自动驾驶:梦想已经照进现实?
大數(shù)據(jù)(ID:hzdashuju)在長假期間
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導(dǎo)讀:?自動駕駛是一個美麗的夢想,因為它會帶來一場前所未有的智能交通革命。而自動駕駛,又何其艱難。
在自動駕駛領(lǐng)域內(nèi),一場前所未有的收購大潮掀起。科技巨頭和汽車大鱷爭先恐后下注,宛如一場世紀(jì)豪賭。
有樂觀預(yù)測,到2020年自動駕駛或智能輔助駕駛的汽車將達(dá)1億臺,而到2025年,自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超萬億美元。全球汽車保有量超過10億臺,是AI技術(shù)最大的應(yīng)用場景,自動駕駛汽車,是人類的偉大夢想。
作者:陳宗周
本文摘編自《AI傳奇:人工智能通俗史》,如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系我們
01 自動駕駛概念與無人車歷史
自動駕駛涉及到到無人車,無人車和無人機一樣,也是屬于AI領(lǐng)域的一大類移動機器人。自動駕駛和無人車的相關(guān)概念非常混亂,智能駕駛、自動駕駛、無人駕駛這些名詞常常糾纏在一起。
國際汽車工程師協(xié)會(SAE International,前身為汽車工程師協(xié)會)定義了自動駕駛從0級到5級的6個級別。分別為無自動化駕駛、輔助駕駛、部分自動化駕駛、有條件自動化駕駛、高度自動化駕駛、全自動化駕駛,6個級別一般簡稱為L0-L5級。
L1到L3級雖然也可以稱為智能駕駛,卻需要人來處理行駛過程中的情況,不是完全意義上的自動駕駛,更不能稱為無人駕駛。
L4級智能駕駛中,汽車可自行處理所有行駛相關(guān)任務(wù),但嚴(yán)格限定在封閉停車場或高速專用車道等特定場景,這時可以說是自動駕駛,或者說特定場景的無人駕駛。
L5級是完全自動化的汽車,才可以稱為無人駕駛,無人駕駛汽車即無人車。由此可見,智能駕駛概念涵蓋很寬,自動駕駛標(biāo)準(zhǔn)很高,而無人駕駛標(biāo)準(zhǔn)最高,是頂級目標(biāo)。
雖然無人駕駛車有如此高的標(biāo)準(zhǔn)要求,但無人車的研究歷史卻非常久遠(yuǎn)。1921年在無線電雜志中就報道過無線電遙控車輛。在第二次世界大戰(zhàn)中,蘇聯(lián)的無線電遙控坦克曾投入對芬蘭和德國的實戰(zhàn)。而英國和德國在二戰(zhàn)中同樣開發(fā)過無線電遙控坦克和其他無人車輛。
上世紀(jì)60年代,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)資助的AI項目中,就有移動機器人Shakey,目標(biāo)是自主或半自主機器人。Shakey是一個有輪子的平臺,裝有電視攝像機、傳感器和計算機來完成導(dǎo)航等任務(wù),在當(dāng)時已經(jīng)是很先進的無人車了。
在20世紀(jì),全球無人車研究項目都主要用于軍事,DARPA一直在大規(guī)模資助自主陸地車輛(ALV ,即AutonomousLandVehicle)的研究。
02 伊拉克戰(zhàn)場引發(fā)的無人車挑戰(zhàn)賽
進入21世紀(jì),發(fā)生了一件對無人駕駛車輛發(fā)展起了很大促進作用的大事,讓無人車研究迅速從軍用擴展到民用。那些年,許多駐伊拉克美軍士兵死于路邊炸彈,軍方對使用智能無人車的需求越來越迫切。
而直到2002年,由軍方資助的無人車研制項目已進行了十多年,卻只造出幾臺又笨又慢的樣車,令人大失所望。
于是在這一年, DARPA決定另辟蹊徑,舉辦一項獎金為100萬美元的公開競賽,吸引更多的團隊投入研究。2003年2月,DARPA局長安東尼·泰瑟爾(Anthony? Tether)高調(diào)宣布,將于2004年3月在內(nèi)華達(dá)州莫哈維沙漠舉行首屆智能車挑戰(zhàn)大賽(Grand Challenge)。比賽如期舉行,卻沒有一輛智能車跑完全程。
第二年情況大變。DARPA把2005年第二屆挑戰(zhàn)賽獎金翻番,提升到200萬美元。重賞之下必有勇夫,這一年有五輛無人車跑完全程,斯坦福大學(xué)的斯坦利(Stanley)無人車奪得桂冠,研發(fā)負(fù)責(zé)人和領(lǐng)隊是該校AI實驗室主任塞巴斯蒂安·特隆(Sebastian Thrun)。
這位硅谷傳奇人物,是德國出生、高中時代就自己編制魔方程序的天才,他與許多著名機器人有關(guān)。
1997年他開發(fā)的世界上第一個機器人導(dǎo)游,出現(xiàn)在波恩的德意志博物館。而1998年,他的另一臺機器人導(dǎo)游“米勒娃”,又在華盛頓的史密森國家歷史博物館迎賓。2002年,他的護理機器人在匹茲堡附近的療養(yǎng)院里服務(wù)。由于在AI和機器人領(lǐng)域成就顯著,他39歲就當(dāng)選美國工程院院士。
競賽結(jié)束后,斯坦利無人車也被送到史密森國家歷史博物館,這次是在“路上的機器人”永久展區(qū)的中心位置展出,以紀(jì)念它翻開了自動駕駛歷史新的一頁。
這場競賽的結(jié)果意義重大。泰瑟爾指出,智能車挑戰(zhàn)賽不僅在于打造出軍方可馬上投入批量生產(chǎn)的智能車,還要激勵眾多工程設(shè)計高手對智能車開發(fā)過程中遇到的一系列難題進行攻關(guān)研究。
他還說,我們要做的事情,是讓那些以技術(shù)為由否定智能車可行性的種種說法不攻自破。今后,讓人再也不敢說這是做不到的。
03 民用研究趁勢而上
泰瑟爾是對的,智能無人車開放性研究不但加速了軍用無人車發(fā)展進程,還促進相關(guān)技術(shù)大步走向民用。特隆聲稱:“這個領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿@人。自控車輛的重要意義將不亞于互聯(lián)網(wǎng)。” 特隆后來身體力行,加入谷歌公司領(lǐng)導(dǎo)無人車研發(fā)團隊。
競賽提供的212.4公里賽道,有急彎、隧道、路口,還有山路,具有很強的實用性。而競賽中無人車使用的高精度差分GPS、激光傳感器、立體攝像、環(huán)境感知視覺系統(tǒng)等裝備與技術(shù),都是無人車民用進一步研發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)。沿這樣的方向,無人車快速從軍用走向民用。
谷歌公司動作很快,2009年靜悄悄地啟動了自動駕駛項目,研發(fā)團隊領(lǐng)軍人物正是塞巴斯蒂安·特隆。在他的領(lǐng)導(dǎo)下,項目進展順利,到2010年,谷歌的自動車已經(jīng)經(jīng)過了14萬英里的測試。
2012年4月,谷歌公布了自己的自動車,命名為10100 ,這正是google這個單詞的詞源。 2012年5月,在美國內(nèi)華達(dá)州允許自動車上路3個月后,谷歌的自動車得到合法車牌,為了警示,自動車車牌為紅色。2014年12月,谷歌宣布完成了第一輛無人車原型,和以前用現(xiàn)有汽車改裝不同,這是一輛從設(shè)計到制造都從無人駕駛出發(fā)的全功能無人車。
谷歌無人車起步很早,但商業(yè)化進程卻非常緩慢,2016年12月無人駕駛部門才獨立,建立名為Waymo的子公司。
而到今天,谷歌的無人車已經(jīng)測試了超過百萬英里,但卻一直有人在車上跟隨,隨時準(zhǔn)備有異常情況時接管汽車駕駛。這實際上還處于SAE自動駕駛分級的L3級,即有條件自動化駕駛,嚴(yán)格說來還不算無人車。即便這樣,2016年谷歌的無人車在公司附近的山景城還是發(fā)生了一起與貨車相撞的事故,給谷歌無人車前景蒙上陰影。
谷歌公司僅僅是無人車的積極推進者之一,自動駕駛的風(fēng)潮早已席卷全球。2017年5月17日,美國著名風(fēng)投數(shù)據(jù)公司CB Insights發(fā)布了最新的自動駕駛企業(yè)名單,正在開發(fā)上路自動駕駛汽車技術(shù)的有影響企業(yè),由2015年的25家、2016年的33家,增加到2017年的44家。
這份名單中,既有谷歌、微軟、蘋果、百度、華為、三星、英偉達(dá)、英特爾等知名IT企業(yè);更有豐田、大眾、通用、福特、寶馬、奔馳、奧迪、日產(chǎn)、本田、沃爾沃等汽車巨頭;還有優(yōu)步(Uber)、滴滴這樣新興的網(wǎng)約車服務(wù)公司。重要的零部件提供商、卡車和巴士廠商也都擠進這份自動駕駛企業(yè)名單。給人印象是該來的都來了,一個也不差,誰也不愿意錯過自動駕駛這塊巨大蛋糕。
豐田的態(tài)度最耐人尋味。2014年豐田曾經(jīng)聲明,因為安全理由不會開發(fā)無人駕駛汽車。話音剛落不久,一年后的2015年,豐田迅速轉(zhuǎn)向,宣布在無人駕駛研究上投入10億美元預(yù)算。豐田怎么敢錯過這場世紀(jì)盛宴?
傳統(tǒng)汽車巨頭們相對比較謹(jǐn)慎務(wù)實,都把無人駕駛汽車的上路時間放在2020年以后。
04 狂人馬斯克來了
在自動駕駛商用上一馬當(dāng)先的,是特斯拉這樣的汽車行業(yè)新秀。硅谷狂人伊隆·馬斯克(Elon Musk)締造的純電動汽車生產(chǎn)商特斯拉,盡管是汽車行業(yè)的后來者,2008年才推出第一款純電動車,但卻一登臺就引領(lǐng)風(fēng)潮。
馬斯克是一位敢想敢干的創(chuàng)業(yè)家,甚至說是一位狂人,他敢于大膽夢想并一步步實現(xiàn)夢想。他給自己設(shè)定的目標(biāo)是2017年底研發(fā)出能夠從洛杉磯自動行駛到紐約的無人駕駛汽車。
事實上,特斯拉的自動駕駛輔助系統(tǒng)Autopilot從2015年已投入商用,到現(xiàn)在已經(jīng)裝備在十幾萬特斯拉電動車上,很快會擴展到數(shù)十萬輛,計劃裝入每一臺特斯拉新車中。Autopilot的意思是自動駕駛儀。特斯拉激進地把自動駕駛輔助系統(tǒng)命名為Autopilot,吃了不小苦頭。
2016年5月7日,美國佛羅里達(dá)州的前海豹突擊隊隊員約書亞·布朗(Joshua Brown)駕駛特斯拉Model S電動車,超速撞向垂直橫穿高速的白色拖掛卡車,當(dāng)即死亡。
當(dāng)時,汽車正處于Autopilot自動駕駛模式。由于布朗先生是名人,又上傳視頻大力宣傳過Autopilot系統(tǒng),這次奪命事故引起很大關(guān)注。雖然最后交通安全管理部門認(rèn)定主要責(zé)任是駕駛員,但Autopilot的安全性引起廣泛質(zhì)疑。
使用特斯拉Autopilot車毀人亡的惡性事故其實更早在中國發(fā)生,2016年1月20日在京港澳高速河北邯鄲段,特斯拉Model S撞上正在作業(yè)的道路清掃車,交警判定死者高雅寧負(fù)事故主要責(zé)任,當(dāng)時汽車也處于Autopilot自動駕駛模式,駕駛員同樣放棄了對汽車的操控。死者家屬起訴特斯拉索賠1萬元,理由是特斯拉營銷過程中存在誤導(dǎo)。
這次事故2016年9月14日由央視曝光后,特斯拉中國官網(wǎng)上刪除了“自動駕駛”、“無人駕駛”等用詞,改稱“Autopilot 自動輔助駕駛”。
對特斯拉汽車一系列事故的分析發(fā)現(xiàn),事故的主要責(zé)任人都在駕駛員。但特斯拉對Autopilot的介紹與宣傳,客觀上放任駕駛員在使用Autopilot時雙手離開方向盤,把汽車完全交由Autopilot操控,使得發(fā)生意外情況時駕駛員也不及時接管。
現(xiàn)在特斯拉對Autopilot軟件進行了重大調(diào)整,即使在自動駕駛模式下,駕駛員也需要雙手緊握方向盤。當(dāng)駕駛員的雙手離開方向盤幾秒鐘后,系統(tǒng)便會自動報警;如果警告被忽視的話,Autopilot將自動退出,只有汽車熄火重啟后,系統(tǒng)才能重新被激活。
讓駕駛員徹底解放雙手,在今天看來還很遙遠(yuǎn)。
馬斯克仍然堅持認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)完全滿足無人駕駛要求,2019年可以實現(xiàn)完全自動駕駛,10-15年內(nèi),大部分正在使用的轎車、卡車都會被自動駕駛車替換。但是,他的這些預(yù)言,需要經(jīng)過未來實踐考驗。
05 不同的聲音——無人駕駛還需60年
與馬斯克的樂觀預(yù)言相比,認(rèn)為無人駕駛還需走過漫漫長路的也大有人在,史蒂文·施多福 (Steven E Shladover)就是一位。《環(huán)球科學(xué)》雜志曾經(jīng)在2015年刊載過這位麻省理工學(xué)院博士、智能交通專家的文章《無人駕駛還需60年》,他對無人駕駛的未來持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。
他預(yù)言,要達(dá)到SAE的L5級標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)全工況條件下的完全自主無人駕駛,要等到2075年,即使提前,也不會太早。
這樣的預(yù)言,可能為滾燙的自動駕駛熱潮澆下一桶冰水,但同樣值得認(rèn)真思考。在AI領(lǐng)域中,無人車涉及的技術(shù)要比無人機復(fù)雜很多。
僅以軟件來說,在開發(fā)新型商用或軍用飛機時,軟件開發(fā)和調(diào)試驗證,要占去很大一部分費用。但是,飛機上使用的軟件卻遠(yuǎn)不如汽車自動駕駛系統(tǒng)那么復(fù)雜。
設(shè)計飛機自動駕駛系統(tǒng)時,不需要特別考慮飛行過程中,附近飛機的精確速度和位置,因為距離太遠(yuǎn),總有足夠的時間作出反應(yīng)。飛機在飛行中,系統(tǒng)常常可以在指令下達(dá)數(shù)十秒后才制定出適宜的執(zhí)行方案。
而無人駕駛的汽車,行駛路途中前后都有很多車輛,可能出現(xiàn)突然闖入視野的障礙物,隨時面臨突發(fā)情況。
任何情況下,汽車的自動駕駛系統(tǒng)都需要在幾微秒之內(nèi)做出決策,與飛機上使用的系統(tǒng)相比,汽車自動駕駛系統(tǒng)復(fù)雜度高幾個數(shù)量級。而且,汽車自動駕駛系統(tǒng)軟件的安全性,同樣需要長時間驗證。
自動駕駛汽車的數(shù)據(jù)采集和處理,也是一項挑戰(zhàn)性的工作。自動駕駛汽車配置大量的傳感器。除了感知車況如水溫、燃油、發(fā)動機參數(shù)、速度等傳統(tǒng)傳感器,還有感知周圍環(huán)境的攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等,用來探測道路邊界和車道標(biāo)線、識別交通標(biāo)志和紅綠燈,探測和識別遠(yuǎn)近障礙物和行人;有感知位置的陀螺儀、GPS等,來精確定位和判斷行駛路線,進行正確導(dǎo)航;還有車內(nèi)人機交互的語音感知和識別設(shè)備等等。
如果到了無人駕駛階段,這些傳感器采集的數(shù)據(jù)有多大呢?大數(shù)據(jù)分析師馮·里吉門納姆(van Rijmenam)指出,無人駕駛汽車上的大量傳感器,每秒鐘可生成1GB的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)中很多都需要實時處理,以保證行駛安全。
這對無人車的處理硬件和算法都提出很高要求,處理功能強大的高智能深度學(xué)習(xí)芯片和各種復(fù)雜的算法已經(jīng)開始應(yīng)用在自動和無人駕駛汽車中。一臺無人車,可以看成是一套高度復(fù)雜、集AI技術(shù)大成的移動智能系統(tǒng)。
無人駕駛涉及的問題遠(yuǎn)不止這些,交通基礎(chǔ)設(shè)施的智能化;以及相關(guān)法律的健全和完善、管理制度的進步、人們觀念和認(rèn)識變化等等非技術(shù)層面的社會因素,這些,都會決定無人駕駛進程的快慢。
現(xiàn)在的自動駕駛風(fēng)潮,必將很快會帶來汽車行業(yè)一輪脫胎換骨的智能升級,但完全自主的無人駕駛,還在遠(yuǎn)方。
06 無人車暢想曲
自動駕駛是一個美麗的夢想,它將發(fā)動一場前所未有的智能交通革命。今天困擾人類的交通傷害、道路擁堵、能源浪費、環(huán)境污染等棘手問題,都可能因為自動駕駛迎刃而解。
自動駕駛夢想的實現(xiàn)雖然十分艱難,但正在循序漸進地一步步前行。在這一歷程中,AI扮演越來越重要的角色, AI研究方面基礎(chǔ)深厚的IT科技巨頭們紛紛進入自動駕駛領(lǐng)域,原因就在于此。
暢想一下未來吧:在任何地方,無人出租車會在需要時自動來到身邊;無人卡車排著隊自動運輸貨物;車庫和停車場會減少,因為無人車會自動精確泊車,不需要在停車位開門上下客人,車位面積會縮小;甚至汽車也會減少,因為無人車會不知疲倦地日夜自動行駛,汽車的利用率和共享程度會大幅提高……
那一天會有多遠(yuǎn)?也許,AI能夠回答。?
關(guān)于作者:陳宗周,科學(xué)作家。他的《WPS之謎》《軟件輝煌》《PC機十年》《跨越電腦時空》《新工業(yè)革命》《愛因斯坦投下的石子》等作品或?qū)谟休^大影響。他也是《電腦報》《知識經(jīng)濟》《環(huán)球科學(xué)》、天極網(wǎng)等多家知名科技媒體創(chuàng)辦人,現(xiàn)任《環(huán)球科學(xué)》雜志總編。?
本文摘編自《AI傳奇:人工智能通俗史》,經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。
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總結(jié)
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