過去幾十年自動駕駛的概念常常伴隨飛行汽車出現在各種科幻作品中,銀翼殺手、回到未來、最終幻想等。目前汽車的上天夢還遙遙無期,但自動駕駛卻已初見雛形。
自動駕駛汽車(無人駕駛)是一種利用傳感器,攝像頭,雷達等部件感知環境,并由AI 做出判斷和駕駛操作,無需人類駕駛員干預就能行駛的汽車。在發展自動駕駛的道路上,有很多的阻礙也有很多的希望。
我國工信部發布的《汽車駕駛自動化分級》將駕駛的自動化分為 6 個級別:
0 級(應急輔助):自動駕駛系統不能控制汽車轉向或加減速,但是具備一定的路況識別和反應能力。例如碰撞預警(FCW)、車道偏離預警(LDW)等。
1 級(部分駕駛輔助):與 0 級自動駕駛不同之處在于,1 級自動駕駛的自動化系統能夠在人類駕駛員的協助下,對車輛的方向或加減速進行控制。換言之,1級自動駕駛可具備自適應巡航(ACC)或者車道保持輔助(LKA)。
2 級(組合駕駛輔助):車輛本身能夠控制汽車的轉向和加減速運動。在故障時,人類駕駛員將負責執行汽車的駕駛任務。和1級相比,2級自動駕駛將擁有集成式巡航輔助(ICC),并同時具備自適應巡航控制功能和車道保持輔助功能。
3 級(有條件自動駕駛):車輛本身就能完成轉向和加減速,以及路況探測和反應的任務。駕駛員需要在系統失效或者超過工作條件時對故障汽車進行接管。由此,屬于3 級自動駕駛的汽車將有條件實現交通擁堵輔助(TJP)功能。
4 級(高度自動駕駛):4 級自動駕駛汽車仍屬于有限制條件的自動駕駛,但是汽車的方向和加減速控制,路況觀測和反應,以及汽車故障時的接管任務都能夠由自動駕駛系統完成,不需要人類參與。而按照這一界定,目前消費級自動駕駛技術就處于這個階段。
5 級(完全自動駕駛):5級自動駕駛汽車和 4 級自動駕駛汽車能夠實現的基本功能相同,但 5 級自動駕駛汽車不再有運行條件的限制(商業和法規因素等限制除外),可以在傳統汽車行駛的任何地方行駛,同時自動駕駛系統能夠獨立完成所有的操作和決策。
我國的分級制度和國際汽車工程學會(SAE)的標準大致相同,僅存在部分微小差異,該分級制度擬從 2021 年 1 月 1 日起實施。
攝像頭、傳感器、雷達是「AI 司機」的眼睛,通過這些感應部件自動駕駛系統才能創建周圍環境地圖。
雷達傳感器監視附近車輛的位置。攝像機檢測交通信號燈,路標,跟蹤其他車輛并尋找行人。激光雷達(光檢測和測距)傳感器從汽車周圍反射光脈沖得到距離信息,檢測道路邊緣并識別車道標記。車輪上的超聲波傳感器在停車時會檢測路緣石和其他車輛……
這些信息全部匯聚在一起,再由 AI 算法預判未來的環境變化,做出合理的駕駛動作,例如加速、制動、避障等等。
截止 2020 年,我們已經能夠買到或體驗到 4級自動駕駛車輛,但到 5 級還有非常漫長的路要走,可以說比 1-4 級加起來的難度都要大。
不過就目前的自動駕駛水平,也可以做很多事情,取代很多場景的駕駛工作。
湖南省的自動掃街車搭載了 Follow Me 自動駕駛系統的大型吸塵清掃車會自動跟在環衛工人身后。類似的系統也在歐洲國家測試用在快遞配送員的工作中。
廣州、上海、長沙、合肥等城市都在測試自動駕駛網約車服務,運營模式與傳統網約車并無差別。國外 Google 旗下的自動駕駛公司 Waymo 也在測試相似的出租車服務。
不過目前自動駕駛出租車并非完全「無人」,為了確保安全,大多數駕駛座上會配備一名「安全員」,以確保能夠在突發狀況下做出應急反應。
去年京東在武漢測試的自動配送車引起大家的關注;同年沃爾瑪在美國測試倉庫、取貨點、部分商店運送部分訂單;2016年 OTTO 的自動運貨卡車也試驗成功;18 年末德邦快遞推出的麒麟號自動駕駛卡車現在已經跑了超過 10000 公里。
另外還有菜鳥、百度、蘇寧等等企業已經在逐漸利用自動駕駛技術配送貨物。
港口倉庫每天要完成大量的貨物吞吐,借助自動駕駛技術裝卸、運輸、收貨、倉儲等物流工作,可以提高工作效率。
大大小小的科技公司都在投入自動駕駛技術,其中特斯拉的名氣相對更大,但它的技術并不一定就更好。在自動駕駛領域還有那些值得關注的公司呢?下圖是我國對自動駕駛技術有投入的知名企業。
雖然百度不是汽車生產企業,但它與 156 家汽車制造商和供應商達成了「生態伙伴關系」,其中包括福特,戴姆勒,拜仁汽車集團,北汽集團和比亞迪汽車。百度的自動駕駛技術應該是全國前列,放眼世界也能排的上號。
目前百度在全球 23 個城市擁有 300 余輛 4 級測試車,并在城市道路測試中突破了 300 萬公里。
雖然 2017 年百度總裁李彥宏在法規不完善的情況下乘坐無人駕駛汽車上北京五環被扣 3 分、罰款 200 元,但目前百度已經取得了中國最高級別的自動駕駛測試執照,意味著百度的自動駕駛汽車可以在復雜的條件下測試,包括城市道路,隧道,學校區域等。
這是 Google 旗下的自動駕駛公司,該項目已經成立 11 年。不過 Waymo 和百度一樣更專注于自動駕駛技術本身,而不是汽車。Waymo 的自動駕駛汽車主要應用于公共服務方面,并且僅在美國鳳凰城測試。目前 Waymo 的自動出租車服務乘車次數已經突破了 100,000 次。
Waymo 創下了多個行業里程碑,是目前公認的技術強者(超越同行至少一年)。
目前銷售量較好的 4 級自動駕駛私家車是特斯拉。商業落地與測試有很大差別,很難把它與其他公司比較。
特斯拉為了降低成本和售價沒有使用激光雷達,而采用更經濟的攝像頭、超聲波和毫米波雷達,特斯拉的自動駕駛技術更依賴于 AI 算法,即便這樣也取得了相當不錯的成績。
目前特斯拉的自動駕駛已經積攢了數十億公里,最快百億公里的成績。
不過特斯拉的膽大造成了一定代價,一個專門統計特斯拉事故的網站:www.tesladeaths.com 上顯示,截止發文日期,特斯拉已造成 144 人死亡,其他大大小小的交通事故還有更多。
馬斯卡聲稱特斯拉會在 2020 年發布 5 級自動駕駛汽車。
除了以上三個比較知名的公司外,通用汽車的 Cruise;大眾汽車的 Argo AI;Aurora Innovation;Aptiv 都處于前列。
目前自動駕駛技術還面臨著很多的挑戰。
自動駕駛汽車使用各種傳感器來「觀察」周圍環境。傳感器就是自動駕駛汽車的感覺器官。就和人類一樣,在惡劣的天氣,擁擠的交通,骯臟的道路,華麗的接頭廣告牌等等都會對傳感器的準確度產生負面影響。
解決方法是安裝更多更優質的傳感器。但是安裝傳感器會增加汽車的成本,例如特斯拉省去的激光雷達,一套的成本大約在幾千美元左右。
另外如果自動駕駛技術普及,傳感器之間的信號是否會相互干擾?
大多數自動駕駛汽車都使用人工智能和機器學習來處理傳感器捕獲的信息,并根據這些信息作出駕駛決策。道路中的環境千變萬化,樹枝、低洼的水坑、風吹起的垃圾袋、壞掉的 LED 廣告牌、亂跑的動物以及穿著打扮各異的人類等等。
升級傳感器只能提升識別率,決策規劃還是要落到 AI 頭上,對于開發人員來說這是永恒的挑戰。
實際上我國某些城市已經在重新設計城市景觀、基礎設施等,以便幫助自動駕駛車輛能夠更好的識別環境。
自動駕駛目前還沒有充分的完善的法律法規,這不光需要地方,國家擬定新的規則,還需要一個新的國際標準。自動駕駛汽車發生事故由誰擔責,乘客還是生產廠商?5 級自動駕駛汽車可能連方向盤都沒有,意味著在緊急情況下乘客的人身安全只能交給 AI。
因此法律完善前自動駕駛汽車不可能在道路中融入傳統汽車。
高速行駛的自動駕駛汽車被黑客入侵,將會造成難以估量的后果,在數字時代,這事情完全有可能發生。
雖然自動駕駛汽車還面臨許多挑戰,但長遠地看,新技術一定是對人有巨大好處才能被發展,被普及。
自動駕駛在便利性上有無限的優勢,乘客可以空出時間和精力來專注其他事情。老人、小孩以及身體不便人群將擁有更多獨立性。
全球每年有 124 萬人死于交通事故,造成 6000 億美金的經濟損失,其中 94% 是由于人為失誤和錯誤判斷導致。如果道路上所有車輛都采用自動駕駛,將大大減少道路車禍和道路擁堵發生。
近日的一項研究中發現自動駕駛還可以減少約 80% 的碳排放量
自動駕駛汽車還可能讓共享汽車行業起飛,美國密歇根大學交通運輸研究所研究顯示,一旦采用自動駕駛汽車,美國汽車保有量最高可能下降 43%。
不管我們是否喜歡,自動駕駛汽車正在逐漸成為現實,相信屆時人類的生活將會發生翻天覆地的變化。