Chris Gerdes: Framtidens racerbil -- 240km/h och ingen förare

Så, hur många av er har någonsin satt sig bakom ratten på en bil när ni verkligen inte skulle ha kört? Kanske hade du varit på resande fot länge, och bara ville komma hem. Du var trött, men kände att du kunde köra ett par kilometer till. Du kanske tänkte: "Jag har druckit mindre än alla andra, jag borde vara den som kör hem." Kanske hade du bara tankarna på helt andra saker.

Låter det bekant? Hade det inte varit fantastiskt om det i det läget fanns en knapp på instrumentbrädan som man kunde trycka på för att bilen skulle köra en hem säkert? Det har varit löftet hos den självförande bilen, det autonoma fordonet, och det har varit drömmen åtminstone sedan 1939, när General Motors visade upp idén i sitt Futurama-bås på Världsmässan.

Det har varit en av de där drömmarna som alltid har legat ungefär tjugo år i framtiden. För två veckor sen tog drömmen ett steg framåt, när Nevada gav Googles självförande bil den första licensen för ett autonomt fordon och därmed tydligt markerade att det är lagligt för dem att pröva den på Nevadas vägar. Kalifornien funderar på liknande lagstadgning, och det skulle göra att den autonoma bilen inte är en av de saker som måste stanna i Vegas.

(Skratt)

På mitt labb i Stanford har vi också jobbat på autonoma bilar, men med en annorlunda synvinkel på saker. Ni förstår, vi utvecklar robotiska racerbilar, bilar som faktiskt kan pressa sig själva till gränsen för fysisk prestation.

Varför skulle vi vilja göra något sånt? Det finns två bra anledningar för det. För det första tror vi att innan människor lämnar över kontrollen för en autonom bil måste den autonoma bilen vara minst lika bra som de bästa mänskliga förarna. Om du är som jag, och de andra 70 procenten av befolkningen som vet att vi är bättre förare än genomsnittet, så förstår du att det är en väldigt hög ribba. Det finns en annan anledning också. Precis som racerförare kan använda all friktion mellan hjulet och vägen, all bilens kapacitet för att köra så snabbt som möjligt, så vill vi använda den kapaciteten för att undvika alla olyckor vi kan.

Man kan pressa bilen till gränserna inte för att man kör för snabbt, utan för att man kör på en isfläck, förutsättningarna ändras. I de situationerna vill vi ha en bil som är kapabel att undvika alla olyckor som fysiskt är möjliga att undvika.

Jag måste erkänna att det finns en tredje motivation också. Ni förstår, jag har en passion för racing. Förr var jag racerbilägare, crew-ledare och förarcoach fast kanske inte på den nivå som ni just nu förväntar er. En av de saker som vi har utvecklat på labbet -- vi har utvecklat flera fordon -- är vad vi tror är världens första autonomt sladdande bil. Det är ytterligare en sån där kategori där det kanske inte finns så mycket konkurrens.

(Skratt)

Men det här är P1. Det är ett fullständigt studentbyggt fordon som, genom att använda sin bakhjulsdrift och steer-by-wire på framhjulen, kan sladda runt hörn. Det kan köra i sidled som en racerförare, alltid berett att ta den snävaste kurva, till och med på hala, föränderliga ytor, utan att tappa greppet.

Vi har också, tillsammans med Volkswagen Oracle, arbetat med Shelley, en autonom racerbil som har kört i 240km/h genom Bonneville Salt Flats, kört runt Thunderhill Raceway Park i sol, vind och regn och navigerat de 153 svängarna och 2 milen som är Pikes Peak Hill Climb-rutten i Colorado utan förare.

(Skratt)

(Applåder)

Jag behöver väl inte nämna att vi har haft jätteroligt medan vi har gjort det här? Men faktum är att det finns något mer som vi har utvecklat medan vi har utvecklat dessa autonoma bilar. Vi har utvecklat en enorm uppskattning för mänskliga förares förmågor. Medan vi har undersökt frågan "Hur väl klarar sig dessa bilar?" har vi velat jämföra dem med sina mänskliga motparter. Och vi upptäckte att deras mänskliga motparter är fantastiska. Vi kan ta en karta av en racerbana, och en matematisk modell av en bil, och med upprepade uträkningar kan vi hitta den snabbaste vägen runt den banan. Vi jämför den med data som vi spelar in från en professionell förare, och likheten är fullständigt enastående.

Ja, det finns subtila skillnader här, men den mänskliga racerföraren kan gå ut och köra en otroligt snabb sträcka, utan fördelen av en algoritm som jämför utbytet med att köra så snabbt som möjligt runt det här hörnet, och raka av lite tid på raksträckan här. Inte bara det, de kan göra det varv efter varv efter varv. De är kapabla att gå ut och göra det här konsekvent, pressa bilen till gränsen varenda gång. Det är fantastiskt att titta på. Sätt dem i en ny bil, och efter ett par varv har de hittat den snabbaste sträckan i den bilen, och sen tävlar de.

Det får en verkligen att fundera, vi skulle vilja se vad som pågår i deras hjärna. Så det var det vi, som vetenskapsmän, bestämde oss för att ta reda på. Vi bestämde oss för att inte bara övervaka bilen, utan också föraren, för att få en glimt av vad som pågår i deras huvuden när de gör det här. Det här är Dr. Lene Harbott som fäster elektroder vid John Mortons huvud. John Morton är en före detta Can-Am- och IMSA-förare, som också är klassmästare på Le Mans. Fantastisk förare, och väldigt tålmodig med doktorander och den här sortens forskning. Hon fäster elektroder vid hans huvud så att vi ska kunna övervaka den elektriska aktiviteten i Johns hjärna medan han kör runt banan.

Uppenbarligen kan vi inte fästa ett par elektroder vid hans huvud och förstå precis vad han tänker på banan. Men neurologer har identifierat speciella mönster som låter oss få fram vissa viktiga aspekter av det här. Den vilande hjärnan, till exempel, genererar mycket alfavågor. Thetavågor, å andra sidan, är kopplade till mycket kognitiv aktivitet, som visuell bearbetning, tillfällen då föraren tänker mycket. Vi kan mäta det här, och vi kan titta på den relativa förekomsten av theta- och alfavågor. Det ger oss ett mått på mental belastning, hur utmanad föraren blir kognitivt vid en given punkt på banan.

Vi ville se om vi faktiskt kunde spela in det här på banan, så vi åkte söderut till Laguna Seca. Laguna Seca är en legendarisk racerbana ungefär halvvägs mellan Salinas och Monterey. Den har en kurva kallad "Korkskruven". Korkskruven är en chikan följd av en snabb högersväng samtidigt som vägen sjunker tre våningar. Strategin som de förklarade den för mig var "Sikta på busken där borta, och när vägen faller inser du att det var toppen av ett träd."

Tack vare Revs-programmet på Stanford, kunde vi ta John dit och placera honom bakom ratten i en 1960 Porsche Abarth Carrera. Livet är alldeles för kort för tråkiga bilar. Här ser ni John på banan, han kör upp för backen -- Oj! någon gillade det där -- Och ni kan faktiskt se hans mentala belastning -- i den röda stapeln -- och ni kan se hans reaktion när han närmar sig. Titta, han måste växla ner. Och sen måste han svänga vänster. Leta efter trädet, och ner.

Ni kan, föga överraskande, se att detta är en ganska utmanande uppgift. Ni kan se hans mentala belastning gå i taket när han går igenom det här, som man skulle förvänta sig av något som kräver den här komplicitetsnivån. Men vad som är riktigt intressant är att titta på områden på banan när hans mentala belastning inte ökar. Jag ska ta er med till andra sidan av banan. Sväng tre. John kör in i det där hörnet och den bakre änden av bilen kommer börja sladda. Han måste kompensera för det genom att styra. Titta när John gör det här. Titta på den mentala belastningen och titta på styrningen. Bilen börjar sladda, dramatisk manöver för att kompensera, och ingen förändring i mental belastning över huvud taget. Inte en utmanande uppgift. Helt reflexiv, faktiskt.

Vår undersökning av den här informationen är fortfarande preliminär, men det verkar som att dessa fenomenala trick som racerförarna utför är instinktiva. De är saker som de helt enkelt har lärt sig göra. Det kräver väldigt lite mental belastning för dem att utföra dessa otroliga saker. Och deras handlingar är fantastiska. Det här är precis vad du ska göra med ratten för att fånga bilen i den här situationen.

Det här har gett oss en otrolig insikt och inspiration för våra egna autonoma fordon. Vi har börjat ställa frågan: "Kan vi göra dem lite mindre algoritmiska och lite mer intuitiva?" Kan vi ta den här reflexmässiga handlingen som vi ser av de bästa racerförarna, införa den i våra bilar, och kanske till och med i ett system som skulle kunna ta sig in i våra bilar i framtiden? Det skulle ta oss ett långt steg längs vägen till autonoma fordon som kör lika väl som de bästa människorna.

Men det har fått oss att tänka lite djupare också. Vill vi ha något mer av vår bil än bara en chaufför? Vill vi att vår bil ska vara en partner, en coach, någon som kan använda sin förståelse av situationen för att hjälpa oss nå våra potential? Kan teknologin inte bara ersätta människor, utan tillåta oss att nå den nivån av reflex och intuition som vi alla är kapabla till?

Så, medan vi förflyttar oss framåt till denna teknologiska framtid, vill jag att ni bara tar en paus och funderar på det ett tag. Vad är den optimala balansen mellan människa och maskin? Och medan vi tänker på det, låt oss inspireras av den absolut fantastiska kapaciteten hos den mänskliga kroppen och den mänskliga hjärnan.

Tack.

(Applåder)