Hoe chiptechnologie ons verkeer veiliger maakt

Bijna honderdvijftig jaar na de uitvinding van de automobiel staan autoconstructeurs opnieuw voor een paar niet te onderschatten uitdagingen. De ontwikkeling van elektrische modellen is er alvast één. En ook het onderzoek naar energie-efficiëntie staat hoog op hun prioriteitenlijstje. Elektrische wagens moeten immers met één enkele laadbeurt zo ver mogelijk kunnen rijden. Maar misschien nog ingrijpender is de roep om extra veiligheidsfeatures. Zij kunnen ons helpen het aantal verkeersslachtoffers terug te dringen.

Om het verkeer op onze wegen veiliger te maken (en tegelijkertijd onze rijervaring te verbeteren) worden auto’s nu al uitgerust met intelligente rijhulpsystemen op basis van geavanceerde chiptechnologie. Dat is een trend die echter heel wat complexiteit toevoegt, én nieuwe afhankelijkheden creëert.  

Auto’s worden computers op wielen

De exclusiviteit van een wagen wordt vandaag niet langer afgemeten aan de hand van cilinderinhoud of het aantal pk’s. In de plaats daarvan zijn auto’s ‘computers op wielen’ geworden. Ze komen met een heel nieuwe rijervaring, en proberen zich van elkaar te onderscheiden door de meest innovatieve rijhulp-, infotainment- en (gezondheids)monitoringsystemen aan te bieden.

Het klinkt allemaal heel erg veelbelovend, en dat is het natuurlijk ook. Tegelijk is het voor de automobielindustrie een revolutie zonder voorgaande. Voor het eerst ligt de focus niet langer exclusief op mechanische ontwikkelingen: om al die slimme, elektronische systemen aan te sturen, moeten autofabrikanten voortaan ook met miljoenen regels softwarecode én geavanceerde chiptechnologie aan de slag.

Het zal daarom zaak zijn voor autoconstructeurs om de relatie met hun toeleveranciers (en meer bepaald de chipindustrie) verder uit te diepen, en opnieuw vorm te geven. Dat zal hen bijvoorbeeld toelaten om proactief mee te bepalen hoe de volgende generaties microchips eruit zullen zien – en erover te waken dat die aan hun specifieke vereisten voldoen.

Twintig jaar in de toekomst kijken 

Eigenlijk komt het erop neer dat de chiptechnologie die vandaag ontwikkeld wordt binnen twintig jaar (de gemiddelde ontwikkelingstijd én levensduur van een wagen) nog steeds relevant en functioneel moet zijn. En dat is niet evident: ondanks de grote stappen die de halfgeleiderindustrie de voorbije jaren gezet heeft, zijn die vooralsnog niet voldoende om de automotivesystemen van de toekomst te bouwen. Daarvoor moeten chips over nog meer rekenkracht beschikken, en over een fors verbeterde energie-efficiëntie. 

Autoconstructeurs, en hun partners, gaan de zaken dus volledig anders moeten aanpakken. Processen en manieren van samenwerken die decennialang niet in vraag werden gesteld, moeten worden herbekeken. Zo moeten de muren tussen hardware- en softwareontwikkeling bijvoorbeeld dringend worden gesloopt, en vervangen door een geïntegreerde manier van werken – waarbij beide componenten samen worden ontwikkeld en op elkaar worden afgestemd.

Een extra complexiteit: nul verkeersslachtoffers tegen 2050

Uiteraard blijven autobouwers investeren in het verbeteren van de rijervaring. Maar ook verkeersveiligheid stuurt tegenwoordig in grote mate hun agenda.

Dat heeft alles te maken met initiatieven zoals het Europese ‘Vision Zero’ dat tegen 2050 komaf wil maken met de vele dodelijke verkeersslachtoffers op onze wegen. De toekomst zal uitwijzen of die visie al dan niet té ambitieus is, maar – om die doelstelling zo dicht mogelijk te benaderen – is de hoop alleszins gevestigd op de introductie van geavanceerde rijhulpsystemen die de kans op menselijke (stuur)fouten kunnen minimaliseren, of zelfs voorkomen. Uit Amerikaanse studies blijkt immers dat menselijke tekortkomingen (inschattingsfouten, overdreven snelheid, vermoeidheid, rijden onder invloed, enz.) aan de basis liggen van meer dan 90 procent van alle ongevallen met motorvoertuigen.

Programma’s zoals ‘Vision Zero’ hebben dus een gigantische impact op hoe de volgende generaties auto’s eruit zullen zien. Constructeurs zullen wagens moeten ontwikkelen met een zintuiglijk bewustzijn – waardoor zij kunnen anticiperen op complexe verkeerssituaties, en in staat zijn te interageren met elkaar en hun omgeving. Die vereisten moeten natuurlijk worden vertaald naar de onderliggende chiptechnologie. 

Auto’s met een zintuiglijk bewustzijn 

Een eerste grote uitdaging in de strijd tegen verkeersslachtoffers is het creëren van auto’s met een zintuiglijk bewustzijn die nog beter kunnen inschatten wat er zich afspeelt – zowel rondom hen, als aan boord.

Vandaag al worden op dat vlak belangrijke stappen gezet, met de ontwikkeling van een nieuwe generatie sensoren die niet alleen accurater zijn, maar ook kostenefficiënter – en dat gekoppeld aan een lager energieverbruik. Daarnaast moeten we kunnen beschikken over sensor(fusie)systemen die gebruik maken van een combinatie van radar-, lidar-, en camerasensoren. Samen kunnen zij een hoogwaardig 360°-beeld aanleveren van de situatie in en rond een auto, ongeacht de (weers)omstandigheden.  

Hoewel dat op het eerste gezicht allemaal logisch lijkt, is het een evolutie die gepaard gaat met een heel nieuwe manier om al die componenten te ontwerpen – waarbij het erop neerkomt hardware en software samen te ontwikkelen en te optimaliseren.

Anticiperen in plaats van observeren 

Uit schattingen van de automobielindustrie blijkt dat tegen 2030 elke auto dagelijks tien tot twaalf terabyte aan sensordata zou kunnen genereren; data die zowel in de wagen als in de cloud verwerkt moeten worden. Het zijn duizelingwekkende cijfers.  

En een aantal bedrijven wil zelfs nog een stap verder gaan. Waar rijhulpsystemen vandaag beperkt zijn tot het ‘observeren’ van hun omgeving, hebben zij het plan opgevat om oplossingen te ontwikkelen die de intenties van weggebruikers kunnen voorspellen. Denk aan fietsers die – voor zij naar links afslaan – al lichtjes van hun lijn beginnen af te wijken. Als een rijhulpsysteem zulke subtiele aanwijzingen zou kunnen capteren, zou dat auto’s toelaten om, net zoals menselijke chauffeurs, op (potentieel gevaarlijke) verkeerssituaties te anticiperen. 

Ook voor het creëren van dat soort oplossingen is er nog heel wat werk aan de winkel. Ze vereisen immers dat er nog meer data verwerkt worden. Eén van de cruciale elementen wordt dan ook de ontwikkeling van op maat gemaakte rekenchips die een nog hogere rekenkracht combineren met een verbeterde energie-efficiëntie.  

Interageren met de omgeving en met elkaar 

Auto’s opereren niet langer in een vacuüm. Hoewel hun belangrijkste veiligheidssystemen altijd moeten functioneren, zelfs wanneer een netwerkverbinding ontbreekt, zijn ze 24/7 verbonden met de wereld. Het laat hen toe om relevante sensordata te delen, zowel met andere wagens als met de verkeersinfrastructuur rondom.

Ook die continue informatie-uitwisseling past in het streven naar een veiliger verkeer. Zo kunnen chauffeurs er bijvoorbeeld attent op worden gemaakt dat hulpdiensten hun richting uitkomen, en dat ze de weg moeten vrijmaken. De goede werking van dat soort toepassingen is natuurlijk sterk afhankelijk van een stabiele draadloze netwerkverbinding. Autoconstructeurs verwachten wat dat betreft erg veel van 5G- en 6G-technologie. De chipindustrie is dan ook volop aan het experimenteren met nieuwe halfgeleidermaterialen die chips op termijn zullen toelaten om efficiënt en kosteneffectief te functioneren bij hogere (6G)-frequenties. 

Focus op energie-efficiëntie 

Het thema van de energie-efficiëntie werd al een paar keer aangehaald, en dat is niet toevallig. De groeiende energiebehoefte van de steeds complexere en krachtigere (chip)technologie in onze auto’s staat immers volledig haaks op de beperkte batterijcapaciteit van elektrische voertuigen. Anders gezegd: wat ben je met een slimme, veilige wagen als je er slechts een paar tientallen kilometers mee kan rijden tot de volgende oplaadbeurt? Hun energieverbruik (en dat van de onderliggende chipsystemen) moet dus drastisch naar beneden. Het is dan ook een onderwerp dat helemaal bovenaan de agenda van de chipindustrie staat. 

De weg vooruit

Welke lessen kunnen we hieruit nu trekken? Eén ding is zeker: de opdracht voor autobouwers is niet min. Niet alleen ligt de ontwikkeling van energiezuinige, elektrische wagens op hun bord; er wordt ook van hen verwacht dat zij auto’s bouwen die ambitieuze verkeersveiligheidsprogramma’s zoals ‘Vision Zero’ in de praktijk kunnen brengen. Het is voor de automobielindustrie een uitdaging zonder voorgaande.

Tegelijk schuilt daarin ook een gigantische opportuniteit. Het moet autoconstructeurs ertoe aanzetten om zelf meer het voortouw te nemen. Zij kunnen zich niet langer veroorloven om te wachten tot de chipindustrie haar strategische keuzes gemaakt heeft, maar moeten zelf meebepalen hoe de volgende generaties microchips eruit zullen zien.

De hele sector zal dus op zoek moeten gaan naar nieuwe evenwichten. Elk radertje in het automotive-ecosysteem investeert daarbij in zijn eigen sterktes, maar alleen door samen te werken en de sterktes van iedere partner samen te brengen, is een versnelde innovatie mogelijk. Enkel zo zal het ecosysteem erin slagen de wagens op de markt te brengen die consumenten voor ogen hebben.