自動駕駛的終極目標,是將人類從枯燥無味的駕駛席上拯救出來,“羅馬”的坐落是毫無爭議的。高效率的城市交通和更富野心的智慧城市,不過是附帶效應。在自動駕駛部署的初期,在有人和無人駕駛工具混行階段,可能帶來更嚴重的擁堵和混亂,但幾乎沒有人懷疑自動駕駛商業化的前景。
對于有多少條道路通向“羅馬”,則存在巨大的爭議。自動駕駛技術路徑并非是“扁平”的,它更像一個多棱鏡,從不同的角度看上去,呈現出不同的景象和局面。
多棱鏡的幾個面
如果按照算法調度來區分,分為本地智能派和車聯網調度派。事實上,解決了V2X通訊后,云端和車際都能發出“建議”指令,減輕本地決策的壓力,而非完全替代本地智能。
不過,由于車聯網的漫長產業鏈,在未來是巨大的財富,在如今則是沉重的負擔。目前所有的科技公司和車企,都不想將希望寄托在芯片制造商、設備制造商、通訊運營商身上。他們不約而同地發展本地智能,試圖獨立解決所有技術上的難題。但車聯網一旦投入實際部署,哪怕在早期階段。在本地智能上碰了釘子的公司,又將會熱烈追捧V2X大法。因此,這兩派在未來某個階段,將會合流。
這樣看來,目前所有的科技公司和車企,都屬于本地智能派,車聯網派尚未誕生。
有人提出按照感知技術來區分技術路線。
純機器視覺方案,以以色列Mobileye公司提供的系統為代表。特斯拉在2016年因為某些原因,不再與該公司合作。在輿論看來,純機器視覺受到光線和天氣的嚴格限制,有天然缺陷。Mobileye公司后來推出的產品,除了攝像頭,也采用了其他傳感器。
譬如使用毫米波雷達 + 超聲波雷達 + 攝像頭,這是特斯拉在與Mobileye分手后所使用的典型方案。該方案的好處在于,只需要較少的計算資源和廉價的感知系統,就可以評估環境,代價是精度不高。
而谷歌、優步為代表的企業則使用雷達、攝像頭和激光雷達(Lidar)傳感器。64階掃描雷達價格昂貴,但看的遠,適合高速駕駛。谷歌正在努力降低其成本。作為替代方案的固態激光雷達,被優步采用,缺點是視角受限,需要多裝幾個。而且,為了確保安全,優步也同樣配置了掃描激光雷達。
有算法專家認為,激光雷達的使用屬于矯枉過正。廉價方案并不成為實現高等級自動駕駛的障礙。
車企和科技公司的分歧
如果按照SAE International的分類標準,自動駕駛被分為L0~L5共6個級別。L0級是人工駕駛,L4級和L5級均為“全自動駕駛”(即常說的無人駕駛),區別在于,前者適用大部分工況,在極少數情況下,需要人工干預;后者則適用所有工況,實現徹底的無人駕駛,即傳說中的“羅馬”。
在這里,科技企業和車企產生了嚴重分歧。車企擁有積累數十年的重工業資產,它們既是財富,也是負擔。即便技術上允許,車企也絕不希望一步到位部署L4、L5級自動駕駛系統。如果這樣的話,整個人類就不再需要如此之多的車輛,甚至不需要私人擁有車輛。汽車產業被摧毀的結果是,幾乎只有很少的廠家能活下來。因此,循著自動駕駛進化的臺階,逐級上升,漸進式推進技術。在每一個臺階停留得足夠久,攫取到足夠的利益,成為車企自動駕駛共同的戰略,無論“戰略”被打扮成什么樣。
這些車企從自動剎車、定速巡航、acc巡航、方向控制,最終實現完全無人駕駛(無方向盤、無油門剎車)。?特斯拉走在自動駕駛部署的前列(盡管它出于責任規避自稱輔助駕駛)。
通用、奔馳、奧迪和福特,都測試了自動駕駛系統,甚至是加州自動駕駛測試名單上的常客,但它們都沒有足夠的動力和勇氣投入實際部署。它們在高端車型上應用的某些功能——擁堵自動跟車、車道保持等,具備自動駕駛的某些特征,同時仍以人工駕駛為主。
而谷歌旗下的Waymo,實際上將汽車視為自學習、能行走的機器人。通過模擬駕駛員的大腦完成自動駕駛。科技公司都希望繞過輔助駕駛,直接系統介入,取代人類,實現無人駕駛。剛剛遭遇重大挫折的優步,也基于這種設計,在亞利桑那州進行路測。
雖然科技公司企圖一步到位,他們實現自動駕駛算法路徑不同。
谷歌是最早將神經網絡用于自動駕駛的公司。車載計算機用于確定具體場景,并在成千上萬個決策可能中遴選出最佳的那一個。然而,網絡的復雜性質,可能使得人類難以理解系統做出某些決定的邏輯。作為改進,谷歌工程師們將神經網絡與基于規則的編程方法相結合,特定場景將被引入“獨立進程”。而通過“模式”學習,可以更好地模擬人類駕駛行為。基于統計推理模型的混合算法,是谷歌目前所應用算法路線。
相比而言,“基于規則的決策”系統,需要窮盡所有可能的場景,并事先對決策系統編程。雖然這樣一來不再要求系統具有自學習能力,但使用場景受到限制。該算法只用于園區自動駕駛等固定場景。
測試與訓練
按照美國2013-2015年的統計,每1億英里造成1.09起交通死亡事故(中國情況要糟糕得多,死亡數據比美國高一個數量級)。為了體現相對人類的優勢,自動駕駛測試里程達到數十億英里,才有說服力。如果都采用實際測試,需要組織數百輛車的龐大車隊,24小時運行,經歷十年以上的時間才能積累3億英里數據。
為了壓縮測試進程,Waymo采用實測+虛擬測試結合的方式。前者數百萬英里,而后者在數月時間內可以輕易1億英里。后者用算法控制虛擬車輛,應對各種虛擬場景,以檢驗其決策是否適當。這其實是一種混合測試。
而特斯拉獨辟蹊徑,采用“影子測試”。每一輛出售的特斯拉車輛,在后臺都有“影子駕駛”模式,在實際路況下虛擬決策,然后將數據上傳服務器,用于事后分析。這相當于所有特斯拉車主幫助公司測試。
特斯拉則認為,實際路況下虛擬駕駛,就可以使系統自主學習,直至進化到L4級自動駕駛階段。這涉及到實際駕駛是否是必須的問題。當然,作為補充,馬斯克承諾特斯拉將進行橫穿全美自動駕駛測試(其中包含越野路況)。他承認,目前量產車內制代碼無法做到跨州自動駕駛。為了橫跨兩洋,必須要敲很多的“自定義代碼”,而且只能針對橫穿美國線路。特斯拉沒有考慮到各州自動駕駛法律不同的障礙。
而豐田成立的“豐田研究院先進開發公司”,則采用了“變種影子測試”。他們計劃在量產車上安裝廉價傳感器,在重復路線下的低精度數據,可以提煉出高精度地圖數據。該做法可以輕易轉換為自動駕駛系統的測試方法。不過,豐田的計劃仍停留在紙上。
雖然技術路線不同,但終極目標早就出現在地平線上。硬件方面的創新提供了自動駕駛所需的“算力”。但軟件仍然是障礙。自動駕駛車輛仍然必須學習與其他車輛“協商”駕駛方式,這是令研究人員殫精竭慮的博弈難題。不僅需要大量前期開發,還需要長期測試和驗證。
最近優步的事故提示了自動駕駛系統面臨的復雜局面。在系統無法應付的時候,如何選擇最小風險的方式退出,需要設立安全機制,避免惡性事故。全面引入自動駕駛系統仍需要漫長的時間,可能長達10年以上,遠遠超過科技公司和車企預定商業部署的時間。
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