【導(dǎo)讀】如果說(shuō) 2016 年上半年 VR 還可以算得上一項(xiàng)備受追捧的新興技術(shù)，在 2016 年的下半年，VR 退燒后無(wú)人駕駛徹底火了。年初的特斯拉駕駛輔助致死事故將普通人的關(guān)注度吸引到了自動(dòng)駕駛這里，越來(lái)越多的傳統(tǒng)車(chē)廠、制造商和新造車(chē)運(yùn)動(dòng)中的互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛公布自家在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的進(jìn)展。
但究竟什么是自動(dòng)駕駛？自動(dòng)駕駛是通過(guò)怎樣的原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的？為什么說(shuō)自動(dòng)駕駛要想全面使用，人們所要發(fā)展的不僅僅是單獨(dú)的無(wú)人車(chē)技術(shù)？下面這些文字試圖用最簡(jiǎn)單的方式來(lái)解答這些問(wèn)題。
什么是自動(dòng)駕駛？
人們對(duì)于自動(dòng)駕駛最早的誤解，其實(shí)源于一些媒體的誤讀。很多媒體把 Autopilot 這一詞簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單拆解為“Auto”和“pilot”兩個(gè)詞匯，并將中文意思曲解為自動(dòng)駕駛。
仍然需要人類做出關(guān)鍵決策的特斯拉駕駛輔助系統(tǒng)
然而其實(shí) Autopilot 這個(gè)詞源于飛機(jī)、列車(chē)、輪船領(lǐng)域的輔助駕駛系統(tǒng)。維基百科也給這個(gè)詞做了明確的定義：
An autopilot is a system used to control the trajectory of a vehicle without constant ‘hands-on’ control by a human operator being required.
駕駛輔助是一個(gè)用來(lái)控制載具軌道而無(wú)須人工一直干預(yù)的系統(tǒng)。
這句話里面的關(guān)鍵詞其實(shí)是“constant”持續(xù)的。也就是說(shuō)，Autopilot 所代表的駕駛輔助系統(tǒng)是不需要人類持續(xù)干預(yù)的，但是仍然需要人類做出某些干預(yù)，比如關(guān)鍵性的決策等，機(jī)器只是在一旁輔助。
不需要人類駕駛員做出決策的 Uber 全自動(dòng)駕駛車(chē)
而關(guān)于我們大眾所認(rèn)知的自動(dòng)駕駛，或者說(shuō)全自動(dòng)駕駛，在維基百科中同樣也有相關(guān)的定義。我們所認(rèn)知的無(wú)人駕駛車(chē)，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該叫做“Autonomous car”。
而這一概念的定義是：
An autonomous car (driverless car, self-driving car, robotic car) is a vehicle that is capable of sensing its environment and navigating without human input.
自動(dòng)駕駛車(chē)（無(wú)人駕駛車(chē)，自駕駛車(chē)，機(jī)器人車(chē)）是能自動(dòng)感應(yīng)周?chē)h(huán)境并且無(wú)需人干預(yù)而自動(dòng)導(dǎo)航的載具。
與對(duì)于駕駛輔助的定義類似，無(wú)人駕駛車(chē)概念的關(guān)鍵支持在于無(wú)需人類干涉。也就是說(shuō)機(jī)器會(huì)自動(dòng)感知，自動(dòng)做出決策并且自動(dòng)駕駛。
Google 自動(dòng)駕駛車(chē)
所以這樣來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛究竟是什么的定義問(wèn)題就變得格外簡(jiǎn)單了。駕駛輔助和自動(dòng)駕駛，最主要的區(qū)別在于人的參與度，前者需要人參與，而后者完全不需要人參與。
如果我們只說(shuō)人的參與度的問(wèn)題，就會(huì)出現(xiàn)界定技術(shù)是否屬于自動(dòng)駕駛的禿頭悖論（究竟拔掉多少根頭發(fā)才算禿頭）。所以為了更為清晰地做出界定，美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)（SAE）和美國(guó)高速公路安全局（NHTSA）對(duì)自動(dòng)駕駛做了分級(jí)。為了讓自動(dòng)駕駛的分級(jí)更加直觀，愛(ài)范兒（微信號(hào)：ifanr）整理了這樣一張圖表：
從圖表中我們可以看出，我們所期望的全自動(dòng)駕駛車(chē)輛其實(shí)在分級(jí)上屬于 SAE 的 Level 4-5、NHTSA 的 Level 4 車(chē)型，是基本不需要人類做任何駕駛決策的。
了解了究竟什么才是自動(dòng)駕駛，我們?cè)賮?lái)看看自動(dòng)駕駛是通過(guò)什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
自動(dòng)駕駛是如何實(shí)現(xiàn)的？難點(diǎn)在哪兒？
其實(shí)單純從硬件技術(shù)層面來(lái)看，自動(dòng)駕駛的原理并不算特別復(fù)雜。用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，找一臺(tái)車(chē)子來(lái)改裝一下（電動(dòng)車(chē)比較好改一點(diǎn)且性能可控性更好），加幾個(gè)傳感器，再塞一套開(kāi)源的自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)，好，這就搞定了。
- 傳感器
傳感器是自動(dòng)駕駛車(chē)的眼睛，用于收集汽車(chē)周?chē)男畔?。歸納來(lái)看，目前主流的自動(dòng)駕駛車(chē)其實(shí)也就是使用了三種傳感器：LiDAR 激光雷達(dá)、攝像頭、和傳統(tǒng)雷達(dá)。
Velodyne 激光雷達(dá)
三種傳感器各有各的優(yōu)勢(shì)，早就運(yùn)用在車(chē)輛倒車(chē)?yán)走_(dá)上的傳統(tǒng)雷達(dá)成本相對(duì)較低，穿透性較強(qiáng)且不受雨霧等環(huán)境的影響，但弱點(diǎn)在于覆蓋范圍較小且難以對(duì)周?chē)矬w做出精準(zhǔn)的判斷。LiDAR 激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)的激光射線束，構(gòu)建出車(chē)輛周?chē)?3D 影像圖，但缺點(diǎn)是由于激光的特性，容易受到雨、塵埃、霧的影響。且最主要的，由于激光雷達(dá)加工難度比較高，產(chǎn)量小，所以售價(jià)最貴。一顆 64 線激光雷達(dá)的售價(jià)就得四五十萬(wàn)人民幣。
攝像頭同樣也是自動(dòng)駕駛車(chē)所必備的傳感器，與兩種雷達(dá)不同，攝像頭沒(méi)有任何穿透力且需要光線，用于自動(dòng)駕駛的數(shù)據(jù)是通過(guò)對(duì)攝像頭的圖樣識(shí)別得出的。不過(guò)攝像頭也是最容易受到干擾的一種自動(dòng)駕駛傳感器，且一旦獲取的圖像有誤差，對(duì)最終的識(shí)別結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生極大的影響。唯一的好處在于成本低，且目前視覺(jué)識(shí)別的方案相對(duì)來(lái)說(shuō)發(fā)展得比較成熟，做無(wú)人駕駛汽車(chē)可用的也比較多。
- 數(shù)據(jù)處理
自動(dòng)駕駛車(chē)上搭載的傳感器收集到的數(shù)據(jù)，都會(huì)被傳輸?shù)杰?chē)載電腦中進(jìn)行分析和處理，最終做出決策。對(duì)于車(chē)載電腦的技術(shù)部分我們不必多說(shuō)，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛汽車(chē)單純從原理上真的不算是什么“黑科技”，畢竟規(guī)劃路線，躲避障礙的功能目前很多掃地機(jī)器人和無(wú)人機(jī)都能實(shí)現(xiàn)。所以還是把關(guān)注的重心聚焦在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的難點(diǎn)上。
自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要收集汽車(chē)周?chē)鷶?shù)據(jù)，對(duì)信息進(jìn)行處理并最終做出決策，這整個(gè)過(guò)程與真人司機(jī)所要完成的過(guò)程幾乎毫無(wú)差異。所以訓(xùn)練自動(dòng)駕駛汽車(chē)的過(guò)程，其實(shí)就是個(gè)從菜鳥(niǎo)到老司機(jī)的過(guò)程。
在人工智能技術(shù)的訓(xùn)練上，試錯(cuò)(Trial and error) 是極為重要的方式之一，人工智能通過(guò)不斷的試錯(cuò)與糾正得到進(jìn)步。但這一方式換到了自動(dòng)駕駛上卻幾乎不可行。行車(chē)時(shí)出現(xiàn)的事故往往是我們不能接受的，只要出了意外，輕則損失數(shù)千元，重則導(dǎo)致人命傷亡。由始至終，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的關(guān)鍵絕非“能否做到”，而是“能否做好”；所以目前的自動(dòng)駕駛技術(shù)，大部份都是用來(lái)減低犯錯(cuò)機(jī)率的。
然而少量的測(cè)試則隱藏著巨大的安全隱患，根據(jù) Google 最近的資料，他們的 58 輛無(wú)人駕駛汽車(chē)合計(jì)跑了 223 萬(wàn)英里（約 338 萬(wàn)公里）才犯了一點(diǎn)小錯(cuò)，看上去出錯(cuò)的幾率微乎其微，但乘上一個(gè)極大的基數(shù)，出現(xiàn)事故的數(shù)量仍是我們不能承受的。
根據(jù)調(diào)查機(jī)構(gòu) RAND 的數(shù)據(jù)，全美汽車(chē)行駛里數(shù)約 3 兆億英里（約 4.83 兆億公里），我們假設(shè)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，每跑 223 萬(wàn)英里就會(huì)發(fā)生小錯(cuò)，那每年 3 兆億英里的話，就是一年之內(nèi)犯了超過(guò) 160 萬(wàn)次錯(cuò)誤。
還有一個(gè)重要的問(wèn)題是，自動(dòng)駕駛?cè)羰窍胍采w更多的地方，所要收集和處理的數(shù)據(jù)就會(huì)越來(lái)越多，不同的路況會(huì)給車(chē)載電腦帶來(lái)不同的處理變數(shù)。而當(dāng)人類駕駛和自動(dòng)駕駛車(chē)同時(shí)行駛在路上時(shí)，不確定性就更高了，自動(dòng)駕駛車(chē)做出決策的難度也會(huì)大大增加。
盡管目前自動(dòng)駕駛技術(shù)仍然還在發(fā)展，但已經(jīng)給了人一個(gè)足夠美好的希望，那就是經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的自動(dòng)駕駛車(chē)的駕駛技巧要比人類更好、更符合規(guī)定、反應(yīng)更快。很多目前交通系統(tǒng)上存在的頑疾也可能因?yàn)樽詣?dòng)駕駛的到來(lái)迎刃而解。
自動(dòng)駕駛能減少交通事故嗎？這必須需要整個(gè)交通生態(tài)的改變
我們可以把交通事故的問(wèn)題與交通擁堵的問(wèn)題放在一起來(lái)看，理論上來(lái)講，這兩個(gè)問(wèn)題的起因在于人類駕駛員的失誤。如果駕駛技巧更高的自動(dòng)駕駛汽車(chē)介入到交通系統(tǒng)當(dāng)中，那些人類可能出現(xiàn)的失誤將會(huì)被避免，可能出現(xiàn)的交通事故也被減少了。
然而事情并沒(méi)有像理論上看上去那么簡(jiǎn)單。我們可以做個(gè)類比，地鐵這種軌道交通，其實(shí)可以算得上是一個(gè)系統(tǒng)封閉、不容易受到干擾、高度自動(dòng)化僅有少部分依賴人類駕駛員的交通方式。然而由于各種迷之因素的干擾，比如有乘客卡在門(mén)里或者突然某一節(jié)車(chē)廂出現(xiàn)了故障，整個(gè)地鐵系統(tǒng)仍然有可能被打亂陷入癱瘓的境地，更不用說(shuō)是現(xiàn)在還沒(méi)有上路的自動(dòng)駕駛汽車(chē)了。
現(xiàn)在已經(jīng)有不少?gòu)S商公布了自家的無(wú)人車(chē)計(jì)劃，幾乎都是計(jì)劃在五六年之后讓自動(dòng)駕駛車(chē)正式上路，先從商用做起，再逐步民用。所以這么來(lái)看，自動(dòng)駕駛汽車(chē)完全替代人類駕駛員之前，一共會(huì)先經(jīng)歷這樣 2 種階段：“商用自動(dòng)駕駛專車(chē)”、“少量民用自動(dòng)駕駛車(chē)和商用自動(dòng)駕駛專車(chē)”。當(dāng)然，自動(dòng)駕駛車(chē)是否真的會(huì)徹底取代人類駕駛員則是另一個(gè)層面的問(wèn)題，畢竟人們可能并不會(huì)放棄傳統(tǒng)汽車(chē)的駕駛樂(lè)趣。就像我們現(xiàn)在即使習(xí)慣開(kāi)車(chē)，仍然有不少人喜歡騎馬，只是不會(huì)正式上路。
目前各家廠商所公布的基本都是自家單獨(dú)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)產(chǎn)品。然而對(duì)于整個(gè)交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，車(chē)輛僅僅是很小的一部分。目前來(lái)看，自動(dòng)駕駛技術(shù)不止是傳統(tǒng)汽車(chē)的一項(xiàng)升級(jí)，更應(yīng)該是一項(xiàng)大工程。這包含了汽車(chē)改造、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建立、法律法規(guī)推動(dòng)，甚至還有交通人的責(zé)任認(rèn)定變遷、駕駛?cè)诵袨榱?xí)慣的改變等。這些不是無(wú)法克服的困難，但也需要一個(gè)逐漸接受的過(guò)程。未來(lái)自動(dòng)駕駛將會(huì)是出行方式，更是整個(gè)交通產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。
就像我們現(xiàn)在的道路交通系統(tǒng)基本上就是為了各種機(jī)動(dòng)或者非機(jī)動(dòng)的“帶輪子的”的車(chē)所設(shè)計(jì)，原本留給馬車(chē)的道路就是被取代了。如果想要自動(dòng)駕駛系統(tǒng)真正進(jìn)入普通人的生活，真正要改變的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是汽車(chē)技術(shù)單獨(dú)一項(xiàng)。
單獨(dú)的汽車(chē)運(yùn)算能力再?gòu)?qiáng)，反應(yīng)再快，本質(zhì)上也僅僅是人類駕駛員能力的延伸。真正能讓自動(dòng)駕駛引發(fā)交通領(lǐng)域革命的，其實(shí)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。當(dāng)整個(gè)交通系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)到一起，而不是像現(xiàn)在一樣由一個(gè)個(gè)單獨(dú)的運(yùn)算個(gè)體（包括人類）組成，整個(gè)交通的效率將會(huì)有革命性的提高。
至于未來(lái)交通的樣子究竟會(huì)是什么樣？其實(shí)可以想象出這樣一種場(chǎng)景：
每一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)都知道相互的位置與速度，不會(huì)因?yàn)椴⒕€變道干擾到其他車(chē)輛，自動(dòng)駕駛車(chē)也會(huì)實(shí)時(shí)讀取出發(fā)點(diǎn)到目的地的道路擁堵?tīng)顩r，實(shí)時(shí)選擇最佳路線以及避免過(guò)多紅燈，車(chē)輛也會(huì)感知到行人的位置，避免出現(xiàn)車(chē)禍。只有實(shí)現(xiàn)了這樣的高效率運(yùn)作，自動(dòng)駕駛才會(huì)真正有效避免擁堵和交通事故。
只不過(guò)到那個(gè)時(shí)候，恐怕人們要擔(dān)心的就不是交通事故與擁堵，而是保障整個(gè)交通系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的絕對(duì)安全，避免網(wǎng)絡(luò)被黑客干擾。
本文來(lái)源于傳感器選型專家。
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