Тема декабрьского номера журнала Computer за 2017 год — автономные автомобили. Благодаря техническим достижениям мечта о полностью автономных транспортных средствах постепенно становится реальностью. Разработки в области технологий автопилотов оказывают влияние на общество, стимулируя появление новых требований к экономичности, удобству и безопасности транспортной инфрастрктуры. Автомобили всего мира за год проезжают 16 трлн км в самых разных условиях, порождая огромное количество ситуаций, с которыми машины-роботы пока могут не справиться. Значительный вклад в развитие робомобилей вносят исследователи из Китая, Японии, Южной Кореи, Сингапура и Индии. Предмет активных исследований — адаптация и оптимизация существующих технологий автоматизированного вождения к условиям окружающей среды.

Один из лидеров в сфере развития технологий глубинного обучения для самоуправляемых автомобилей — китайский онлайн-гигант Baidu. Его платформа автопилота, разрабатываемая в рамках проекта Apollo, предоставляет широкий круг возможностей: распознавание препятствий, планирование маршрутов, облачные симуляции, формирование карт местности и пр. В Индии разработкой коммерчески жизнеспособных технологий автоматизированного вождения, адаптированных для местных условий, активно занимаются компании Tata и Mahindra, а во Вьетнаме в компании FPT сформирована группа по развитию систем автопилота, насчитывающая около тысячи специалистов. В Европе инициативы в сфере автономных машин осуществляются еще с 1980-х годов. Например, финансируемый Европейской комиссией проект Eureka Prometheus принес плоды в виде множества революционных технологий, на основе которых были реализованы многие из существующих сегодня систем помощи водителю. Немецкими законодателями разработана нормативная база по регулированию порядка проезда самоуправляемых автомобилей по дорогам общего пользования, в которой четко прописана юридическая ответственность всех сторон. По прогнозам, уже к 2020 году будут созданы машины 5-го уровня автономии, то есть полностью самоуправляемые. В США технологии робомобилей, а также сопутствующие вопросы бизнеса, государственного регулирования и этики находятся в центре внимания общественности — сегодня в этой стране ряд автопроизводителей предлагают системы 2-го уровня (роль водителя выполняет человек, но вождение частично автоматизировано). Например, система адаптивного круиз-контроля SuperCruise в Cadillac CT6 обеспечивает удержание полосы движения и следит за движением глаз водителя для контроля уровня бдительности. Системы 3-го уровня (обеспечивающие автоматизацию вождения при определенных условиях с частичным контролем со стороны водителя) пока только развиваются. Например, автокар Audi 8, который станет одним из первых серийных робомобилей 3-го уровня, обеспечивает базовые возможности при скорости до 60 км/ч. Движущей силой развития соответствующих технологий становятся коммерческие сервисы роботизированных маршрутных такси, которым требуется ограниченный уровень сложности систем автопилота; в частности, подобные услуги уже в ближайший год планируют в ряде регионов предложить компании Cruise, Waymo, Uber и Lyft.

Эрнст Дикманнс (Ernst D. Dickmanns) в статье «Разработка систем компьютерного зрения для самоуправляемых автомобилей в Военном университете Мюнхена» (Developing the Sense of Vision for Autonomous Road Vehicles at UniBwM) описывает инициативы в рамках осуществляемого с 1987 года проекта Prometheus. В публикации рассказывается об истории развития технологий компьютерного зрения реального времени, в том числе об идее репрезентации окружающей обстановки в четырех измерениях (в пространстве и времени) для движения по скоростным автомагистралям. К концу 1994 года уже появилась возможность автономного передвижения по шоссе с удержанием и автоматической сменой полосы движения.

В статье «Существующая законодательная база США для беспилотных автомобилей: возможности и проблемы» (Current US Federal Policy Framework for Self-Driving Vehicles: Opportunities and Challenges) Мина Ханна (Mina J. Hanna) и Шон Киммел (Shawn C. Kimmel) приводят детальный обзор имеющихся на сегодня нормативных актов, которые касаются приватности, защиты информации, безопасности автомобилей, энергетики, окружающей среды и этики. Авторы перечисляют области, на которые влияет появление робомобилей, а также основные факторы, способствующие развитию технологий и росту государственных инвестиций. Обсуждаются проблемы и возможности разработчиков.

Шаошань Лю (Shaoshan Liu), Цзе Тан (Jie Tang), Чао Вань (Chao Wang), Цюань Ван (Quan Wang) и Жан-Люк Годье (Jean-Luc Gaudiot) опубликовали статью «Универсальная облачная платформа автономного вождения» (A Unified Cloud Platform for Autonomous Driving), в которой описываются функции и особенности реализации облака для робомобилей — одного из основных элементов соответствующего технологического стека. В числе возможностей, которые беспилотным автомобилям предоставляет универсальная облачная платформа, — распределенная обработка, хранение данных и гетерогенные вычисления (аппаратные ускорители для различных типов задач). В публикации описывается реализация ключевых сервисов такого облака, в частности, обеспечивающих симуляцию, формирование карт местности высокого разрешения и работу с моделями глубинного обучения.

Январский выпуск Computer по традиции посвящен прогнозам — его публикации представляют новые направления исследований, в том числе в сфере расширения теории информации: парадигмы преобразования информации в знания, трудности использования разделяемой памяти в вертикально масштабируемых системах и операционные системы для «повсеместных вычислений». Информация — валюта современного мира, ценность которой зависит от ее воспринимаемой пользы, влияния, толкования и надежности в условиях окружающего информационного шума, при том что злоумышленники активно пользуются возможностью неконтролируемого «вирусного» распространения по социальным СМИ «вбросов», фальшивых новостей, слухов и украденного компромата.

В статье «От “брексита” до Трампа: роль социальных СМИ в демократическом мире» (From Brexit to Trump: The Role of Social Media in Democracy) Венди Холл (Wendy Hall), Рамин Тинати (Ramine Tinati) и Уилл Дженнингс (Will Jennings) рассматривают ценность информации в контексте политических кампаний. На примере Twitter проводится анализ роли социальных СМИ в британском референдуме о выходе из ЕС («брексите») и кампании президентских выборов США 2016 года. Авторы пытаются оценить, как и почему социальные сети в конечном счете точнее предсказывают результаты выборов, чем прогнозы профессиональных политологов, опирающихся на традиционные опросы общественного мнения.

Войцех Шпанковски (Wojciech Szpankowski) и Анант Грама (Ananth Grama) в статье «Горизонты науки об информации: на пересечении теорий Шеннона и Тьюринга» (Frontiers of Science of Information: Shannon Meets Turing) предлагают обновить теорию информации Клода Шеннона, помимо связи включив в нее вопросы анализа, формирования умозаключений, статистической обработки, семантики и пр. В числе дополнительных атрибутов, которые могут фигурировать в формулах и теориях новой науки об информации, — структура, а также пространственные, временные и семантические характеристики в применении к конкретной области знаний. Например, частичная информация, прибывающая вовремя, может быть ценнее, чем полная информация, поступающая с задержкой, о которой в классической теории не говорилось.

В статье «Новый взгляд на проблему масштабируемой когерентности разделяемой памяти» (Revisiting Scalable Coherent Shared Memory), которую написали Гордон Белл (Gordon C. Bell) и Айк Насси (Ike Nassi), рассматривается задача обеспечения когерентности данных в системах с общей памятью по мере их вертикального масштабирования. Традиционно эта проблема не решается без усложнения модели программирования и построения сложного в управлении распределенного кластера. Авторы описывают новый подход, позволяющий значительно упростить программирование благодаря применению несложной системы общей памяти, виртуализованной с помощью программно-определяемой серверной архитектуры.

В статье «Операционные системы для мира повсеместных вычислений: программно-определяемый подход» (Toward Ubiquitous Operating Systems: A Software-Defined Perspective), которую подготовили Хун Мэй (Hong Mei) и Яо Го (Yao Guo), описывается архитектура операционной системы, отвечающая концепции Internetware (ПО для открытой, динамичной среды, в которой программные компоненты предоставляются по мере необходимости). По идее авторов, «повсеместные» ОС смогут управлять всем, от устройств Интернета вещей до ЦОД.

В публикациях февральского выпуска журнала освещаются различные подходы к проектированию постоянно усложняющихся инженерных систем, использующих программное обеспечение, разработка которого требует не только развитых технических навыков, но и общих знаний, поскольку компоненты таких систем могут непредсказуемо взаимодействовать в последовательном и параллельном режиме.

В статье «Средства “прозорливой” разработки сложных систем» (Wise Computing: Towards Endowing System Development with Proactive Wisdom) Дэвид Хэрел (David Harel), Гай Кац (Guy Katz), Рами Марелли (Rami Marelly) и Ассаф Маррон (Assaf Marron) описывают концепцию проектирования на основе «подсказок» от компьютера. Вместо того чтобы заставлять инженера задумываться о всех допустимых взаимодействиях, система автоматизированного проектирования сама рекомендует возможные проектные решения и указывает конструктивные ограничения. Идея вполне осуществима при использовании стандартных методов формализации: онтологий и языков для взаимодействия с ними (Unified Modeling Language), а также семантических механизмов формирования рассуждений. Основная сложность состоит в объединении этих элементов.

Статья «Обеспечение согласованности артефактов разработки» (Maintaining Consistency across Engineering Artifacts), которую подготовили Александр Эгьед (Alexander Egyed), Клаус Цеман (Klaus Zeman), Петер Хейенбергер (Peter Hehenberger) и Андреас Демут (Andreas Demuth), предлагает упрощенный подход к поиску несоответствий в архитектуре системы, представленной средствами языка UML. Метод основан на описании семантического взаимодействия объектов системы с помощью языка описания правил — Object Constraint Language. Эту методику также можно применять для обнаружения ошибок и фактов несанкционированного вмешательства в систему.

В статье «Строгое определение совместного использования данных» (Data Sharing Defned — Really!) Айвэн Хэндлер (Ivan Handler) рассматривает проблему обмена информацией на примере работы ИТ-директора медицинского учреждения. Автор предлагает схему защиты информации от утечек и атак, опираясь на концепции неактивных (at rest) и перемещаемых (in motion) данных. При этом первостепенную важность приобретает семантика взаимодействий, в том числе принципы обмена информацией между множественными разрозненными группами ресурсов. Рассматриваются основные характеристики такого обмена — приватность, надежность, интероперабельность, безопасность и доверие.

Александр Тыренко (shoorah@osp.ru) — обозреватель «Computerworld Россия» (Москва).