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在这条路上中国已经落后了100年,但或许是时候超车了
送交者: Michaelliu888[♂☆★★铁面钟馗★★☆♂] 于 2019-04-20 11:17 已读 551 次  

Michaelliu888的个人频道

原创: 袁岚峰  风云之声                                                                                      6park.com


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提到自动驾驶,人们经常把它理解成汽车自己开,不需要人工操作。这个领域的名称,也有自动驾驶、无人驾驶、汽车自动化、无人汽车等多种说法,混成一锅粥。 6park.com

但如果严格地说,无人驾驶只是自动驾驶的高级阶段,目前还没有一款向公众出售的量产车达到了这样的水平。而很多已经在实用的辅助驾驶装置,倒可以归入自动驾驶。你应该把自动驾驶理解为一个渐进的过程,从完全没有自动化到完全的自动化。 6park.com

将来的汽车,可能绝大部分都带有各种程度的自动驾驶功能。大家无论是对技术本身感兴趣,还是仅仅为了买车的时候知道自己在买什么,了解这个领域都是很有意义的。 6park.com

首先应该知道,自动驾驶是有国际标准的。制定这个标准的组织,叫做国际自动机工程师学会(SAE international,SAE是Society of Automotive Engineers的缩写)。 6park.com

你也许会感到自动机这个名称很特别。其实这个学会最初叫做美国汽车工程师学会,后来有一位会员Elmer Sperry发明了“automotive”这个词(http://www.sae.org.cn/about/history),分别取自希腊语 autos(自己)和拉丁语 motivus(运动),代表任何形式的可自行提供动力的机械装置(即自动机)。学会由此从汽车工程师升级为自动机工程师,从美国升级为国际,现在在全世界都有重要影响。
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自动驾驶分级 6park.com

国际自动机工程师学会把自动驾驶分为了六个级别。 6park.com

最低级的L0,是完全没有自动化。即使有些警报装置,例如警告你跟前车离得太近了,只要系统不能直接操作汽车的速度或方向,都算L0。 6park.com

最高级的L5,是完全的自动化,在任何情况下都不需要人工干预。这样的车是一目了然的,因为连方向盘和脚踏板都没有,你想干预都没法干预。在严格意义上,只有这一级别的自动驾驶才能称为无人驾驶。 6park.com

最低和最高的这两个级别是容易理解的,有趣的是那四个中间级别。大多数人可能都难以分清它们,即使看过一些定义和说明,也容易搅成一团乱麻。我原来也是一脸黑人问号,做了不少调研之后(https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car#Classification),终于明白一些要点了。 6park.com

基本的一个要点是:真正的突变发生在第二级和第三级之间!哪怕你忘记了我们这期节目的大部分内容,只要记得这一点,你对自动驾驶的了解就已经超过大多数人了。 6park.com

下面,让我们来解释一下第一级到第四级的具体含义。 6park.com

第一级L1:人和系统分享对汽车的控制。系统可能控制方向,即转向,也可能控制速度,即加速或减速,但不能同时控制方向和速度。人在任何时候都要把手放在方向盘上。自适应巡航、泊车辅助和车道保持,都属于L1的典型技术。 6park.com

来出一道思考题:定速巡航属于什么级别?回答是:定速巡航属于L0,因为它不改变速度。自适应巡航跟定速巡航的区别在于,可以自动跟随前车减速和加速。 6park.com

第二级L2:系统可以完全控制汽车,也就是说,可以同时控制方向和速度。这样看来,人似乎已经可以把手离开方向盘了?回答是,只能短暂地离开几秒,喝口水什么的。第二级的自动驾驶仍然要求人一直注意观察环境,绝大部分时间把手放在方向盘上,在出现系统不能处理的情况时及时接管。 6park.com

这个提醒可不是随随便便的。自动驾驶汽车上市以来,已经出现了若干起伤亡事件,其中有不少就是因为司机过于相信所谓自动驾驶系统,走神干别的事去了,刷手机、发短信之类。 6park.com

例如,在特斯拉发生伤亡事故后,许多特斯拉用户都批评特斯拉的宣传过度夸大了自动驾驶的程度,特斯拉从此也把宣传中的“自动驾驶”改称为“自动辅助驾驶”。 6park.com

目前,公众在市场上能买到的最高级别的自动驾驶汽车就是第二级。 6park.com

第三级L3:本质的变化来了,在某些场景下,人可以把注意力移开,把驾驶任务完全交给系统。也就是说,人可以放心大胆地去刷手机,看电影等等,不过不能离开驾驶座,也不能打瞌睡。系统会预测什么时候自动驾驶状态需要结束,到时会以从声音到振动的各种形式逐渐提醒用户收回控制。你如果始终不听,那么系统会认为你已经昏迷了或者死亡了,会自动把车停下,并报警。
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开车玩手机 6park.com

某些品牌推出的新功能“交通堵塞向导”(traffic jam pilot),可以作为一个第三级的例子。这项功能使用的条件是:在堵车的高速公路上,时速低于60公里,而且高速公路有明确的起点和终点(https://www.digitaltrends.com/cars/audi-a8-traffic-jam-pilot/)。 6park.com

在这些前提下,你在堵车时就可以把驾驶完全交给汽车,自己干些其他事情。一个有趣的评论是:自动汽车的附加值,不在于它能自我驾驶,而在于当它自我驾驶的时候你能做的其他事情(The added value of an autonomous car isn’t the fact that it drives itself; it’s what you can do while it drives itself)。 6park.com

不过,各国的法律还没有允许交通堵塞向导功能上市。因此,市面上并没有第三级的自动驾驶,你能买到的最高级别还是第二级。 6park.com

第四级L4:在一些场景内,人可以把驾驶任务完全交给系统。跟第三级的区别在于,你可以去睡觉,或者离开驾驶席。也就是说,系统不把人作为应急时的安全后备,系统自己能搞定这些场景下的所有挑战。 6park.com

那么,第四级跟最高的第五级有什么区别呢?区别在于,第四级的无人驾驶只是在特定场景内实现的,例如游乐场。出了这些场景,还是需要人来开。人如果不接管的话,系统就会自动停车。而第五级要求的是,在任何合理的场景下都能驾驶,凡是人类驾驶员能到达的地方,机器都能到达。 6park.com

了解了这些理论知识,现在就可以增加一些感性认识了。 6park.com

我的朋友~王滔是威马汽车电子控制开发高级经理,不久前,他邀请我们在四川绵阳进行了一次自动驾驶的体验。 6park.com

熟悉历史的人都知道,绵阳在中国的科技史和工业史上有重要地位。我们在讲于敏和氢弹的时候,许多观众都提到了一个神奇的机构,叫做“九院”,它是中国核武器重要的研发和生产基地,九院就位于绵阳。在三线建设的时代,绵阳也是重点建设地区。现在除了核工业之外,绵阳还有很多科技设施,例如亚洲最大的风洞群。因此,绵阳有个称号“中国科技城”,这是党中央、国务院批准的中国唯一的科技城。
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风洞 6park.com

在这样的背景下,绵阳对像自动驾驶这样的新兴科技支持不支持呢?当然非常支持! 6park.com

袁老师体验自动驾驶时与王滔的对话:        6park.com

王滔:大家好,我叫王滔,从事自动驾驶工作有点时间了,非常高兴能上袁老师的节目。 6park.com

袁岚峰:技术路线能向大家介绍一下么 6park.com

王滔:整个行业有很多技术路线,有一上来就做L5,例如谷歌的Waymo我们还是从L1、L2,L3、L4,以一个比较稳健的方法实现自动驾驶,目前我们已经达到L2级别。 6park.com

命名还是要注意,我们其实叫“自动驾驶辅助” ,L3以下还是以人为主。一般是通过摄像头、毫米波雷达实现数据融合,完成这样的功能。这个时候人还是要做一个安全备份。 6park.com

袁岚峰:您刚才说的数据融合,主要是信息标准化的问题吧? 6park.com

王滔:是的,像我们雷达的数据、摄像头的数据,类型是不一样的,我们怎么把它融合起来,需要一定的算法和经验。同时,怎么让这些数据和车的其他系统,比如制动系统,VCU,怎么和谐统一,这是我们最主要工作重点。 6park.com

袁岚峰:那技术瓶颈也在这里是吧? 6park.com

王滔:是的,瓶颈的话,其实各个方面都有,还包括现有的感知器的发展,还有我们的处理系统,如果数据量大了,处理起来也非常难。只有各个系统都发展了, 融合起来才能发展我们技术发展的等级。 6park.com

感谢威马的试驾体验,让我们对第二级的自动驾驶有了感性的了解。大家可以看到,我们离完全的无人驾驶还有很远的距离,但即使是现在这L2的自动驾驶,对用户也已经是一个很大的方便了。开车会逐渐减轻负担的一面,增加乐趣的一面。 6park.com

这里我们需要再次强调,第二级自动驾驶只是对人的辅助,最终的责任还是落在人的身上。我们的试驾是专业人员操作,为了更好的演示,双手才有时脱离方向盘的,绝不意味着用户可以随便脱手。
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淘宝安全插片 6park.com

我在调研自动驾驶的资料时,看到一种所谓的“发明”,叫做“自动向导伙伴”(autopilot buddy)。这是一个有磁性的皮套子,作用是套在特斯拉汽车的方向盘上,欺骗系统,让它以为你的手一直在方向盘上,让你可以一直使用自动驾驶模式,所谓“享受自动驾驶的乐趣”(https://jalopnik.com/the-autopilot-buddy-for-your-tesla-is-insidiously-dange-1826048861)。这东西售价179美元。这令我非常愤怒,这种杀人的东西,居然还要售价?这就像那种插在安全带卡扣中的插销,欺骗系统,让它不发出安全带未系的警告,属于我最深恶痛绝的“发明”。 6park.com

令人愤怒的是,世界上怎么会有这么无耻的所谓“发明”?又怎么会有这么愚蠢的买家?这里要提醒大家,千万不要用这种欺骗系统,拿自己和别人的生命开玩笑的东西! 6park.com

第二级自动驾驶以后会怎么发展呢? 6park.com

王滔:除了车本身自己的感知,包括毫米波雷达,甚至激光雷达,视觉算法的提升,车本身的感知提高,可靠性提高。还有就是算法,车端的。有些号称达到L5的,是放一台公共机在后面,它的能耗、散热在量产车上是不允许的,还有体积。目前的运算量还是要提升,这是硬件能力。软件能力包括AI等。总之自动驾驶希望看到,人是怎么开的,自动驾驶就是怎么开的。 6park.com

此外,还有环境的,车身的地位,周围的环境,实现路径有高精度地图,还要秒级更新,定位精度,北斗民用十米,我们希望达到厘米级,还有5G,综合起来,才能达到自动驾驶。 6park.com

王滔:行业都认为是必然,但实现时间都在往后推,终极目标还是要实现无人驾驶,但细分起来还是有些差异化,最终还是需求决定。 6park.com

现在的道路、交通信号等基础设施是为了人工驾驶设计的,而对于自动驾驶来说,这些系统并不见得方便。例如,红绿灯对自动驾驶来说就不容易识别。因此,有人在研究基础设施的改造,例如用车联网和电子信号控制车辆的通行。在这些改造完成之后,交通环境对于现在的人来说可能变得面目全非,而对自动驾驶来说才获得了真正的发展空间。 6park.com

在这个过程中,许多其他领域的技术都会发挥重要作用。 6park.com

例如导航定位。我们以前说过,依靠天上的卫星,北斗和GPS的精度能够达到10米。这样的精度只能让你知道哪辆车在哪条路上,不知道在哪条车道上,对自动驾驶来说远远不够。加上地基增强系统以后,北斗有望达到厘米级的分辨率,这时就能帮上很大的忙了。 6park.com

又如5G通信。我们说过,5G有三大应用场景,其中之一叫做超高精度、超低时延,最典型的就是车联网。车为什么要联网?对人工驾驶来说,联网的好处只能说是聊胜于无。对自动驾驶来说,联网就变成自然而然的要求了。 6park.com

车联网能极大地改善汽车之间的协调,提高通行效率。例如有这样的研究(https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car#Traffic):美国的高速公路当前的通行能力是每条车道每小时2200辆车,车辆之间的距离需要有40至50米。如果汽车是自动驾驶的,通行能力可望增加到每车道每小时8200辆车。而如果这些车是完全联网的,通行能力就可望增加到每车道每小时12000辆车,车辆之间的距离减少到只有6米。 6park.com

想想看,这是怎样一副密密麻麻的景象!汽车以120公里的时速运动,间距却只有6米,如果有事,反应时间要短到什么程度?你明白为什么需要超低时延了吧?有些人认为5G没用,因为没有真正的应用场景。对此我们只能说:请以发展的观点看问题,不要刻舟求剑。 6park.com

最近工信部部长苗圩在2019博鳌亚洲论坛上说:(https://m.sohu.com/a/304465295_100160903) 6park.com

“在中国的公路上要加快推动数字化、智能化的改造。把道路的一些标识,道路的红绿灯,道路的一些管理规则,都通过智能化的改造把它固化下来。 6park.com

现在很多汽车厂研究的车要识别红绿灯,必须用颜色传感器,这个传感器是非常贵的,将来除了发红绿黄三个颜色信号之外,在信号灯之后,还可以发通讯的信号。车上用一个通讯的接受装置来识别红绿黄,进而可以在红绿灯上装上摄像头,可以看到所有的车辆路过的速度,它的驾驶习惯,这样子可以减少很多道路的堵塞,也可以很精准的释放红绿灯间隔的时间,这样子就可以使道路通畅,可以使通行的效率大大的提高。 6park.com

所以我们要发挥车路协同的这种优势,要传输这些信息,传输这些信号的话,必须要使用5G的技术。这是非常大的流量,非常大的带宽,而且需要很短的延时候,差之毫厘失之千里,所以这些技术的应用还是指日可待的。” 6park.com

由此可见,自动驾驶不是一个独立发展的技术,而是跟道路智能化、导航定位、5G、AI等技术共同组成一个生态,共同把人类推向智能时代。 6park.com

将来,如果能够实现高度的自动驾驶,那么社会效益将是巨大的。例如在安全性方面,现在大多数车祸来自人的因素,自动驾驶有可能大幅度降低事故率。有不少专家畅想,将来也许人工驾驶会被禁止或者变成奢侈品,因为不安全! 6park.com

这个话题可能引出不少伦理学的讨论,例如你是更信任人类还是更信任机器;又例如这样的经典问题:一辆来不及刹车的无人车,如果按原来的路线行驶,会压死五个被绑住的人;如果拐到另一条道上,会压死一个行人。请问该不该转向? 6park.com

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火车选择问题 6park.com

(图中的数学属于开玩笑,参见理解黎曼猜想(三)你真的相信全体自然数的和等于-1/12吗?| 袁岚峰) 6park.com

但自动驾驶现在的发展程度,还远远不到面对这种问题的时候。而且,更值得反思的是,这些是专门针对无人驾驶的问题吗?并不是吧,这些是普遍的伦理问题,即使对于人工驾驶也是一样的。还有人提议,在自动驾驶的汽车内设置一种人工智能,学习主人的价值观,在面临选择时按照他的价值观来行事。 6park.com

因此,没有必要因为这种形而上的思辨,耽误技术发展的步伐。你好歹先在技术层面上做到了无人驾驶,讨论才有价值! 6park.com

技术外的问题和思考: 6park.com

自动驾驶的研究是从什么时候开始的? 6park.com

许多人可能会回答是九十年代,或者八十年代。但实际上,最早的可以称得上自动驾驶的研究,能够追溯到1925年! 6park.com

没错,在1925年,汽车还没发明多久,人类就已经开始探索自动驾驶了。那一年,美国发明家胡迪纳(Francis P Houdina)在一辆汽车上装了一架发射天线,用天线的信号来操纵跟在后面的第二辆汽车。他在纽约街头公开展示了他的发明,一辆叫做“美国奇迹”(American Wonder)的无人驾驶汽车招摇过市,引起了公众轰动。
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American Wonder 6park.com

现在看来,在另一辆汽车的引导下实现无人驾驶,当然不是我们最感兴趣的研究方向。从1925年到现在,自动驾驶的研究路线也发生了若干次变化,许多科学家做出了重要贡献,例如人工智能的创始人之一约翰·麦肯锡(John Mc Carthy,1927 - 2011)。但最大的震撼在于:当时中国在干什么? 6park.com

John Mc Carthy 6park.com

当时中国还处于军阀混战之中,不要说研究自动驾驶了,连普通的汽车都不会研究。不要说研究了,连制造都不见得会。 6park.com

距绵阳市东2.5公里的宫乐山宝盖峰下是抗日名将宋哲元将军的墓。1937年卢沟桥事变的时候,宋哲元是华北防务的负责人,他的部队开启了八年抗战的序幕。宋哲元1940年在绵阳郁郁而终,年仅56岁。 6park.com

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宋哲元 6park.com

经过百年的艰苦奋斗,现在中国终于保证了国家安全,并且科技水平接近世界前沿了。尤其重要的是,中国人民现在普遍对新技术的态度是积极的,对未来是乐观的。积极拥抱变化,积极推动变化,就是我们对中国发展自动驾驶寄予期望的理由。 6park.com

袁岚峰:当初怎么选择这个行业的 ? 6park.com

王滔:我小时候也比较捣蛋,家里的电器也是拆了个遍,从小就喜欢自动化…… 6park.com

袁岚峰:拆了还能装回去么? 6park.com

王滔:有些可以的,有些不行。对整个电子啊、机械啊比较感兴趣,读书啊就选择了自动化专业。 6park.com

袁岚峰:自动化也有很多种,例如机器人和人工智能,您为什么选择了汽车的自动化? 6park.com

王滔:因为我喜欢车,小时候穷,很喜欢车,这个行业我喜欢的。有人说中国的汽车那么多年了,也很艰难,包括自主品牌,目前有很多困难。我看过科技袁人的节目,中国人在任何一个领域都要和最先进的国家的比。但是汽车工业,是一定要发展的,我只是从事其中很小一块,但我也是希望对中国汽车工业有所助力。 6park.com

绵阳有一些三线建设时期的老工厂。在中国全力备战的时候,它们曾被作为这个国家科技制造能力的重点储备。随着时代的变迁,有些当年辉煌的工厂逐渐发挥完了自己的作用,退出了历史舞台。 6park.com

然而发展从没有停止,新的科技企业不断涌现,改变了中国的面貌,以及我们每个人。 6park.com

最后,祝大家安全地享受自动驾驶的乐趣,祝科技工作者的努力奋斗推动人类前进

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