Hoe houden we de zelfrijdende auto in bedwang?

Tesla toont in een recente video hoe een proefversie van zijn zelfrijdende Tesla Model X zich vrijwel moeiteloos door het verkeer beweegt. We zien hoe de man achter het stuur zijn handen relaxed onder het stuur houdt, terwijl de auto soepel op de autopiloot de weg op draait. Alles lijkt vlekkeloos en zonder haperingen te verlopen. Het stoppen bij rood licht en bij voorrangswegen, het in- en uitvoegen op de snelweg: het kan allemaal aan Tesla's Autopilot worden overgelaten. De menselijke factor is geheel gereduceerd tot nul. Deze Tesla Model X is volledig geautomatiseerd op niveau 5, het hoogste voor zelfrijdende auto's geldende automatiseringsniveau.

De technologie voor de zelfrijdende auto is nog lang niet klaar, maar volgens Tesla-oprichter Elon Musk gaat de ontwikkeling ervan met sprongen vooruit. Steeds meer experts vragen zich intussen ook af of consumenten klaar zijn voor de komst van de zelfrijdende auto. Alle Tesla's die uit de fabriek rollen hebben al de benodigde hardware aan boord om 100 procent autonoom te kunnen rijden. De nieuwste Tesla-technologie zorgt er onder meer voor dat de auto zijn snelheid beter kan afstemmen op het overige verkeer, zelf van rijbaan kan wisselen en een afrit kan nemen naar een andere snelweg. Met behulp van camera's houdt de wagen ook het verloop van de weg bij, ziet de auto de belijning op het asfalt, worden verkeersborden gedetecteerd en objecten waargenomen in twee verschillende categorieën: objecten die wél en niet op het pad van het voertuig liggen.

Rijtaak wordt moeilijker

Uit Nederland klinkt ook een waarschuwing van UTwente-docent en onderzoeker Arie Paul van den Beukel (41), die gespecialiseerd is in Human-centred design. Afgelopen november promoveerde hij op het onderwerp 'Driving automation interface design - Supporting drivers'. Kern in het betoog van de Twentse onderzoeker is dat de menselijke rol in het autonoom rijden een belangrijke factor blijft. In de huidige situatie zal automatisch rijden onze rijtaak volgens Van den Beukel ook niet makkelijker maken, maar juist moeilijker. Voordat zelfrijdende auto's echt een succes worden, moet de samenwerking tussen bestuurder, voertuig en autopiloot daarom eerst nog flink worden verbeterd.

Zelfrijdende auto's zouden het autorijden comfortabeler en het verkeer vooral veiliger moeten maken. "Maar hoe haalbaar is dat?", zegt Van den Beukel. "In een gewone auto moet je ervoor zorgen dat je op de rijstrook blijft en genoeg afstand houdt. Je neemt dingen ook bewust waar. In zelfrijdende auto's ben je veel minder betrokken bij het autorijden zelf, maar nog wel verantwoordelijk. Dat maakt het er niet makkelijker op. Je moet de boel bewaken, een taak waar mensen van nature niet goed in zijn."

Falend systeem

Volgens Van den Beukel zijn er in de praktijk tal van situaties te bedenken waarin de mens zou moeten ingrijpen, bijvoorbeeld als de wegbelijning slecht is en het systeem met onvoldoende zekerheid de lijnen herkent. "De man of vrouw op de stoel van de bestuurder zal het stuur dan moeten overnemen", zegt Van den Beukel. "Hetzelfde kan het geval zijn bij werkzaamheden aan de weg als er verschillende lijnen op het wegdek staan. Als een andere weggebruiker verder heel brutaal je auto afsnijdt en ineens hard remt, moet het systeem ook een waarschuwing geven. Alleen remmen is dan onvoldoende. Een auto moet dan ook kunnen uitwijken. Dat zijn complexe ingrepen waar autonoom rijdende auto's van nu zelf nog geen beslissingen over kunnen nemen."

In 2008 organiseerde u brainstormmiddagen voor Nederlandse technologen over technisch efficiënter autorijden en het ontwerp van de auto van de toekomst. Was de autonoom rijdende auto toen al een thema in de discussies die werden gevoerd? 

"Jazeker wel. De ontwikkelingen voor autonoom rijden waren toen al gestart. De techniek die ervoor nodig is, heeft ook een lange historie. In 2008 was ik als onderzoeker betrokken bij een project dat onderzocht of automatisch rijdende auto's ertoe konden bijdragen de verkeersefficiëntie te verhogen. Belangrijk daarbij was om te weten hoe daarop werd gereageerd. Daarvoor hebben op de AutoRai mensen in een rijsimulator gezet en aan allerlei verkeerssituaties blootgesteld. Als we efficiënter willen rijden met kortere volgafstanden, dan kan dat een onprettig gevoel opleveren omdat je heel dicht op andere auto's zit. Is er dan nog wel genoeg vertrouwen in automatisch rijden als je gevoel zegt: 'dit is wel erg krap'? Mensen konden eerst zelf een stukje rijden. Op de snelweg kregen ze een melding dat ze het automatisch rijden konden inschakelen. Dichter bij de bestemming zei het systeem dat de rijder de rijtaak weer moest overnemen."

Intussen zijn we acht jaar verder en wemelt het van initiatieven op het gebied van autonoom rijdende auto's. Van Tesla en Ford tot Google en Uber; allemaal zijn ze ermee bezig. Dat het zo snel zou gaan met de ontwikkelingen rond de zelfrijdende auto, had u dat verwacht?

"Het is altijd moeilijk in te schatten wanneer een bepaalde technologie gebruikt gaat worden door normale gebruikers. Consumenten met genoeg geld kunnen nu een Tesla met autopilotfunctie kopen. Tien jaar geleden had ik dat niet durven voorspellen. Iedereen in de autoindustrie is ook verbaasd over de manier waarop Tesla zijn autonoom rijdende auto op de markt brengt. Daar hebben ze durf mee getoond. De zelfrijdende auto is nu echt realiteit."

Heeft u zelf ook al eens in een zelfrijdende auto gereden? Zo ja, hoe was dat? 

"Ja, ik heb in twee auto's gereden: een Tesla Model S met Autopilot en een Mercedes CLA Coupé uitgerust met Distronic Plus en Active Lane Assist. Beide auto's boden voor automatisch rijden ook Adaptive Cruise Control. Dat werkt met een radarsysteem en een camera en is bedoeld om de juiste snelheid te houden en de afstand ten opzichte van andere auto's aan te passen aan de omstandigheden. Er zit daarnaast een stuurassistent bij die de auto op de rijbaan houdt. Het bijzondere vond ik de duur waarmee je zonder handen aan het stuur kon rijden. Tesla adviseert om je handen aan het stuur te houden, maar loslaten kan vaak ook. Niet alleen op snelwegen maar ook op buitenwegen. Door mijn eigen rijervaring en de complexiteit van het verkeer zit je echter wel ontzettend op te letten."

"Bij beide ritten was er sprake van druk fileverkeer en moest ik om mijn bestemming te bereiken ook enkele keren van baan wisselen. Dat moet je als bestuurder dan 'regisseren' door aan te geven wanneer je van baan wilt veranderen. Bij de Tesla kun je daarvoor een kleine aanslag aan het stuur geven wanneer je daadwerkelijk besluit te wisselen. Dat zijn spannende momenten, zeker als het druk is en je niet weet of de auto net zo reageert als je zou willen indien je zelf rijdt. Het waren korte ritjes die ik maakte, maar ik heb ze niet als ontspannen ervaren. Zo gespannen ben je of alles wel goed gaat."

Volgens u zijn passagiers die de boel moeten bewaken niet goed hierin. Waardoor komt dat?

"In de zelfrijdende auto ben je zelf niet meer 'in control', maar blijf je wel verantwoordelijk. Zo is dat ook vastgelegd in de wet. Je hebt dus een taak: je moet de boel in de gaten houden. Die taak is een heel vervelende bezigheid. Het is saai. Concentratie houden op een saaie taak is iets waar mensen altijd slecht in zijn geweest. De verleiding is dan groot om nog eens te kijken of je een nieuw berichtje op je smartphone hebt. Of je gaat mp3-tjes selecteren uit de database van je telefoon."

Als mensen niet goed zijn in het bewaken van de zelfrijdende auto, betekent dit dan ook dat autonoom en semi-autonoom rijdende auto's het wegverkeer niet extreem veiliger zullen maken?

"Daar heb ik absoluut mijn bedenkingen bij. Er zijn situaties, bijvoorbeeld bij filerijden, waarin een autonoom rijdende auto extra comfort biedt. In het vervelende stop-en-go verkeer is het comfortabel als de auto zelf rijdt. Maar we moeten wel onderscheid maken in welke situaties autonoom rijdende auto's voordelen bieden, zoals comfort of veiligheid. Dat veilig rijden zal nu nog niet in alle situaties mogelijk zijn. Daarvoor is het autoverkeer nog te veranderlijk. Er kan altijd iets onverwachts gebeuren waarbij de auto het laat afweten. Als je niet betrokken bent bij het autorijden, is het nog moeilijker om te reageren op onverwachte situaties dan wanneer je zelf actief aan het rijden bent. In dat laatste geval heb je op basis van je intuïtie en je oriëntatievermogen nog de mogelijkheid om snel op een situatie te reageren. Moet je een stuur van een zelfrijdende auto ineens overnemen, dan is dat een stuk lastiger. Het gaat dan vaak ook om fracties van een seconde." 

Nieuwe auto's zijn meestal uitgerust met rij-assistentiesystemen, zoals Area View of Autonomous Emergency Braking. Maar zelfs met deze systemen aan boord moeten we dus blijven opletten?

"We moeten blijven opletten, ja. Mensen blijken vaak ook moeite te hebben met deze systemen, zoals onlangs bleek uit een onderzoek naar het gebruik van Blind Spot Detection in zijspiegels van auto's. Dat systeem waarschuwt als er tijdens het rijden een auto opduikt in de dode hoek via het tonen van een icoontje in één van de zijspiegels. Op zich is dat heel nuttig. Maar heel veel mensen schijnen de waarschuwing die de auto geeft helemaal niet goed te begrijpen."

Vage wegbelijning kan worden bestreden door lijnen op de weg te vervangen door magneten. Moet er ook buiten de auto, dus aan de bestaande wegen en infrastructuur zelf, nog veel veranderen om zelfrijdende auto's in bedwang te kunnen houden? Bijvoorbeeld door autowegen slimmer te maken?

"Daar zijn hoge verwachtingen van. Door de infrastructuur aan te passen kom je tegemoet aan de beperkingen van het automatisch rijden. Als je auto en infrastructuur beter op elkaar afstemt, is er veel te winnen. Denk aan speciale rijstroken die geoptimaliseerd zijn voor zelfrijdende auto's. In dat geval geeft de weg ook info over de gemiddelde snelheid op die weg. Auto's kunnen daardoor hun snelheden aanpassen. Het kan verder ook info zijn over het aantal minuten dat de rijstrook voor automatisch rijden nog duurt. Je hoeft daarvoor echter geen nieuwe wegen aan te leggen. Ons doel moet zijn om zoveel mogelijk van de bestaande infrastructuur gebruik te maken en deze verder te verbeteren."

U heeft op de universiteit met een aantal proefpersonen experimenten gedaan met LED-verlichte randen van autoruiten. Via wisselende kleuren en een wisselende lichtintensiteit werd hierbij aangegeven dat een bepaalde verkeerssituatie aandacht nodig had. Hoe verliepen deze experimenten? Werden de proefpersonen hier ook alerter door?

"Voor die experimenten hebben we mensen uit Enschede gevraagd die veel op de weg zitten. Die mensen hebben we verschillende verkeersscenario's voorgelegd. Dat waren vaak complexe situaties waarbij veel auto's in- en uitvoegen en de waarschijnlijkheid groot was dat auto's heel kort voor langs schieten. Mensen realiseerden zich daarbij dat er een druk weggedeelte aankwam, dus dat ze even goed moesten opletten. Veel van de bestaande interfaces die op de markt gebracht worden, worden aangeboden voor in de auto zelf. En dat terwijl de reden waarom er extra aandacht nodig is zich vaak buiten de auto bevindt. Wat wij daarom hebben geprobeerd, is om de aandacht te sturen via LED-verlichting op de randen van autoruiten. Een wisselende kleur en intensiteit gaf daarbij aan dat een situatie snel aandacht nodig had. Een wegpiraat die nog even snel rechts invoegt, zorgde voor een pulserend, rood licht rondom de rechter autoruit. Het resultaat was dat mensen aan de zijkanten van hun gezichtsveld veel beter dingen detecteerden dan via een waarschuwing op een display."

Systemen die de bestuurder waarschuwen met lichtjes, piepjes en trillingen: sommige experts noemen dat 'ad-hoc-oplossingen' waarvan de effecten nog te weinig zijn onderzocht. Daar bent u het denk ik niet mee eens, klopt dat?

"Wij proberen juist heel bewust om in gevaarlijke situaties de aandacht te sturen. In een zelfrijdende auto kun je daardoor meer bewustzijn opbouwen van de omgeving. Als dat gedurende de rit plaatsvindt, is dat zeker geen ad-hoc-oplossing, maar juist iets wat gedurende een langere duur ondersteunend is."

In uw onderzoek stelt u dat een display achter het stuur of in de middenconsole van de auto teveel afleidt van wat er op de weg gebeurt. U vindt ook dat dit moet veranderen?

"Klopt. Er wordt nu steeds meer functionaliteit aan dat display toegevoegd. Ontwerpers vinden vaak dat je ook iets over de statusinformatie van systemen moet weergeven. Een Tesla heeft een hartstikke mooi display achter het stuur zitten, dat sensorinformatie toont over welke auto's rondom de bestuurder gedetecteerd worden. Als je daarnaar kijkt, ben je alleen niet met de verkeerssituatie buiten bezig. Hoe meer informatie je zo aanbiedt, hoe goed bedoeld ook, hoe meer dat ook weer afleidt. Dat mensen hun snelheid willen weten, is heel begrijpelijk. Maar of alle sensordata iets bijdragen aan het rijcomfort en de veiligheid van de passagiers is zeer de vraag."

De smartphone moet volgens u letterlijk onderdeel worden van de auto als een systeem rond het stuur. Is dat een geheel nieuw idee, waar fabrikanten van zelfrijdende auto's nog niet eerder over hebben nagedacht?

"Dat is geen nieuw idee, nee. Er is al jaren sprake van 'connectivity' tussen de informatie op het display achter het stuur en alle data die via je smartphone binnenkomen. Maar er is ook al jaren een discussie gaande: is de info beter op het display aan te bieden of willen mensen liever hun smartphone blijven gebruiken? Dat laatste is zeer aannemelijk. Al kunnen we ook proberen om de info op de smartphone heel goed toegankelijk te maken via het display. Daarmee kunnen we de aandacht van mensen ook verdelen, omdat de info op het display verdwijnt als de rijtaak weer meer aandacht vraagt."

De TU Delft werkt aan ondersteunende systemen voor autonoom rijden die zelf een vinger aan de pols houden. Als een sensor bijvoorbeeld is verouderd of het oppervlak van een camera of een radar is vervuild, dan geeft zo'n systeem een waarschuwing af. In het ergste geval stopt de zelfrijdende auto zelfs. Is dat laatste wel een goed idee?

"Het is zeker nodig om meer 'fail save'-oplossingen te bedenken. Bijvoorbeeld een infrastructuur die kan worden aangepast om zo automatisch rijden te ondersteunen. Als een zelfrijdende auto uitvalt,  maar zich wel op een rijstrook bevindt voor andere zelfrijdende auto's, dan moet deze dit naar andere auto's kunnen communiceren. Daardoor is er meer ruimte te maken."

Maar kunnen zo ook niet weer meer files ontstaan?

"Dat is één van de moeilijkheden. Er zijn hoge verwachtingen van automatisch rijden, omdat het de verkeersefficiency zou verhogen. Ik denk echter dat we in een overgangsfase komen waarbij we een combinatie krijgen van zowel automatisch rijdende auto's als normaal verkeer op de weg. Dan kan het wel eens zijn dat de efficiency tijdelijk minder wordt. Dat kan zelfs jaren gaan duren. Indien de automatische auto geprogrammeerd is om netjes te rijden en afstand te houden, dan kunnen andere weggebruikers ook denken: 'dan piep ik nog even in dat gat!' Waardoor zo'n automatisch rijdende auto wordt afgeremd en niet voldoende efficiënt meegaat in de flow." 

Zijn zelfrijdende auto's ook veiliger te maken door het rijgedrag van mensen in de computer van de zelfrijdende auto te programmeren? 

"Daar heb ik geen hoge verwachtingen van. Als je op drukke weggedeelten de verkeersefficiency wilt verbeteren, dan heb je juist een rijstijl nodig die zo homogeen mogelijk is. Dus niet teveel fluctuaties en verschillen omdat autorijders sportief willen rijden en continu van baan wisselen. Daar geloof ik dus niet zo in."

In de zelfrijdende auto's van Google is het aantal knopjes en controlesystemen tot een minimum beperkt. Maakt dat de taak van de bewaker van de auto niet extra moeilijker?  

"Voor zover ik weet, wil Google een volledig autonoom voertuig ontwikkelen, waarbij de bestuurder echt de passagier is geworden. In die filosofie kan zo'n bestuurder ook nauwelijks meer het voertuig overnemen. Ik geloof dat de Google-auto alleen een soort noodknop heeft om de auto stil te zetten. Veel meer is er niet. Het maakt menselijk ingrijpen onmogelijk, maar dat is ook niet de bedoeling. Google heeft in de VS kennelijk toestemming om op bepaalde plekken onbeperkt te rijden. In Europa zou het bedrijf met deze auto's lang niet aan alle voorwaarden en wettige bepalingen voldoen."  

Experts zeggen dat het nog een aantal jaren duurt voordat de zelfrijdende auto niveau 5 bereikt, het hoogste niveau van autonoom rijden. De auto kan dan ongeacht welke situatie volledig autonoom rijden, zelfs in extreem weer. Is de rol van de passagier dan ook geminimaliseerd tot de factor nul?

"Ik ben heel nieuwsgierig hoe haalbaar dat is. In de huidige wegsituatie hebben we te maken met auto's die op heel veel verschillende manieren rijden. Maar ook met verschillende verkeersdeelnemers, zoals fietsers en voetgangers, die soms ook hele onverwachtse dingen doen. Het idee dat je een auto volledig autonoom laat rijden vanaf je woonerf naar de snelweg toe, is voor mij nog niet voorstelbaar. Er zullen altijd conflictsituaties blijven bestaan. Een auto moet dan hele complexe afwegingen maken. Ik denk ook dat het nog wel even zal duren voordat we zover zijn. Er zal ook nog een hele discussie aan voorafgaan of we dat ook willen. Dat zal een hele ethische discussie worden, want hoe moet een auto in een bepaalde situatie geprogrammeerd zijn? Moet hij keihard remmen? Of moet hij minder hard remmen? Of wijkt hij uit naar een fietspad?"

Professor Maarten Steinbuch, hoogleraar Automotive Technology aan de TU Eindhoven, zei onlangs in een interview dat rijden in een zelfrijdende Tesla heel ontspannen rijden is. Volgens hem kun je echt met je armen over elkaar zitten, terwijl de auto perfect tussen de lijntjes blijft. Staat zijn mening niet haaks op die van u?

"Ik zou graag willen weten in welke situaties hij dat vindt. Op een speciaal voor autonoom rijdende auto's ingerichte rijstrook op de snelweg kan ik me dat goed voorstellen. Maar je kinderen in een geheel autonoom rijdende auto naar school brengen, nee. Ik denk dat het nog wel lang gaat duren  voordat dat mogelijk wordt."

U wilt verder onderzoek gaan doen naar technologische ontwikkelingen die de acceptatie van automatisch rijden kunnen vergroten. Waar denkt u dan aan?

"Mensen die nu gebruikmaken van een autopiloot van Tesla zijn daar vaak enorm door gefascineerd. Ze weten echter ook hoe de gewone rijtaak is en hoe complex deze kan zijn. Maar wat gebeurt er als de 18-jarige zoon of dochter de auto leent, het voor geheel vanzelfsprekend houdt dat de auto automatisch kan rijden en daardoor meteen al wat anders gaat doen, zoals lezen of telefoneren? Ik denk dat je dan al snel in conflictsituaties terechtkomt die door die jonge bestuurders moeilijk zijn op te lossen. Vooral daar zou ik nog heel graag onderzoek naar willen doen: naar de invloed van en het vertrouwen in technologie onder verschillende leeftijdsgroepen."

Meer over zelfrijdende auto's: 

De zelfrijdende auto is ook zelfdenkend (oktober 2016)