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Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?

发布时间:2020-06-07 浏览量:989人次

文 许鸿德

当汽车不需要驾驶人
人类研究「自动驾驶车辆(Driverless Car、或称为Autopilot System)」的时间已超过30年以上,自动驾驶车辆被视为「室外轮式移动机器人」在交通领域的重要应用,近年由于电脑运算能力的快速增加以及Google等软体,「自动驾驶车辆」有了突破性的进展,Google更準备透过开放平台让这个梦想加速实现。我们将从安全性、可靠性、科技可行性与驾驶人的观感来分析「自动驾驶车辆」的未来前景。你仍对《I, Robot》电影中Will Smith那部能够自动驾驶、好让主角把握时间休息的Audi跑车念念不忘吗?「自动驾驶车辆」的概念令许多人着迷,但也令不少人烦恼。从技术角度来看,前述概念早已不是传说,自从1977年日本筑波机械工程实验室首次进行「无人驾驶车辆」研究计画开始,汽车工程师已在此领域取得显着突破,而各式电子零组件(包括电脑处理器及各类感测器的运算速度与成本)的突破是重要的背后推手。汽车产业研究人员相信到了2015年左右,数家汽车製造商或许能在市场上推出让车辆在特定条件下无需驾驶人直接控制便可自动行驶的科技。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?各式电子零组件(包括电脑处理器及各类感测器的运算速度与成本)的突破是自动驾驶技术进步的背后推手,近年来包括Google在内的软体巨头也踊跃参与。
汽车工程师不断加强对安全操控车辆系统的研究,重点在于在如何将巡航控制、方向盘转向、煞车以及用于避免碰撞的摄像头与感测器等核心功能整合为一?能够感知潜在道路危险、并能透过转向、煞车及自动控制速度的车辆能显着减轻塞车或长途驾驶给车主带来的疲劳,还可避免由疲劳、粗心或驾驶人身体障碍所导致的车祸意外。但如果消费者不信任这种科技的可靠度、或者怀疑其真实目的是将驾驶人对车辆的控制权转移到例如政府情报部门等机构,那幺前述乐观的憧憬可能化为泡影。过去30年来,无人驾驶车辆的研究大致可分为三个阶段:军事用途阶段、高速公路环境阶段和城市环境阶段。拥有最优秀电脑工程师的 Google X 实验室推动的「自动驾驶车辆」计画并已经取得美国专利核准。2010年由8部车组成的Google 车队应用了複杂的感测器以及该公司的地图资料来精确定位车辆、并设计行驶路线。Google已在真实道路上测试前述自动车辆并完成了14万英哩道路测试,试验过程中仅发生一起车祸、而且咎因于人为操作问题而非机器问题。


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Google X实验室大力支持

2012年4月Google X实验室自动驾驶车辆系统研发团队负责人Anthony Levandowski前往底特律与美国三大汽车製造商会谈,他表示Google正在寻找能在未来10年内将Google创新技术商业化的合作伙伴。在準备好将自动驾驶系统推向市场销售之前,Google还需要进行数百万英哩的道路测试。与汽车保险公司讨论如何解决由自动驾驶汽车引发的安全责任问题则是另外一个议题,不过Anthony Levandowski认为如果10年内自动驾驶车辆无法上路、其工程团队将会感到惭愧。除了解决技术瓶颈之外,Google另一个挑战是建立商业与获利模式,选择之一是与汽车製造商建立合作伙伴关係,之后以售后安装的方式销售该系统,或者为了吸引人们使用Google其他收费服务而将自动驾驶技术免费提供。另一方面,美国国家公路交通安全局(National Highway Traffic Safety Administration)的官员也对自动驾驶技术的发展很感兴趣,汽车工业经过一百多年的发展,道路交通管理系统的进展却十分有限。美国加州交通部的统计数字指出过去20年美国所有驾驶人因交通情况恶化而每年在通勤时所耽误的时间增加了428%(由7亿小时增加至37亿小时),因此所消耗的燃油成本更是天文数字(由125亿美元激增至631亿美元)。美国国家公路交通安全局正计划研究自动驾驶系统的安全性的潜在优点,美国内华达州甚至已通过法令允许自动驾驶车辆在州内道路行驶,加州政府也在考虑类似的条例。


Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?你我生活周遭有许多自动驾驶技术的应用,从每天搭乘的捷运到火星上行驶的探测车辆都包括在内。
车厂投入资源研发相关技术

虽然相关科技正发展得如火如荼,但大众对无人驾驶车辆似乎仍有很大的误解,多数人认为「安全性」是前述技术的首要目标,但事实上这只是目标之一。自动驾驶技术的支持者认为,一旦技术日臻完美之后、电脑控制会比人为驾驶车辆更安全、更不易出错,还能减少全世界每年与车祸相关的100多万例死亡人数。过去30年来由于汽车製造商已经在车辆上装备了包括安全气囊、ESP车辆稳定控制系统、ABS电脑辅助煞车锁死以及更多先进的车辆防撞设计,交通安全管理单位现在把焦点转向驾驶习惯及其控制方式。
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除了安全性之外,自动驾驶技术也有环保与经济效益!GM集团研发部主管电子与控制整合实验室的负责人Nady Boules说:「如果你在每天通勤上省下一小时,那你能多做不少其他事情。」目前地球上的汽车保有量超过8亿部,这些车辆90%的时间都处于停止状态、使用效率非常低。城市交通专家指出如果大量布署无人驾驶车辆,未来的城市路面交通系统可由无人驾驶电动计程车来取代,如此一来可显着减少私人用车的数量,这也是 Google 决定投入研发资源进入此一领域的主要原因(该公司管理层认为自动驾驶车辆可作为鼓励汽车共享的一种方式)。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?汽车工程师不断加强对安全操控车辆系统的研究,重点在于在如何将巡航控制、方向盘转向、煞车以及用于避免碰撞的摄像头与感测器等核心功能整合为一?
为了让消费者逐渐认同让电脑系统掌管车辆,不少车厂正有步骤地计划向市场推广与自动驾驶相关的技术。BMW工程团队将「智慧交通功能」列为首位,落后德国同行的GM集团近两年也急起直追、目标是在2015年开始测试民用型无人驾驶车辆。GM集团旗下的Cadillac品牌最近正在研发一项名为「超级巡航(Super Cruise)」的选配功能,该选配允许车辆在公路上自动驾驶、自动调整行车速度、保持车辆在某一线道内行驶并避开其他车辆。虽然目前该项科技仍在测试过程中,不过Cadillac车厂有信心在今年推出提供搭载「驾驶辅助(driver-assist)」功能的车型,该功能包括一旦前方车辆煞车就会自动减速至煞车的「全程适应性巡航控制(full range adaptive cruise control)」。
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在汽车零组件大厂Continental北美汽车部门主管工程系统与科技的Christian Schumacher也证实该公司正在研发一项叫做「塞车辅助(Traffic Jam Assist)」的系统,该系统能整合车辆的巡航控制系统、车道线内行驶保持系统、转向系统以及煞车,允许车辆在时速35英哩的情况下自动导航。不过根据Google X实验室自动驾驶车辆系统研发团队负责人Anthony Levandowski的说法,Google团队的研发方向完全不同:「如果你今天有能力发明一部能避免擦撞的车辆,你必须设计得与众不同,Google的主要目标是证明全自动系统的可靠性」。
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打造出一部能自动驾驶的汽车并不意味所有的问题完全解决,更大的挑战是让消费者们信任这种新科技!任职于Ford车厂的工程师Jim McBride在密西根大学一项关于自动驾驶的研讨会上以消费者的视角提问:「我们会让电脑来控制我们的生活,尤其是我们的汽车吗?」Jim McBride的研究显示消费者其实已经开始接受一些允许电脑实际控制的驾驶协助系统,不过他也指出一位驾驶人平均要行驶7000万英哩以后才会遭遇致命车祸,对于目前仅完成不到20万英哩的自动驾驶系统来说,在可靠度测试上仍有漫长的路要走。


Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?一位驾驶人平均要行驶7000万英哩以后才会遭遇致命车祸,对于目前仅完成不到20万英哩的自动驾驶系统来说,在可靠度测试上仍有漫长的路要走。
市场能否接受仍需要时间观察

「许多消费者都在担心与揣测有一天爱车将不听使唤,与汽车驾驶人的行驶方向背道而驰。」在Gartner G2科技研究中心担任汽车电子系统研究员Thilo Koslowski继续说:「这种科幻小说上的情节短期内不会成真」。亚利桑那州立大学的法学教授Gary Marchant认为自动驾驶车辆的可靠度或将带来法律问题,这可能是未来自动驾驶车辆普及化的「一块巨大的绊脚石」。推出商用化的全自动驾驶车辆时,汽车製造商必须预估是否──或何时──其中一部车遭遇严重车祸?为此车厂的选择是向可靠度风险支付更多保险费用、并将成本加诸于汽车驾驶人,或是向汽车驾驶人灌输保险公司会因为他们拥有的自动驾驶车辆更安全而收取较少保费的观念。
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但挑战最大、也是最不容易克服的还是驾驶乐趣的剥夺!如果每部车都只是一部按既定路线、以预定速度自A点自动导航至B点的交通工具,恐怕不会有多少人能感受到愿意为一部高性能豪华跑车豪掷7万美元(甚至更多)的冲动,而这绝不是汽车製造商想要的结果。「汽车并非只是简单的交通工具,」Cadillac车厂市场推广部门副总裁Don Butler继续说:「我们绝不只是网路上的一个节点,车厂希望人们能够享受汽车与驾驶过程。」Audi车厂美国分公司的产品计画经理Filip Brabec则认为自动驾驶技术的研发目标是将驾驶人从劳累的驾驶(更多时候是在路上动弹不得)中解放出来:「当车主想要体验驾驶乐趣时,我们会让其依然能以手动驾驶」,他表示Audi车厂正在研发能在拥挤交通中自动驾驶的系统,还包括能识别交通信号的系统。美国市场A8轿车的买主中有一半预订了一套选配:包括雷达巡航控制和当汽车感知到即将发生碰撞时便启动的煞车装置。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?Audi车厂美国分公司的产品计画经理Filip Brabec则认为自动驾驶技术的研发目标是将驾驶人从劳累的驾驶(更多时候是在路上动弹不得)中解放出来。
「自动驾驶车辆」改变了100多年来「车─路─人」的闭环控制方式,移除了不可预知性高、可靠度低的变数(驾驶人),进而大幅提昇交通系统的效率与安全。虽然高速公路环境的完全自动驾驶已取得较大成功,部分系统的使用速度甚至达到了150公里/时,但由于目前影像导航受限于室外环境光照複杂,无法及时适应光照改变的感测器只能达到95%左右的正确率、对于真正大量运用时必须达到的99.9999%正确率仍有一段距离,但影像导航仍是目前最有前景的方法。而城市环境下车速一般较慢,只要解决成本问题及道路讯息交换系统等基础建设,真正商用化并非不可能。


Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?GM集团近两年急起直追、目标是在2015年开始测试民用型无人驾驶车辆。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?GM集团旗下的Cadillac品牌最近正在研发一项名为「超级巡航(Super Cruise)」的选配功能。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?包括Audi与BMW在内的许多车厂都投入资源于自动驾驶技术的研发。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?如果汽车只是交通工具,恐怕不会有多少人能感受到愿意为一部高性能豪华跑车豪掷7万美元(甚至更多)的冲动。
Google X实验室支持 自动驾驶车辆离我们还有多远?目前影像导航受限于室外环境光照複杂,无法及时适应光照改变的感测器只能达到95%左右的正确率。
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