Cette fiche technologique sur les véhicules autonomes synthétise quelques faits jugés significatifs par nos Fellows dans le cadre de l’activité Presans Platform.
1. Qu’est-ce que le véhicule autonome?
Le véhicule autonome fait partie d’une famille d’évolutions résultant de l’intégration de nouvelles technologies issues de l’électronique, la communication, l’informatique, l’intelligence artificielle dans les systèmes de transport.
La caractérisation du véhicule autonome se heurte aujourd’hui au fait que son évolution n’est pas encore stabilisée.
Un véhicule 100% autonome désigne un véhicule entièrement piloté par une intelligence artificielle. Il est capable de se diriger seul, d’interagir avec son environnement pour adapter sa conduite en fonction des situations. Il est capable de se déplacer d’une origine à une destination sans intervention humaine.
Aucune réalisation actuelle dans le domaine automobile n’est pleinement autonome dans tous les cas de figure réels. Les véhicules de série intègrent progressivement des technologies et des dispositifs d’aide à la conduite, qui nécessitent encore l’intervention humaine mais donnent un avant-goût de la voiture autonome. Les tâches pouvant être ainsi déléguées à la machine sont par exemple la régulation de la vitesse, le freinage d’urgence, le maintien en trajectoire, l’action de garer le véhicule, ou l’action de rouler à faible vitesse dans un bouchon. Le conducteur peut et doit, en vertu de la réglementation, être capable « à chaque instant » de reprendre le contrôle.
2. Les cinq niveaux d’autonomie
Une norme internationale a été définie pour les véhicules automobiles par la SAE, elle fixe six niveaux d’automatisation, de 0 à 5. Le niveau 0 correspond au véhicule traditionnel, qui ne dispose pas de fonctions automatisées. Le niveau 5 correspond à la conduite intégralement automatisée, sans conducteur : le véhicule ne dispose plus de pédale ou de volant. Les niveaux de 1 à 4 intègrent progressivement des fonctions d’assistance à la conduite (ADAS), puis des systèmes d’information du conducteur et de reprise en mains par le conducteur pendant les phases de délégation de conduite.
Du point de vue législatif, la transition critique se situe au niveau 3, où la conduite est automatisée dans des situations définies, en restant sous le contrôle permanent du conducteur : celui-ci doit pouvoir reprendre la main « instantanément » si nécessaire. Ce point introduit le problème de la répartition des rôles entre l’homme et la machine, notamment sur le plan de l’interface homme-machine.
Au niveau 4, la conduite est automatisée dans des situations définies, sans contrôle du conducteur et sans reprise en main par le conducteur.
3. Les briques technologiques
La première brique est constituée de l’ensemble des capteurs et caméras, disposés autour du véhicule, destinés à mesurer, comprendre et interpréter l’environnement matériel, visuel et dynamique dans lequel se déplace le véhicule. Les phénomènes captés incluent les signaux du spectre visuel (y compris les infra-rouges) et les ultra-sons. Cette couche de capteurs est complétée par une couche de transducteurs d’informations exogènes selon des protocoles de communication de type V2X.
La seconde brique est celle des processeurs permettant l’analyse en temps réel des données fournies par les capteurs, afin de produire une représentation de l’environnement permettant de prendre les décisions d’intervention en temps réel sur le comportement longitudinal et latéral du véhicule. L’exigence du temps réel entraîne le développement d’architectures électro-informatiques extrêmement sophistiquées. Le problème des informations complémentaires, non visuelles, que le véhicule devrait pouvoir recevoir de son environnement extérieur, comprenant les autres véhicules, les infrastructures, ou encore les piétons, reste actuellement ouvert.
La troisième brique concerne l’interface homme-machine, dont les exigences de performance sont très sensibles au niveau d’autonomie requise, et qui mobilise des technologies psycho-sensorielles diverses, visuelles, acoustiques, haptiques, vibratoires etc. L’interface doit optimiser l’ergonomie cognitive et minimiser la charge mentale du conducteur, surtout pour l’autonomie de niveau 3.
La quatrième brique technologique est celle du design intérieur, que l’autonomie de niveau 4 et 5 amène à revoir complètement en prenant en compte de nouveaux problèmes de confort de la vie à bord, ainsi que des usages innovants du temps de transport, devenu disponible.
4. Les acteurs
Le paysage des acteurs du véhicule autonome évolue rapidement au gré des partenariats, des projets et des positionnements de marché.
Les constructeurs automobiles : tous les grands constructeurs, tels que GM, Ford, Toyota, Renault, PSA, Volvo, BMW , … mais aussi de nouveaux constructeurs comme Tesla, qui mixe véhicule électrique et autonome. Ces acteurs investissent en R&D interne et rachètent des startups spécialisées. Ils sont partenaires sur certains projets communs. Les constructeurs de véhicules industriels investissent également dans leurs applications spécifiques (platooning, accès aux plateformes logistiques).
Les équipementiers : Bosch, Faurecia, Valeo, Continental, qui concentrent beaucoup d’innovation et de technologie sur les systèmes véhicules embarqués, sur l’électronique, la localisation, et les intérieurs. Ils développent des briques technologiques de la voiture autonome et possèdent des processus industriels pour la production en masse dont ne disposent pas les startups ni les géants du numérique.
Les géants du numérique : Google, Apple, Baidu et d’autres. Ils se positionnent sur l’analyse massifiée des données, la récupération des informations et l’usage de ces informations pour établir des stratégies de véhicules autonomes, avec des tests de véhicules, des systèmes d’exploitation, des interfaces utilisateurs, des services connectés et des développements de plateformes servicielles.
Les fournisseurs d’éléments de systèmes : constructeurs de puces, processeurs, de systèmes de communication.
Les géants de la mobilité et leurs startups : Amazon, Uber, Lyft, Ali Baba. Ils développement des concepts de flottes de taxis sans chauffeurs, de drones de transport de marchandises.
Une multitude de startups axées sur des besoins spécifiques de la voiture autonome : cartographie, caméras intelligentes, capteurs, intelligence artificielle, deep learning.
Dans cet ensemble, la visibilité de Tesla est indéniable, notamment depuis la survenue en 2016 du premier accident mortel en route ouverte à bord d’une voiture Tesla circulant en mode autonome AutoPilot. D’autres accidents mortels sont survenus depuis, impliquant également d’autres constructeurs.
5. Problèmes éthiques et ergonomiques
Un tel accident semble en-effet contredire la finalité première du véhicule autonome, qui réside dans l’amélioration de la sécurité routière. On estime que 80% des accidents routiers sont causés en partie ou complètement par les conducteurs.
Le comportement du véhicule autonome doit obéir à des principes clairs et compréhensibles, issus d’une éthique robuste. Les accidents mortels liés aux expérimentations en cours soulignent ce problème, d’autant plus que ces expérimentations sont soumises à des conditions restrictives, et impliquent généralement des professionnels formés. Les autorisations de mener des expérimentations sont délivrées au niveau des états. Aux USA, chaque état édicte ses règles. L’Europe a formulé ses propres règles d’autorisation de circulation de véhicules autonomes, également délivrées au niveau des états. En Chine ou dans certaines villes existent des réglementations locales, provisoires, permettant de laisser la main à des expérimentations sous réserve de conditions : le véhicule doit pouvoir être supervisé par un opérateur pouvant reprendre la main rapidement… Mais que signifie « rapidement »? La question est ouverte. Les conducteurs peuvent présenter une grande diversité de comportements dans ce type de situation, avec de grandes différences de performance d’un conducteur, d’un instant, d’un environnement de conduite à l’autre.
Une question éthique est soulevée lorsque le véhicule doit décider en cas d’accident inévitable comment en minimiser ses conséquences. Les décisions de ce type peuvent porter sur la mort des passagers du véhicule.
6. État des lieux en 2018
Les premiers tests de voitures personnelles et de camions ont été réalisés vers le début des années 2000. Les Google Cars ont commencé à circuler en 2009. En France, Renault et PSA ont introduit depuis 2015 plusieurs prototypes de voitures qui circulent en mode partiellement autonome. Un véhicule équipé par Valeo a circulé sur le boulevard Périphérique parisien. Le véhicule Renault a traversé la Place de l’Étoile pour tester les conditions d’autonomie en environnement difficile. Il y a des expérimentations de Volvo à Göteborg, d’Uber aux USA. La Californie et la Chine sont deux zones particulièrement actives.
On commence aujourd’hui à avoir un ensemble de véhicules expérimentaux qui circulent avec du retour d’expérience et avec notamment l’analyse des incidents potentiels pouvant survenir, permettant de mieux identifier les problèmes technologiques et situationnels, et de construire des scenarios de situations critiques.
Des véhicules spécialisés (comme les navettes autonomes de Navya ou EasyMile) intégralement autonomes circulent sur certains sites publics. Mais la mise en circulation de ces véhicules sur route ouverte est aujourd’hui interdite par la Convention de Vienne, qui impose la présence d’un conducteur maître à bord de son véhicule. Les expérimentations dérogent à cette règle et ne peuvent être menées que dans des conditions d’accord au cas par cas avec les autorités, qui délivrent des autorisations renouvelables.
Un autre problème qui a émergé avec la complexité croissante des systèmes embarqués est celui de la cybercriminalité.
De groupes de travail internationaux sont chargés de réfléchir aux questions juridiques, telles celle de la responsabilité en cas d’accident : comment l’appréhender et la décortiquer ou la répartir, entre le constructeur, l(es) équipementier(s), les acteurs (usager, superviseur, gestionnaire d’infrastructure…) intervenant dans l’interaction entre le véhicule, ses occupants, son environnement? La question reste ouverte et ne fait pas l’objet d’un consensus de la part des compagnies d’assurance. Un constructeur tel que Volvo se démarque en annonçant que les accidents impliquant ses véhicules autonomes seraient entièrement pris en charge par leur constructeur. Jusqu’à quel point ?
