چند زیرساخت اصلی لازم است.

۱. شبکه ارتباطی قابل‌اعتماد

خودروی متصل باید بتواند اطلاعات را سریع، امن و پایدار ارسال و دریافت کند. بنابراین پوشش مناسب 4G و به‌ویژه 5G اهمیت زیادی دارد.

البته همان‌طور که گفتیم، بخشی از ارتباطات حساس V2X می‌تواند مستقیم و بدون وابستگی دائمی به اینترنت موبایل انجام شود. با این حال، برای خدمات ابری، نقشه‌های آنلاین، OTA و مدیریت ناوگان، شبکه ارتباطی پایدار ضروری است.

۲. جاده‌ها و زیرساخت‌های هوشمند

اگر قرار است خودرو با جاده ارتباط داشته باشد، جاده هم باید بتواند پیام ارسال کند.

این موضوع به تجهیزاتی مانند موارد زیر نیاز دارد:

چراغ‌های راهنمایی هوشمند

تابلوهای پیام متغیر

دوربین‌ها و حسگرهای ترافیکی

سامانه‌های تشخیص شرایط جاده

تجهیزات هشداردهنده

واحدهای ارتباطی کنار جاده یا RSU

RSUها می‌توانند میان خودرو و زیرساخت جاده نقش واسطه داشته باشند و اطلاعاتی مثل وضعیت تقاطع، سرعت مجاز، بسته‌بودن مسیر یا خطرهای پیش رو را به خودرو منتقل کنند.

۳. استانداردهای مشترک

فرض کنید یک خودروی ایرانی، یک خودروی چینی و یک خودروی اروپایی در یک تقاطع حضور دارند. اگر هرکدام با زبان فنی و استاندارد متفاوتی ارتباط برقرار کنند، عملا گفت‌وگوی مؤثری میان آن‌ها شکل نمی‌گیرد.

برای توسعه گسترده خودروهای متصل، استانداردهای مشترک در حوزه ارتباطات، امنیت، تبادل داده و نقشه ضروری است.

بدون این هماهنگی، ممکن است هر شرکت یا هر شهر سامانه جداگانه‌ای داشته باشد که با سامانه‌های دیگر سازگار نیست.

۴. نقشه‌های دیجیتال دقیق و به‌روز

GPS به‌تنهایی برای قابلیت‌های پیشرفته کافی نیست.

خودروهای هوشمند به نقشه‌هایی نیاز دارند که جزئیات دقیق‌تری را نشان دهند؛ از جمله:

خطوط حرکت

تقاطع‌ها

تابلوها

محدودیت سرعت

مسیرهای موقت

تعمیرات جاده‌ای

تغییرات جدید در مسیرها

هرچه نقشه دقیق‌تر و به‌روزتر باشد، عملکرد سامانه‌های کمک‌راننده و خودروهای متصل هم قابل‌اعتمادتر خواهد بود.

۵. مراکز داده و رایانش لبه‌ای

میلیون‌ها خودروی متصل، حجم بسیار بزرگی از داده تولید می‌کنند. بخشی از این داده‌ها می‌تواند در دیتاسنترها و فضای ابری پردازش شود.

اما همه تصمیم‌ها نمی‌توانند منتظر ارسال اطلاعات به یک سرور دوردست بمانند. مثلا در تشخیص خطر تصادف، حتی چند دهم ثانیه هم مهم است.

به همین دلیل از مفهومی به نام رایانش لبه‌ای یا Edge Computing استفاده می‌شود؛ یعنی پردازش داده تا حد ممکن نزدیک به محل تولید آن انجام شود: داخل خودرو، در تجهیزات کنار جاده یا در مراکز پردازشی نزدیک.

۶. امنیت سایبری؛ موضوعی حیاتی، نه جانبی

هرچه خودرو بیشتر به شبکه و اینترنت متصل شود، خطرهای امنیتی هم جدی‌تر می‌شوند.

یک خودروی متصل باید در برابر مواردی مانند این‌ها محافظت شود:

نفوذ به سامانه‌های خودرو

جعل پیام‌های V2X

دستکاری نرم‌افزار

سرقت اطلاعات راننده و خودرو

حمله به زیرساخت‌های جاده‌ای

سوءاستفاده از به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری

برای مثال، یک پیام جعلی درباره وجود تصادف یا مانع در جاده می‌تواند روی تصمیم خودرو اثر بگذارد. به همین دلیل امنیت نباید بعدا به خودرو اضافه شود؛ باید از همان مرحله طراحی خودرو، شبکه و نرم‌افزار در نظر گرفته شود.

۷. قوانین و مسئولیت‌های روشن

هرچه خودرو هوشمندتر و خودکارتر شود، سؤال‌های حقوقی پیچیده‌تری هم مطرح می‌شود.

اگر خودرویی با سامانه کمک‌راننده دچار حادثه شود، مسئولیت با چه کسی است؟

·         راننده؟

·         مالک خودرو؟

·         خودروساز؟

·         تولیدکننده نرم‌افزار؟

·         شرکت ارائه‌دهنده نقشه یا ارتباطات؟

·         متولی جاده و زیرساخت؟

برای پاسخ به این پرسش‌ها، ایران به قوانین و استانداردهای مشخص در زمینه خودروهای متصل، حفاظت از داده، مسئولیت حوادث و امنیت سایبری نیاز دارد.

۸. تحریم، دسترسی به خدمات و وابستگی به سرورهای خارجی

یکی از چالش‌های مهم ایران، موضوع تحریم و محدودیت دسترسی به خدمات خارجی است.

ممکن است یک خودروی پیشرفته وارد کشور شود، اما بخشی از امکانات آن در ایران فعال نباشد؛ چون سرویس ابری، نرم‌افزار، نقشه آنلاین، به‌روزرسانی OTA یا ارتباطات آن به سرورهای خارجی وابسته است.

در چنین شرایطی، حتی اگر خود خودرو سخت‌افزار بسیار خوبی داشته باشد، ممکن است تجربه واقعی کاربر محدود شود.

برای کاهش این وابستگی، توسعه پلتفرم‌های داخلی، سرویس‌های ابری قابل‌اعتماد، نقشه‌های بومی، امنیت سایبری و همکاری میان خودروسازان، شرکت‌های فناوری و اپراتورهای ارتباطی اهمیت زیادی دارد.

ایران اکنون کجای این مسیر است؟

در ایران، قدم‌هایی برای حرکت به سمت خودروی متصل برداشته شده است. برای مثال، برخی شرکت‌ها روی سامانه‌های تله‌ماتیک، ارتباط مبتنی بر 4G، خدمات امدادی و قابلیت‌های ارتباطی خودرو کار کرده‌اند.

همچنین درباره اجرای طرح‌های «خودروی متصل» و توسعه زیرساخت‌های هوشمند حمل‌ونقل صحبت‌هایی مطرح شده است.

اما واقع‌بینانه اگر نگاه کنیم، هنوز با یک اکوسیستم کامل و سراسری خودروهای متصل فاصله داریم. چالش‌هایی مانند پوشش شبکه، بودجه، استانداردسازی، کیفیت نقشه‌ها، امنیت سایبری، هماهنگی میان سازمان‌ها و محدودیت‌های بین‌المللی همچنان وجود دارند.

پس بهتر است بگوییم ایران وارد این مسیر شده، اما هنوز در مرحله شکل‌گیری و توسعه تدریجی آن قرار دارد.

آینده خودرو در ایران چگونه شکل می‌گیرد؟

احتمالا قرار نیست یک روز صبح بیدار شویم و ببینیم همه خودروهای کشور خودران و کاملا هوشمند شده‌اند.

این تغییر مرحله‌به‌مرحله رخ می‌دهد:

خودروهای متصل و خدمات تله‌ماتیک

به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری و خدمات آنلاین

سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته‌تر

ارتباط بیشتر خودروها با یکدیگر و با جاده

گسترش تدریجی زیرساخت‌های هوشمند و قوانین مرتبط

سرعت این مسیر فقط به خودروسازان وابسته نیست. اپراتورهای ارتباطی، شرکت‌های نرم‌افزاری، شهرداری‌ها، وزارت راه، تولیدکنندگان نقشه، نهادهای قانون‌گذار و حتی شبکه برق هم در ساختن آینده خودرو نقش دارند.

جمع‌بندی

آینده خودرو فقط درباره موتور قوی‌تر، مصرف سوخت کمتر یا طراحی جذاب‌تر نیست.

خودرو در حال تبدیل شدن به محصولی است که در آن مکانیک، الکترونیک، نرم‌افزار، داده، ارتباطات و هوش مصنوعی کنار هم قرار گرفته‌اند.

خودروهای آینده می‌توانند:

اطلاعات محیط را دریافت کنند؛

با خودروها و جاده ارتباط داشته باشند؛

نرم‌افزارشان را به‌روزرسانی کنند؛

به راننده در تصمیم‌گیری کمک کنند؛

و در خودروهای برقی، حتی بخشی از سامانه انرژی خانه یا شبکه برق باشند.

اما برای رسیدن به این آینده در ایران، فقط وارد کردن خودروهای مدرن کافی نیست. به شبکه ارتباطی پایدار، جاده‌های هوشمند، نقشه‌های دقیق، مراکز داده، استانداردهای مشترک، امنیت سایبری، قوانین روشن و خدمات بومی قابل‌اعتماد نیاز داریم.

در نهایت، خودروی آینده فقط در کارخانه ساخته نمی‌شود؛ بخشی از آن روی جاده، بخشی در شبکه‌های ارتباطی، بخشی در مراکز داده و بخشی هم در قوانین و زیرساخت‌های یک کشور شکل می‌گیرد.

خودروهای آینده فقط وسیله نقلیه نیستند؛ آن‌ها اعضای یک اکوسیستم هوشمند خواهند بود.