智能汽車的黑科技,可以誇張到什麼地步
午後的草地上,鋼鐵俠按了下車鑰匙。無人的跑車自動駛來,緩緩停在他身邊。
這是電影《復仇者聯盟2》的結尾片段,自動駕駛技術驚鴻一現,卻令人無比嚮往。
開車,現在仍然是智力+體力的雙重勞動。無論是枯燥的長途高速,還是蠕行的城市擁堵,甚至每日早晚的泊車,都需要精神高度集中。
昏暗的夜晚、刺眼的紅色尾燈、時不時變道加塞的汽車,都使駕駛員必須全神貫注於駕駛,才能保證安全
開車人也想要簡單的生活,那就是告別方向盤。由此,催生了自動駕駛技術的發展。
人們想象中的自動駕駛是怎樣的?
坐在汽車裡,喝着啤酒或咖啡,看看電影,什麼都不用做,車就把我們帶到了目的地。
1930年,一篇名爲《Paradise and Iron(天堂與鐵)》的科幻小說中,就描繪了這樣一個島嶼:島上所有的交通工具都是自動駕駛的,它們無需安裝方向盤,只要給一張地圖就能按照既定路線行駛,能夠自動避障,被卡住了還能呼救[1]。
1982年,美劇《霹靂遊俠》展示了一輛高度人工智能的跑車 KITT,也是一代人對自動駕駛的初識
人類對自動駕駛的想象,近百年前就已經開始了。但即便現在,我們距離理想還有點遠。
目前,自動駕駛技術被分爲0~5六個等級:
L0是完全手動,由人完全掌控汽車;L1和L2則是輔助駕駛,在特定環境下使用一些簡單的智能技術,但還是以人爲主進行操作;L3和L4將進入智能駕駛階段,系統作爲“主駕駛”,司機只在特殊場景才接管;L5則將實現完全智能駕駛,車輛可以在任何場景下自動駕駛,已經不需要司機了[2]。
電影《機械公敵》中,主演威爾史密斯在自動駕駛的車內閱讀檔案,科幻作品中出現的自動駕駛技術普遍爲L5等級
我們在科幻小說中看到的自動駕駛,已經屬於L5等級。但目前,國內達到L2級別的量產車也不多,國產車只有少數像高合汽車這樣的,才率先實現了比 L2更高級別的自動駕駛。
L2級別的自動駕駛,依然需要司機的專注配合,否則就會釀成悲劇。
2016年5月,一輛特斯拉 Model S 與一輛拖掛車相撞。特斯拉在事後發表的聲明稱:“在明亮的天空下, Autopoilot 和司機都沒能注意到拖掛車廂白色的一面,從而撞入了後者底部[3]。”
2020年6月,一輛特斯拉 Model 3 ,以110km/h的速度撞上一輛側翻的大貨車,貨車車廂同樣是白色,而自動駕駛功能未能及時識別[4]。
在雪天,白色的車肉眼都有些難以辨認,對自動駕駛的識別來說則更是一個大的挑戰
而上述的這兩輛事故車輛,實際上都是L2級別的自動駕駛車輛[15],事故發生,也與司機的違規鬆手和走神有關。
但在 L2之上,駕駛員就可以在限定場景下,將操縱放心地交給系統。
例如在高速公路和城市環路上,高合HiPhi X 搭載的 HiPhi Pilot 自動輔助駕駛系統,能夠在0-130km/h的全速域範圍內,解放駕駛員的操作負擔,讓你在路上去幹點別的事。當然,在系統發出接管請求時,還是需要駕駛員的手動干預。
在真正實現L5級的完全自動駕駛前,司機和方向盤仍然是必不可缺的。
Waymo 宣稱實現完全無人駕駛,但是仍舊保留了方向盤這一設置 / Waymo YouTube
2019年和2020年的前9個月,Waymo(前Google自動駕駛項目,後獨立)共進行了超過982萬公里的 L4級自動駕駛測試,期間發生了18次小型事故,和29起“差點出事”(在模擬器中)。
儘管“幾乎所有”的碰撞事件都是人類司機或行人的過錯,而且沒有造成任何“嚴重或危及生命的傷害”。但在面對夜間的逆行車輛時,依然是由駕駛席上的安全員踩下了剎車[5]。
所以,想要邊看視頻邊開車,這樣的自動駕駛離我們還很遠。
不就是開個車,怎麼就這麼難
爲什麼理想中的自動駕駛會這麼難?
因爲開車本來就很難。
在實驗室中模擬自動駕駛,往往是對特定的環境和參數做出反應。而在實際駕駛中,你根本不知道可能會遇到什麼情況。
路面上突然出現的坑、十字路口不守規則的行人、嚴重的霧霾天氣……這些都會極大增加駕駛難度。
2015年4月8日,廣東深圳,一名家長帶着孩子橫穿馬路,道路的複雜程度遠不止於此
在一項收集了55個駕駛員共797個危險駕駛場景的研究中,即便已經爲汽車安裝了前碰撞預警、車道偏離預警、駕駛員狀態監控和行人檢測功能,駕駛員還是會遇到相當複雜的駕駛環境[6]。
他們能遇到的最複雜的情況之一就是,在雨霧天氣,上了一條冰雪地面、有摩托車和行人(其中還有人交通違規)的鄉間擁堵單車道。如果這個時候駕駛員還注意力渙散,事故就極有可能發生。
自動駕駛跟人最大的區別在於:人類開車,五感、大腦、手腳緊密配合,能快速判斷出危險到底是什麼;而自動駕駛系統,收到的則是各類信號,他們按特定的算法對信號做出反應,卻不一定知道這些信號意味着什麼。
激光雷達公司Aeye曾做過一個氣球挑戰試驗:一輛 L4級的自動駕駛汽車,面對漂浮在路中央的氣球,往往會選擇避免碰撞。但如果是人類駕駛員,顯然會直接開過去[7]。
Aeye 旗下4Sight M 感知傳感器對車輛周圍環境“感知”的可視化呈現。自動駕駛系統可以識別的並不是具體的圖像,而是抽象的信號 / Aeye 官網
人類擁有的是基於視覺和經驗判斷的“認知”,而車載傳感器只能做到“感知”。僅憑“感知”,怎麼快速做出反應?這就要求極高的硬件條件和快速的算法反應。
以傳感器爲例。傳感器是自動駕駛系統的核心之一。想知道車子周圍有什麼障礙物,就得有傳感器。
傳感器有好幾種。比如激光雷達,可以最遠探測200米距離,探測角度能達到360°,但是對車速和路標的識別能力都很弱。而攝像頭傳感器,可以很好地識別路標,卻對光照條件有一定要求。超聲波傳感器,最遠也只有10米的探測距離,但它在夜間環境下卻表現優異[8]。
而多傳感器融合後,就能讓自動駕駛車輛的“視力”健全且強大。不過,增加的傳感器放在哪,目前卻有兩條路線。
一種是“單車智能”路線,如Waymo的自動駕駛技術驗證車,就在車身上堆了數量衆多的傳感器[9]。這類技術就像一個獨立的駕駛員個體,通過自身的視覺和思維判斷路況。
一輛自動駕駛汽車,車頂上方安裝有攝像頭、激光雷達等多個傳感器
而高合汽車選擇了“車路協同”路線:把傳感器裝在路上,然後通過基於5G+V2X車路協同技術接收數據。傳感器在智能公路上的安裝高度會比在車輛上更高,固定平臺下的功率也會更大,因此有着更廣的探測範圍。
對車載自動駕駛系統來說,就像是整條路上都有人在幫他站崗放哨。車輛也可以不用安裝太多昂貴的傳感器,能有效降低成本。
多傳感器的使用,必將產生大量的待處理信息。快速篩選和處理有價值信息,就要用到更爲艱深的數據處理方法。
智能駕駛系統的打造,離不開大量案例訓練和深度學習算法。簡而言之,要不停地開車。比如梅賽德斯·奔馳E級(W212)量產發佈之前,總共完成了3600萬公里的測試。
雨雪、霧霾各種惡劣天氣,以及狀況頻出的複雜路況,智能駕駛系統需要大量相關案例訓練才能在實際中保證行駛的安全
一項德國的研究預測, 要實現自動駕駛,至少要有在公共道路上行駛2.1億公里的數據。不然一旦情況超出了它的見識,或者場景迷惑複雜,就很難做出正確的判斷[10]。
自動駕駛很難,但也前景無限
對於任何一個自動駕駛汽車公司來說,做自動駕駛的研發,都是非常浩大的一項工程。不僅要投入極大的人力物力,常常還需要漫長的測試和耐心。
但即便如此,自動駕駛仍然是未來汽車領域最有前景的發展方向。因爲它將給生活帶來的改觀實在是太大了。
研究顯示,只要開車的人早0.5秒意識到有發生事故的危險,就能避免60%的追尾。如果早1到2秒發現危險,則可以避免絕大部分事故[11]。
2019年1月11日,G4京港澳高速公路帽峰山路段,高速行駛中遇到突發情況留給人們反應的時間會更短
自動駕駛汽車從發現危險到做出反應只需要0.1-0.2秒,比人類駕駛員反應速度快5-10倍[12]。
特斯拉發佈的2020 Q3安全報告顯示:開啓Autopilot後,平均每459萬英里發生一次車禍;關閉 Autopoilot但開啓主動安全技術,平均每242萬英里發生一次車禍;兩者都不啓用,平均每179萬英里發生一次車禍。而全美的平均數字爲每47.9萬英里,就會發生一次車禍[13]。
事實證明,自動駕駛能夠有效提高我們行車的安全性。
這還只是目前單車智能所能帶來的進步,如果全面普及了智能駕駛,我們對資源的利用效率將會有着極大的提升。
瑞銀集團認爲,在完全的自動駕駛技術加持下,紐約出租車的運營數量甚至能夠減少三分之二。更低的人力和資源成本,更高的效率,這意味着城市空間會被解放[14]。
自動駕駛技術在卡車上普及後,公路運輸將會24小時奔流不息,這意味着遠比目前更高效的物流。
2019年9月17日,北京,南來北往的大卡車在服務區休息,長途運輸司機必須得到充足休息才能保證安全
高合汽車基於5G+V2X車路協同技術打造的智能駕駛,讓我們看到了未來公路交通的美好願景:
無人車輛在整個城市和道路系統的支持下,將乘客送往目的地;而調度中心能夠通過收集到的信息,在雲端管理道路交通,讓城市的效率更高,資源浪費更低,實現道路交通層面的自動駕駛。
自動駕駛技術或許可以解決城市擁堵的問題
自動輔助駕駛帶來的,將不僅僅只是出行方式的改變:更高效的物流,不擁堵的城市,更重要的是,能解放如今在駕駛席上被大量佔用的私人時間。
實際上,我們已經能夠體驗到自動輔助駕駛不斷進步的成果。
由華人運通打造的智能純電品牌高合汽車,在2020年9月正式發佈了高合 HiPhi X,這是國內首個實現了 L2級以上自動輔助駕駛功能的量產車型。
除了車輛本身能極大地減輕我們在封閉路段的駕駛負擔,通過5G+V2X 車路協同技術,高合 HiPhi X還能夠部分實現更高級的自動輔助駕駛功能。
每一臺高合 HiPhi X,都是自動開下生產線的,在未來,如果具備了完善的智能基礎設施條件,高合 HiPhi X 甚至能在更開放複雜的場景下實現自動輔助駕駛。
現在,只要點一下手機,這輛車就會自己從地下車庫開到你身邊。電影中讓鋼鐵俠瀟灑從容的黑科技,已經照進了現實。