«Цифровой дом» на колесах

Данила Шеповальников
"IT News"

2006-07-18

Первые шаги

Справедливости ради стоит заметить, что автомобили давно уже перестали быть сугубо механической конструкцией на колесах. Вычислительные блоки в них играют не менее важную роль, чем двигатель, выполняя ряд незаметных для глаза, но необходимых вспомогательных функций, в частности контроля и регуляции внутренних процессов.

Впервые инженеры-энтузиасты попытались скрестить механику и электронику еще в середине прошлого века, однако активный процесс компьютеризации автомобилей начался лишь в 70-е годы. Побудительными мотивами для совершенствования конструкции автомобилей служили (и продолжают служить) постоянный и весьма ощутимый рост цен на бензин, а также экологический кризис. В качестве одной из мер по охране окружающей среды государства устанавливали новые, существенно более строгие промышленные стандарты, требовавшие ограничить расход горючего и ужесточавшие допустимые нормы выхлопа продуктов сгорания. Необходимость соответствия этим требованиям подвигла ведущих европейских и американских производителей автомобилей призвать на помощь микропроцессорную электронику.

В середине 80-х со сборочных линий известных автогигантов стали сходить машины, оснащенные типовым электронным оборудованием, в состав которого включалось до восьми микрокомпьютеров. Типичная схема оснастки такого автомобиля выглядела следующим образом. Центральный компьютер располагался под панелью управления - вместе с двумя специализированными устройствами он контролировал одновременно более десятка различных функций. Одно из устройств поддерживало постоянную температуру в салоне (с точностью до одного градуса), выключая компрессор кондиционера, когда двигателю требовалась дополнительная мощность, другое - управляло цифровым счетчиком топлива, отображающим мгновенное и среднее потребление бензина, а также его остаток в баке. Эта информация поступала на главный борт-компьютер, который оценивал запас хода автомобиля с учетом остатков топлива и скорости движения. Отдельные датчики следили за работой двигателя, сотни раз в секунду проверяя такие показатели, как напряжение на аккумуляторе, фиксировали содержание воздуха в смеси, поступающей в цилиндры, и осуществляли обмен информацией с другой компьютерной системой автомобиля, призванной включать световые индикаторы на приборной панели, предупреждая водителя о неисправностях.

Уже первые опытные проекты показали, что применение интегрированных в автокорпуса вычислительных устройств обладает огромным потенциалом. Мощные процессоры способны в реальном времени анализировать работу механических систем автомобиля: рассеянные по всему его корпусу датчики собирают сведения о скорости работы двигателя, его температуре, содержании кислорода в выхлопных газах и других параметрах, в том числе представляющих потенциальную опасность, передавая их затем главному бортовому автомобильному компьютеру.

Постепенно электронные системы смогут вжиться и в роль блюстителей безопасности. Сенсоры, установленные в тормозной системе, своевременно подадут сигнал к блокировке колес, упреждая опасность заноса. Следя за показателями работы стартера, тахометра, спидометра и термометра, измеряющего температуру охлаждающей жидкости, автомобильный бортовой компьютер может анализировать даже стиль вождения и привычки водителя. Например, выяснит, как быстро или, наоборот, медленно автомобиль «под седлом» хозяина набирает максимальную скорость. Какую часть времени движется с крейсерской скоростью по шоссе, а какую - в городских условиях с частыми стартами и остановками. Анализируя эту информацию, бортовой компьютер вовремя подскажет необходимость проверки тех или иных устройств, а на станции техобслуживания оценит основные средние показатели и хранящиеся в памяти сведения о нештатных ситуациях и предоставит механику исчерпывающий список мер, необходимых для приведения «железного коня» в порядок.

Медленно, но верно компьютерные и телекоммуникационные технологии, словно опровергая известную максиму «автомобиль - не роскошь, а средство передвижения», находят применение не только в качестве вспомогательных регулирующих инструментов, но и для реализации определенных сервисов.

Делу время - потехе час

Первые тревожные признаки наступления новой - «развлекательной» эпохи в автомобилестроении стали проявляться на исходе XX века. Однажды мне довелось прокатиться на весьма необычном маршрутном такси в одном из спальных районов города. Необычность этого транспорта заключалась в том, что на его приборной панели вместо магнитофона был установлен портативный телевизор. Шофер вел машину небрежно, держась за руль одной рукой, и поминутно переводил взгляд с дороги на маленький голубой экран, с видимым неудовольствием отвлекаясь на прием оплаты и периодически проезжая требуемые остановки. Комизм ситуации усугублялся тем, что выбранный водителем канал в это время транслировал передачу «Дорожный патруль», где детально освещалась сводка аварийных происшествий. Всю дорогу в салоне царило напряженное молчание. Признаюсь, покинув маршрутку, я испытал облегчение от благополучного завершения поездки.

На Западе оснащение автомобилей телевизорами и видеоплеерами давно уже не является чем-то удивительным. Дальнобойщики, перемещающиеся на огромные расстояния между городами, странами и континентами, в течение долгих дней пути помимо аудиосистем периодически пользуются портативными электронно-лучевыми телевизорами, дабы ненароком не заснуть за рулем. Подметив тенденцию, ведущие конструкторы стали включать в оснастку салона крупных грузовиков и автомобилей встроенные телеприемники, чему во многом поспособствовало развитие технологии жидкокристаллических дисплеев, позволяющей создавать по-настоящему компактные устройства.

Вслед за аудиосистемами и телевизорами в салоне автомобилей начали появляться и другие аксессуары: устройства для обеспечения мобильной связи, способной работать при перемещении на большие расстояния, встроенные навигационные датчики с электронными картами и индикацией местоположения машины по спутнику. До поры до времени цифровые технологии в автомобилестроении развивались стихийно, не имея единого направляющего стержня, и преподносились лишь как модное дополнение к машине. Но в один прекрасный день все изменилось…

Комплексный подход

Пожалуй, впервые термин Digital Car прозвучал из уст представителей корпорации Intel - главного вдохновителя популярной концепции «цифрового дома». Идеи, почерпнутые из нее, перенесли на автомобили. Их суть заключалась в комплексном подходе к оснащению автосалонов всевозможными интеллектуальными электронными приборами, способными существенно облегчить процесс вождения и сделать его намного более комфортным. Intel и Sony на ряду с некоторыми другими разработчиками цифрового оборудования предложили ведущим автопроизводителям альянс с целью совместного продвижения и развития новой концепции «цифрового автомобиля будущего».

Первые несколько лет сотрудничество не приносило заметных результатов, однако 2004 год можно назвать периодом «сбора урожая». Весной на западе США прошли первые в истории человечества гонки автомобилей-роботов, управляемых искусственным интеллектом. За 10 часов требовалось преодолеть дистанцию порядка 300 километров от Барстоу (Калифорния) до Лас-Вегаса (Невада). До конца трассы не добрался ни один участник, однако условным победителем ралли был признан проехавший дальше других Sandstorm («Песчаная буря») - автономный джип на базе военной модели Hummer, построенный командой Red Team из Robotics Institute при Университете Карнеги Меллона (Carnegie Mellon University). Он располагал бортовой четырехпроцессорной системой на чипах Intel Itanium 2, успешно заменившей живого водителя. Кроме того, в джипе были установлены четыре дополнительные двухпроцессорные системы на базе Intel Xeon, обеспечивавшие доступ к картам и контролировавшие состояние автомобиля.

Вслед за серверными процессорами в экспериментальных спорт-карах стали использоваться продукты на базе полупроводниковой микроархитектуры Intel XScale, позволившей создавать малогабаритные бортовые компьютерные системы, призванные не заменять живого водителя, а помогать ему. Одним из первых обзавелся такой системой спортивный седан Acura TL, продемонстрированный Intel в конце 2004 года.

В начале прошлого года в ходе международной выставки CeBIT, традиционно проходящей в Ганновере, Intel представила эксклюзивное авто под названием Mini Cooper convertible со встроенным компактным персональным компьютером на базе процессора Intel Pentium M. ПК в нем заменил целый ряд отдельных дискретных устройств единой интегрированной системой, позволив пассажирам на задних сиденьях смотреть фильмы или играть в игры. Кроме того, благодаря компьютеру, салон удалось оборудовать навигационной системой, музыкальным проигрывателем с поддержкой популярных цифровых форматов, а также спутниковым доступом в Интернет и сотовой связью.

В рамках IDF Spring 2005, ежегодного форума Intel для разработчиков, был продемонстрирован эталонный автомобильный компьютер, встроенный посредством док-станции во внедорожник Land Rover. Его ПК подключен к аудиосистеме посредством Bluetooth-адаптера, а бесклавиатурный интерфейс управления реализован на базе сенсорного экрана со встроенными микрофоном и динамиками для голосовых команд. В числе прочих элементов снаряжения салона присутствовали сменный DVD-проигрыватель, модуль спутниковой связи GPS, встроенные видеокамеры для слежения за дорогой, web-камера для проведения видеочатов, беспроводная точка доступа и многое другое.

Постепенно волна демонстраций «живых» воплощений концепции Digital Car докатилась и до России. На выставке «Связь-Экспокомм 2005» альянс компаний Multimedia Club, Intel и Sony буквально ошеломил публику своим эталонным прототипом «цифрового дома» на колесах. В качестве демонстрационного образца был выбран редкий экземпляр - гоночный BMW 8-й серии.

Невзирая на всю притягательность этого спорт-кара, стоит все же отметить, что организаторы немного переборщили с выбором. Понятно, что весь комплекс мультимедийных технологий в оснащении своего автомобиля пока могут позволить себе лишь весьма состоятельные люди. Однако, поскольку концепция «цифрового автомобиля» позиционируется как общедоступная, применимая к любой марке и модели авто, в качестве примера для подражания, вероятно, стоило выбрать что-нибудь попроще. Зато сама начинка состояла из вполне доступных продуктов, имеющих хождение в розничной продаже. В демонстрационном салоне в качестве медиа-центра была использована интегрированная в купе barebone-система Shuttle XPC на базе процессора Intel Pentium 4. Для воспроизведения звука - акустическая система семейства Sony Xplod и встраиваемые усилители Sony Stream Design. Роль файлового сервера для хранения информации выполняло переносное устройство с озорным названием TViX на базе жесткого диска, способное посредством встроенной электронной начинки самостоятельно воспроизводить ряд мультимедийных данных и транслировать их на любое подключенное к нему средство визуализации. Прием и запись телепередач реализованы на базе Pinnacle Media Center PCV.

Как оказалось, «медиа-центр на колесах» представленный в ходе выставки, стал первым в Европе автомобилем, поддерживающим средства воспроизведения видео высокой четкости (High Definition Television, HDTV). Помимо интегрируемого жидкокристаллического дисплея семейства Sony XVM в салон была встроена DVD-дека Sony XAV-1. Цифровое хозяйство дополнил ноутбук Sony VAIO на базе технологии Intel Centrino, дублирующий функционал barebone-системы и синхронизированный посредством беспроводной связи с коммуникатором Sony Ericsson P910i. В данном случае салон машины оказался обеспечен и телефонной связью, и постоянным выходом в Интернет, способы которого могли варьироваться водителем в зависимости от ситуации (спутниковая связь, доступ посредством GPRS и т. д.). Для определения маршрута движения к компьютерам прилагалась внешняя навигационная GPS-система. Весь мультимедиакомплекс управлялся посредством сенсорного экрана и голосовых команд.

Похожее оборудование использовано при оснащении другой машины - BMW M3 в кузове E36. Все та же троица - Intel, Multimedia Club, Sony совместно со студией автодизайна Scorpion продемонстрировали ее осенью 2005 года в Москве на одной из экспозиций Intel в ходе выставок МИМС и «Интеравто». Основным интеллектуальным звеном «бумера» была избрана barebone-система Shuttle XPC SS56G на базе процессора Intel Pentium 4, оснащенная двумя жесткими дисками объемом 400 Гбайт каждый. Цифровой арсенал купе включил в себя ноутбук Sony VAIO S2, коммуникатор Sony Ericsson P910i, медиаплеер Sony Walkman HD5, мультимедийный жесткий диск Rapsody RSH-100, переносную DVD-станцию Sony MV-700HRB, ЖК-дисплей Sony XVM-F65 и «головное» мультимедийное устройство Sony XAV-A1 с сенсорным экраном.

Последние достижения в области «цифровизации» автомобилестроения совсем недавно продемонстрировала международная выставка бытовой электроники Consumer Electronic Show (CES '2006) в Лас-Вегасе (штат Невада, США). Для обозрения воплощений концепции Digital Car была отведена целая секция, в рамках которой посетители любовались «обработанными» по самой последней цифровой моде автомобилями. Были здесь и хрустальная американская мечта Cadillac Escalade, и легендарный Jeep Cherokee от Chrysler, и целомудренный европеец Mercedes Benz E-класса. Упор во всех образцах в первую очередь был сделан на наиболее заметные для массовой аудитории компоненты - дизайн и акустику. В частности, глазам публики предстали любопытные решения по интеграции мощнейших стереосистем в багажники, в некоторых случаях в них удалось разместить и телевизоры с видеоплеерами, правда, функциональность такой конструкции даже на первый взгляд вызывала серьезные сомнения.

Помимо комплексных образчиков цифровых технологий на колесах в ходе CES '2006 можно было ознакомиться и с их отдельными компонентами. Выставка собрала всех ведущих производителей портативного и встраиваемого мультимедийного оборудования, используемого в автомобилях: Sony, Pioneer, Kenwood, Garmin, Shuttle, Alpine, Audiovox, Boston Acoustics, Dual, JVC, Magellan, Mio, Rockford Fosgate и др.

Впрочем, не ударили в грязь лицом и компании, в первую очередь известные как производители компьютерной техники. Так, корпорация Apple представила новые модификации знаменитого мультимедийного проигрывателя iPod, который благодаря компактности, простоте управления и удобным аксессуарам стал популярен не только в молодежных кругах, но и среди автолюбителей. Компания Hewlett-Packard продемонстрировала новейшие мини-компьютеры семейства iPAQ с встроенными модулями GPS, набором маршрутных программ с поддержкой двух- и трехмерных карт ведущих стран и рядом аксессуаров, включая специальную док-станцию, для использования в автомобиле. В свою очередь Palm приурочила к CES '2006 свой первый смартфон, работающий под управлением операционной системы Windows Mobile. Treo 700w построен на базе процессора Intel XScale с тактовой частотой 312 МГц. Компактные размеры (58x113x23 мм, вес 180 г) и широкий набор интерфейсов (включая Bluetooth) позволяют устройству легко интегрироваться в цифровую автомобильную систему. Правда, предназначен этот смартфон для работы в сетях стандарта CDMA2000 EvDO.

Еще один любопытный продукт - автомобильный компьютер VoomPC производства компании VIA Technologies, облаченный в эксклюзивный корпус, сконструированный специально для установки в салоне. По сравнению с аналогичными устройствами от Shuttle, Intel и Sony новинка не потрясает характеристиками: процессор VIA C3 1200 МГц (Socket 370), набор микросхем VIA VT8622, 512 Мбайт оперативной памяти, интегрированный видеоадаптер VIA CastleRock, жесткий диск объемом 40 Гбайт. Зато к ее немалым достоинствам можно отнести компактность (210x250x67 мм) и возможность благодаря четырем петлям с отверстиями под винты быть монтированной к любой плоской поверхности в салоне. Такой компьютер подключается практически к любому портативному монитору и другим компонентам цифрового автомобиля посредством широкого спектра интерфейсов.

Свое видение развития концепции представила и корпорация Intel. Оно во многом связано с новыми платформами Intel Viiv и Intel Centrino Duo на базе двухъядерных процессоров, а также дальнейшим совершенствованием архитектуры XScale.

Ложка дегтя

Концепция «цифрового автомобиля» вызывает восхищение, однако на пути ее массовой реализации существует ряд серьезных препятствий. Один из таких барьеров - высокая стоимость подобных систем, зачастую существенно превышающая цену самого автомобиля. Перед владельцами «цифрового дома» на колесах весьма остро встают вопросы безопасности - ведь, несмотря на надежность современных противоугонных систем, регулярно «уводятся» даже самые обычные автомобили. По силам ли будет хозяину уберечь от посягательств своего «железного коня», напичканного дорогой электроникой?

Есть и другой скользкий момент, связанный с рядом неразрешенных споров и противоречий вокруг широкого применения цифровых технологий в автомобилях, а также ограничений на свободное использование отдельных устройств. Например, некоторые государства приняли на законодательном уровне жесткие меры, препятствующие применению сотовых телефонов без Hands Free во время управления автомобилем. Портативные телевизоры, судя по всему, ожидает еще более суровая участь. Так, в Японии уже категорически запрещено включать встроенный в салон телевизор во время движения. В Германии смотреть телевизор в дороге можно лишь пассажирам, сидящим на задних сиденьях, да и то при условии, что экраны расположены в спинках передних кресел или в стойке между ними и так, чтобы это не мешало водителю. В США ситуация обострилась до предела: популярные телеканалы открыто рекламируют автомобильные телевизоры и DVD-плееры, возводя их в ранг модных и необходимых имиджевых аксессуаров. Некоторые энтузиасты в погоне за модой переступают границы разумного, устанавливая телеприемники не только в салоне автомобиля, но и снаружи, например возле бензобака.

Статистика, однако, неумолима: ежегодно в США из-за невнимательности на дорогах гибнут десятки тысяч человек, и с развитием цифровых технологий в автомобилестроении эти масштабы стремительно увеличиваются. Уже сегодня в Америке повсеместно вводятся крупные штрафы за просмотр телевизора во время управления автомобилем. В отдельных штатах разрабатываются собственные специальные акты, ограничивающие использование телевизоров в авто.

В России автокатастрофы в 2005 году унесли более 33 тыс. жизней, и большую их часть повлекла именно невнимательность водителей. Если предположить, что мы все же ударим по нашему бездорожью «цифровым автомобилем», несмотря на его дороговизну, как сильно это скажется на статистике аварий, нарушений ПДД и пресловутых пробках? Вопросы, вопросы... Вдохновителям и разработчикам автоцифровой концепции определенно есть над чем задуматься.