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无人驾驶技术有待突破——专访北航交通科学与工程学院副院长青年长江学者田大新教授

时间:2018-8-24 11:21:16  作者:冯晓霞  来源:
内容摘要:就像人类驾驶员需要通过转向灯、变换远近灯、按喇叭等方式进行交流一样,无人驾驶汽车则需要通过路测和车载设施等群体智能间的信息互动来实现高效交流

无人驾驶技术有待突破——专访北航交通科学与工程学院副院长青年长江学者田大新教授

  何为无人驾驶汽车?研发无人驾驶汽车最大的困难是什么?无人驾驶汽车何时能实现商业运用?无人驾驶汽车是否会颠覆整个传统汽车生态?

  北航交通科学与工程学院副院长,青年长江学者田大新教授就上述问题接受了本刊记者的专访。

  《光彩》:从技术上看,什么是无人驾驶汽车?

  田大新:无人驾驶汽车其实可以视为轮式移动机器人。从原理上说,是用传感器感知路况和周边情况,然后传输到CPU,CPU根据人工智能对情况做判断,然后通知电传系统,电传系统根据信号操控机械装置,最后机械装置操控车辆做各种动作。关于无人驾驶汽车的概念,经常会出现自动驾驶汽车、智能驾驶汽车等不同的说法,但无人驾驶汽车其实就是自动驾驶汽车的最高级形态,目前尚处于初级探索阶段,为了区分无人驾驶汽车的范畴,国际自动机工程师学会将自动驾驶汽车分为5个等级。

  L1级别到L2级别是辅助驾驶,司机仍占据主导位置,可放弃部分控制权给系统管理。系统主要向司机提供基本的技术性帮助,如自适应巡航控制系统、自动紧急制动等。目前,我国多数量产车型均实现了L1到L2的辅助驾驶系统,例如车道偏离警告(LDW)、前碰预警(FCW)等。

  L3级别是部分自动驾驶,可以实现部分功能的自动化,司机和汽车系统分享控制权。汽车系统一般在没有行人、直路、封闭等相对简单的场景中实现自动驾驶,例如在高速公路上巡航,以及在大堵车的情况下紧跟前车进行无人驾驶操作。这个级别的自动驾驶,必须有方向盘和驾驶位,司机要随时待命,在自动驾驶系统退出时随时接手。

  L 4 到L 5 级别属于无人驾驶范畴。与 L3级别相比L4级别属于高度自动驾驶,它会涉及更为复杂的城区道路等环境。比如,在人车混流的路口,系统需处理信号灯,处理程序中各种时速变化、识别各种道路信号指示等应急情况。在L4级别中,最难解决的是路口场景,其次就是突发事件。L5级别则属于完全的无人驾驶,无需司机或乘客的干预,在无人协助的情况下由出发地驶向目的地。

  《光彩》:您的团队对于无人驾驶汽车的研究主要集中在哪些方面?

  田大新:目前,我们对于无人驾驶汽车技术的研究主要集中在群体智能、车联网的5G通信技术,以及信息安全保障等三方面。

  现在大部分关于无人驾驶汽车技术的研究都比较注重单体,因为无人驾驶汽车的技术体系是从军方衍生出来的,军方无人驾驶汽车侧重单体,只要车子不掉进沟里,避开敌方火力,顺利完成攻击或者侦查就可以了。但民用无人驾车汽车要想上路,车与车、车与人之间的信息交流就变得非常重要。就像驾驶员在开车时需要通过转向灯、变换远近光、按喇叭等方式与行人和其他车辆进行交流一样,无人驾驶汽车想要安全行驶,也需要通过路测设施、车载设施等来实现信息的高效交流与互动。

  通过人工智能系统完成车与车、车与路、车与行人等之间的信息交流与互动,被称为群体智能。目前针对群体智能,我们主要研究编队行驶,从仿生学的角度,借鉴鸟群和鱼群体现出来的特征,实现车队的协同控制。我们已实现了应用系统——信号灯、监控摄像头以及车载设施之间的协同开发。目前,这个系统在北京亦庄建立了一个开放路段,其核心功能就是实现路测信号灯信息和车载信息的同步互动。一方面车辆可以受信号灯的控制,绿灯加油快速通过,红灯减速停止。另一方面,可以根据路况和行驶车俩的情况控制信号灯,比如公交车通过,可以优先控制信号灯。

  5G通信行业的发展加速了车联网的快速发展,所以,车辆得到控制,通信也有了,随之而来的就是信息安全,这也是目前工信部非常关注的问题。如果没有安全的信息保障,就可能出现我们在《速度与激情8》里看到的,车辆被黑客控制,造成严重的破坏,并成为他们发动攻击的载体。此外,隐私安全也是我们关注的重点,移动互联网时代,隐私已变得岌岌可危,我们正在进行深入研究。

  《光彩》:无人驾驶汽车发展的最大难点是什么?何时能实现大规模落地?

  田大新:无人驾驶汽车发展的难点在于复杂的路况和无法预知的人类行为。首先,道路环境非常复杂。目前道路环境基本都已固定,不太可能为了实现汽车的无人驾驶而重新修适合它走的道路。比如在一些乡镇的集市中,路两边都是摊贩,中间人来人往,驾驶员在通过时都非常费劲,何况无人驾驶的汽车。

  其次,无法预测人的行为。比如下雪时,路中间雪较少,地面不容易打滑,如果道路上没车,人们大多喜欢走在路中间,在这种情况下,驾驶员开过时会减速,行人和车会相互让行,然后顺利通过,但如果是无人驾驶的汽车,遇到类似的场景,处理起来就比较麻烦。

  以目前来看,如果没有出现革新性的技术,无人驾驶汽车很难普及。

  要想全面实行无人驾驶,必须要完成道路与汽车的物联网融合,这不仅要攻克无人驾驶汽车的技术壁垒,还要实现道路的智能化。目前,我们已掌握的技术可以实现无人驾驶汽车在特定环境中运行,比如高速公路、厂区或通勤线路。关于L4级别的自动驾驶汽车何时大规模落地,大家众说纷纭,我个人的看法是还需要10多年,2030年是个比较合理的时间节点。

  《光彩》:无人驾驶汽车时代,传统整车制造商和互联网科技公司强势出击,希望成为这场汽车革命的“颠覆者”,您是如何看待的?

  田大新:无人驾驶汽车将为汽车行业带来颠覆性的革命,谁能率先获得无人驾驶汽车技术的制高点,就能获得话语权,抢占先机。

  无人驾驶汽车属于人工智能领域最具商业价值的行业,也是最具技术挑战的行业。无人驾驶技术的实现离不开高尖端的人工智能技术,在这场争夺中注重算法和技术的公司机会更大一些。未来可能会出现互联网科技企业颠覆传统整车制造企业,也有可能整车制造企业收购科技互联网公司,亦或者两者进行深度合作达到共赢,目前来看,这三种模式都有企业进行尝试。

  传统整车制造企业有资金、有生产线、有技术,唯一欠缺的就是人工智能的核心技术。传统整车制造企业依靠买车已实现了盈利,而互联网科技公司目前处于技术研发阶段,互联网科技公司想要像苹果颠覆诺基亚、摩托罗拉那样去取代整车制造商,还面临非常大的挑战。因为无人驾驶汽车的门槛非常高,不仅技术难度大,还需要雄厚的资金作支撑。一个汽车从定型到卖出去需要经过长时间的测试、调校等工序,不是研发出一两个新的软件服务就可以完成的。所以很多互联网科技公司愿与和整车制造商进行合作,比如作为中国无人驾驶汽车“国家队”的百度,它不生产车,只为所有的整车制造企业提供一个软件平台。

  另外,也有一些企业已经率先看到了无人驾驶汽车的商机,率先布局,自己开发无人驾驶系统,以特斯拉为代表。虽然目前无人驾驶汽车的技术研发还处于烧钱阶段,但亿万级别的市场潜能,让像百度、谷歌这样的互联网科技巨头愿意将钱大量的烧在无人驾驶领域。在这场高科技的角逐中,目前还无法预测无人驾驶汽车何时会出现大突破,如果不率先进行战略布局,等到产业进入爆发期后,一定会被早早的淘汰出局。

  《光彩》:如何看待我国无人驾驶行业发展中的政策因素?

  田大新:无人驾驶不仅涉及汽车产业,还涉及通讯、人工智能、大数据、高精度导航、传感器,甚至涉及城市道路规划和基础设施的重新布局,“政府无形的手”将会成为无人驾驶汽车发展背后的重要推手。国家层面的顶层设计已初具框架。2018年初,国家发改委发布了《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》。这份文件提出了中国智能汽车发展的明确时间表:预计到2020年,智能汽车新车占比达到50%,中高级别智能汽车实现市场化应用;而到2025年,出厂的新车基本实现智能化,高级别智能汽车实现规模化应用;到2035年,率先建成智能汽车强国。

  中国不少地方政府已经在为智能汽车“开绿灯”,这些地方政府热情高涨且行动迅速,北京和上海作为自动驾驶汽车的急先锋,已经先后出台路试细则。3月1日上海市政府向上汽集团、蔚来汽车发放3张路测牌照。3月22日,北京市政府向百度发放了北京市首批自动驾驶测试试验用临时号牌,共计5张。7月2日,北京市政府首次为小马智行等初创企业发放了无人驾驶路测(T3级别)牌照,即将在北京公开道路开展大规模实际道路测试。T3牌照是国内目前颁出的最高级别路测牌照——代表自动驾驶汽车具有认知与交通法遵守、路线执行、应急处置等多项综合能力。

  而更具雄心的计划来自雄安新区。雄安有可能成为第一个没有拥堵、拥有先进的智能交通管理系统、不再需要交管部门大量人力上路管理的城市,也可能成为无人驾驶汽车真正落地的第一城。作为一个新城,雄安新区拥有发展无人驾驶汽车非常好的契机,它可以规划一个相对封闭的智能道路系统。据了解,在雄安新区的道路规划中,新建的交通系统将分为好几层,其中地下二层就是专门为无人驾驶汽车行驶设计的道路系统。

  另外,雄安新区的智能交通系统,为很多研发无人驾驶汽车的企业提供了检验无人驾驶汽车成果舞台。

  百度已与雄安新区签署了战略合作协议,双方围绕新区智能交通规划,发挥百度无人驾驶生态优势,共同打造无人驾驶智能出行试点示范。

标签:2018年第8期 
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