Véhicules autonomes et connectés - Inria

1 V hicules autonomes et connect s Les d fis actuels et les voies de recherche LIVRE BLANC N 02. Les livres blancs d' Inria examinent les grands d s actuels pos s par le num rique et pr sentent les actions men es par nos quipes- projets pour les r soudre. Ils ont pour objectif de faire le point sur une probl matique en pr cisant ses complexit s, en d taillant les voies de recherche existantes ou en mergence et en d crivant les impacts soci taux attendus et pr voir. Ils sont produits sous l' gide de la Cellule Veille et Prospective d' Inria avec la contribution active des chercheurs. Cette unit , par l'attention qu'elle porte aux volutions scienti ques et technologiques , contribue la d termination des orientations strat giques et scienti ques d' Inria . Elle permet galement l'Institut d'anticiper l'impact des sciences du num rique dans di rents domaines sociaux et conomiques. Ce livre blanc a t coordonn par Fawzi Nashashibi, assist d'Olivier Trebucq, avec l'aide de Paola Goatin, Val rie Issarny et Olivier Simonin.

2 Merci galement aux quipes-projets Inria qui ont r pondu aux questionnaires et aux experts acad miques et industriels qui ont accept de participer des entrevues qui nous ont ainsi permis de prendre en compte leurs expertises et leurs opinions. En n, la r daction de ce document a t nalis e gr ce la contribution de Thierry Lucas, r dacteur, et de la Direction g n rale d l gu e la science d' Inria (Peter Sturm et Alain Viari). B. Sommaire i. Introduction 2. 1. La mobilit : nouveaux enjeux, nouveaux usages, nouveaux acteurs 5. Les nouveaux besoins de la mobilit : des enjeux conomiques, sociaux et environnementaux 6. Les avantages du VAC et les conditions de son d ploiement 7. L'industrie automobile en mutation 12. Une recherche mondiale en pleine e ervescence 15. 2. Les d s technologiques et scienti ques du VAC 17. Les d s en lien avec la navigation autonome 19. Les d s en lien avec l'int gration et la s ret de fonctionnement 24. Les t l communications et la cybers curit.

3 Des v hicules connect s 25. Le Big Data 27. La simulation 28. La mod lisation des grands syst mes : tra c routier et gestion de ottes 29. Les interfaces Humain-machine 31. 3. L'impact social, l gal et ethique d'un d ploiement du v hicule autonome et connect 32. 4. Quatre questions strat giques sur le v hicule autonome et connect 36. Comment assurer la s curit des syst mes et des communications ables ? 37. Un v hicule autonome peut-il comprendre son environnement ? 38. Un pilote automatique peut-il tre intelligent ? 38. Comment valider un syst me aussi complexe ? 40. 5. Annexe : l'implication d' Inria au service du VAC domaines scienti ques et quipes concern es 41. Glossaire 46. 1. i Introduction 2. i_Introduction Inria / illustration Clod Le v hicule autonome est-il un ph nom ne de mode ? On pourrait le penser, quand il ne se passe pas une semaine sans que ne soit annonc le d veloppement d'un nouveau v hicule sans conducteur ou sans conductrice , et que les articles sur ce sujet eurissent dans la presse.

4 Mais cet engouement est peut- tre le signe que nous sommes l'aube d'une r volution dans le monde des transports et de la mobilit . Le v hicule autonome , qui est aussi un v hicule connect pour tre autonome , il doit pouvoir communiquer avec les autres v hicules , comme avec l'infrastructure routi re ne va pas seulement changer notre mani re de nous d placer. Son d ploiement aura un impact sur l' volution de la soci t , en termes de s curit , d'environnement, d' L'industrie automobile elle-m me, pour produire des v hicules dans lesquels les t l communications et l'intelligence arti cielle joueront un r le d terminant, est en passe de subir une profonde transformation, et voit d j arriver de nouveaux acteurs issus du num rique tel Google. Pour mieux appr hender tous ces enjeux, il est n cessaire de comprendre ce qui fait la sp ci cit du v hicule autonome et connect , mais aussi les d s scienti ques et technologiques auxquels sont confront s les acteurs du secteur.

5 Pour d velopper ces syst mes complexes, qui font appel des technologies mergentes et des disciplines scienti ques vari es, les industriels tablissent des collaborations avec des laboratoires de recherche. D'ici quelques ann es, le logiciel repr sentera plus de la moiti des co ts de d veloppement du v hicule et le logiciel embarqu . comptera sans doute pour la majeure partie de sa valeur ajout e. Chez Inria , institut national de recherche d di au num rique, plusieurs quipes de recherche sont d j impliqu es dans des projets li s au d veloppement du v hicule autonome et connect . 3. Ce livre blanc sur les V hicules autonomes et connect s (VAC) pr sente de mani re synth tique les technologies innovantes sur lesquelles travaillent les nombreuses quipes acad miques et industrielles qui, travers le monde, pr parent le d ploiement de la voiture autonome . Il d crit galement son impact conomique et soci tal, et ses implications thiques. LES COMP TENCES D' Inria POUR LE VAC.

6 Les technologies utilis es dans les syst mes de transport intelligents, en particulier dans les v hicules autonomes , sont aujourd'hui au c ur des activit s de recherche et d'innovation de nombreuses quipes-projets d' Inria : la mod lisation, l'optimisation, le contr le en temps r el, les r seaux de t l communication, les technologies et m thodes de calcul coupl es aux nouvelles plates-formes informatiques embarqu es, la g olocalisation, le traitement et la fusion multisensorielle, l'intelligence arti cielle . Ces activit s font appel de nombreux domaines mod lisation math matique, techniques robotiques, interfaces Humain-machine, tech- nologies de t l communication et des r seaux , apprentissage automatique, aide la d cision, raisonnement dans l'incertain dans lesquels Inria est un acteur majeur. Le tableau en annexe donne un aper u plus d taill des domaines qu' Inria aborde et des quipes impliqu es. 4. 1. La mobilit : nouveaux enjeux, nouveaux usages, nouveaux acteurs 5.

7 Les nouveaux besoins de la mobilit : des enjeux conomiques, sociaux et environnementaux Chaque ann e, les accidents de la route sont responsables de 1,25 million de morts et jusqu' 50 millions de bless s dans le monde 1. Notre plan te compte aujourd'hui un v hicule pour dix habitants, chi re qui risque d'exploser avec le d veloppement des pays mergents. Le co t des accidents de la route est estim . environ 25 milliards d'euros pour l' conomie fran aise. L'am lioration de la s curit est donc un enjeu capital. Or, 90 % des accidents tant imputables des erreurs humaines 2, on peut esp rer qu'une automatisation totale ou partielle de la conduite pourrait r duire leur nombre ou leur gravit . Ce n'est pas le seul d pos au v hicule autonome : les transports sont responsables de dizaines de millions de tonnes d' missions de polluants, ainsi que d'environ un quart de la consommation mondiale d' nergie 3 et des missions de CO2 dans l'atmosph re 4.

8 Le d ploiement du v hicule autonome devrait aussi favoriser de nouveaux modes de transports individuels et collectifs (auto-partage, ) dont on peut esp rer qu'ils r duiront sensiblement le nombre de v hicules en circulation. En 2010, plus de la moiti des habitants de la plan te habitaient en zones urbaines et ce chi re devrait atteindre 75 % en 2050. Dans les villes, la question globale de la mobilit va donc devenir cruciale. Comment concevoir la physionomie des transports dans l'avenir ? Peut-on imaginer que les villes du futur pourront supporter le m me taux de croissance du parc automobile ? La voiture individuelle, telle que nous la connaissons aujourd'hui, ne pourra l' vidence pas rester le mode privil gi de transport. Par ailleurs, la r volution num rique en cours conduira galement un changement dans nos besoins de mobilit . 1. Rapport de situation sur la s curit routi re 2015, Organisation mondiale de la sant . 2. Association pr vention routi re, Statistique 2012 Principaux Facteurs d'accidents.

9 3. US Department of Energy (DOE). 4. Agence internationale de l' nergie. 6. 1_La mobilit : nouveaux enjeux, nouveaux usages, nouveaux acteurs Les avantages du VAC et les conditions de son d ploiement Qu'est-ce qu'un v hicule autonome ? De la voiture enti rement prise en charge par son conducteur ou sa conductrice, jusqu' la voiture enti rement autonome , les v hicules sont habituellement class s en 6 niveaux d'autonomie. Le v hicule totalement autonome est enti rement pilot . par une intelligence arti cielle. Il est capable de se diriger seul, d'interagir avec son environnement pour adapter sa conduite en fonction des v nements (accidents, ) et des autres usagers de la route (voitures, pi tonnes et pi ), a n de se rendre en un lieu donn sans intervention humaine. Si certains prototypes actuels s'en approchent dans certaines situations particuli res, ils ne couvrent pas encore tous les cas de gure r els. On peut distinguer 6 niveaux d'autonomie : Niveau 0 : pas d'automatisation.

10 La conduite est enti rement la charge du conducteur ou de la conductrice, qui peut toutefois disposer de m canismes d'avertissement, comme le signal sonore de franchissement de ligne, de proximit d'un obstacle sur la route, etc. Niveau 1 : le conducteur ou la conductrice garde en permanence la responsabilit . des man uvres, mais d l gue une partie des t ches au syst me, typiquement pour le contr le longitudinal du v hicule, par exemple travers un r gulateur de vitesse adaptatif. Elle ou il doit tre capables de reprendre totalement la main sur la conduite si la situation l'exige. Niveau 2 : la responsabilit des man uvres est enti rement d l gu e au syst me, mais tout s'e ectue sous supervision constante du conducteur ou de la conductrice, qui peut d cider de reprendre la main tout moment, par exemple lors d'un changement de voie automatique. Autre illustration : l'assistance au stationnement (le Parking Assist), qui n'est activ e que lorsqu'une place de stationnement est d tect e ou choisie par le conducteur ou la conductrice.