Lịch sử xe tự hành: Từ những ý tưởng khoa học viễn tưởng đầu tiên đến các cuộc thử nghiệm của DARPA

Ý tưởng về một chiếc xe có thể tự di chuyển mà không cần người lái không phải là một khái niệm mới mẻ của thế kỷ 21. Nó đã bén rễ từ rất lâu trong trí tưởng tượng của con người và được nuôi dưỡng qua nhiều thập kỷ bởi các nhà phát minh, kỹ sư và những người có tầm nhìn xa trông rộng.

1. Những Giấc Mơ Đầu Tiên (Thập niên 1920 – 1960)

Lịch sử ghi nhận những thử nghiệm sơ khai nhất về xe “tự hành” từ những năm 1920. Năm 1925, công chúng New York đã kinh ngạc khi chứng kiến chiếc “American Wonder”, một chiếc xe được điều khiển từ xa bằng sóng radio từ một chiếc xe khác đi theo sau. Dù đây thực chất là xe điều khiển từ xa chứ chưa phải tự hành thực sự, nó đã gieo vào lòng công chúng hạt mầm đầu tiên về một phương tiện có thể di chuyển không cần người cầm lái.

Tầm nhìn thực sự về một hệ thống giao thông tự động được phác họa rõ nét vào năm 1939 tại Hội chợ Thế giới Futurama của General Motors. Nhà thiết kế công nghiệp Norman Bel Geddes đã trình bày một mô hình đô thị tương lai, nơi những chiếc xe chạy bằng năng lượng điện di chuyển trên đường cao tốc tự động, được dẫn đường bởi các mạch điện từ tích hợp trên mặt đường. Ý tưởng này, dù đi trước thời đại hàng thập kỷ, đã đặt nền móng cho các nghiên cứu sau này về cơ sở hạ tầng thông minh cho xe tự hành.

2. Kỷ nguyên của Máy tính và Thị giác Máy (Thập niên 1970 – 1990)

Bước đột phá lớn tiếp theo chỉ đến khi công nghệ máy tính đủ mạnh để xử lý các tác vụ phức tạp.

• Nhật Bản tiên phong: Năm 1977, Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Cơ khí Tsukuba của Nhật Bản đã tạo ra một chiếc xe tự hành độc lập đầu tiên. Thay vì phụ thuộc vào dây dẫn dưới đường, chiếc xe này sử dụng hai camera làm “mắt”, truyền hình ảnh về một máy tính để xử lý và nhận dạng vạch kẻ đường. Nó có thể di chuyển với tốc độ gần 32 km/h bằng cách bám theo các vạch trắng.
• Các dự án ở Châu Âu và Mỹ: Trong những năm 1980, các dự án tiên phong như NavLab của Đại học Carnegie Mellon (CMU) ở Mỹ và dự án Prometheus ở Châu Âu đã đẩy nhanh quá trình nghiên cứu.
  • Năm 1986, chiếc xe van NavLab 1 ra đời, dù phải chở theo hàng loạt máy tính cồng kềnh, nó đã chứng minh được khả năng tự lái trên những quãng đường ngắn.
  • Đến năm 1995, dự án NavLab 5 đã thực hiện một chuyến đi lịch sử mang tên “No Hands Across America”, tự lái hơn 98% trên quãng đường gần 4.800 km từ Pittsburgh đến San Diego, một thành tựu đáng kinh ngạc vào thời điểm đó.

Những dự án này đã chứng minh rằng việc sử dụng camera, cảm biến và sức mạnh tính toán để thay thế người lái là hoàn toàn khả thi.

3. Cuộc cách mạng DARPA Grand Challenge (2004 – 2007)

Nếu các nghiên cứu trước đây là những bước đi đơn lẻ, thì các cuộc thi do Cơ quan Quản lý các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) của Mỹ tổ chức chính là chất xúc tác, là “cú hích lớn” khai sinh ra ngành công nghiệp xe tự hành hiện đại.

• DARPA Grand Challenge 2004: Thử thách là chế tạo một chiếc xe có thể tự hoàn thành quãng đường 228 km (142 dặm) trên sa mạc Mojave. Dù được treo giải thưởng 1 triệu USD, không một chiếc xe nào có thể hoàn thành cuộc đua. Phương tiện đi xa nhất, Sandstorm của Đại học Carnegie Mellon, cũng chỉ đi được 11,9 km trước khi gặp sự cố. Tuy thất bại, cuộc thi đã quy tụ và tạo ra một cộng đồng các nhà phát minh, kỹ sư, và những người đam mê, những người đã khơi dậy làn sóng đổi mới sáng tạo.
• DARPA Grand Challenge 2005: Chỉ một năm sau, kết quả đã hoàn toàn khác biệt. Với cùng một thử thách, đã có tới 5 đội hoàn thành toàn bộ quãng đường. Đội chiến thắng là Stanley của Đại học Stanford, hoàn thành chặng đua trong 6 giờ 53 phút. Về ngay sau là hai chiếc xe của Đại học Carnegie Mellon. Thành công vang dội này đã chứng minh cho cả thế giới thấy rằng công nghệ xe tự hành đã sẵn sàng cho những bước tiến lớn.
• DARPA Urban Challenge 2007: Thử thách được nâng lên một tầm cao mới: tự hành trong môi trường đô thị mô phỏng, yêu cầu các xe phải tuân thủ luật giao thông, tránh các phương tiện di chuyển khác và các chướng ngại vật tĩnh. Lần này, đội “Tartan Racing” của Đại học Carnegie Mellon đã giành chiến thắng, khẳng định vai trò trụ cột của CMU và Stanford trong việc định hình lĩnh vực này.

4. Di sản của DARPA và Tương lai

Các cuộc thi của DARPA không chỉ là những cuộc đua. Chúng đã tạo ra một thế hệ những nhà lãnh đạo và kỹ sư tài năng, những người sau này đã tỏa đi và thành lập hoặc dẫn dắt các chương trình xe tự hành tại những gã khổng lồ công nghệ như Google (Waymo), Uber, và nhiều công ty khởi nghiệp khác.

Nó đã biến một lĩnh vực nghiên cứu hàn lâm trở thành một cuộc chạy đua thương mại trị giá hàng tỷ đô la. Từ những giấc mơ viễn tưởng, qua những thử nghiệm đơn lẻ, và được trui rèn trong “lò lửa” DARPA, xe tự hành đã bước những bước dài để tiến vào đời thực.

Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ phân tích một trong những khái niệm quan trọng và thường bị hiểu lầm nhất: “5 (hoặc 6) cấp độ tự hành của SAE: Giải thích chi tiết từng cấp độ từ 0 đến 5 bằng ví dụ thực tế.”