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滴滴自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)和騎自行車(chē)的人互動(dòng)。受訪者供圖。
配備滴滴雙子星自動(dòng)駕駛硬件平臺(tái)的XC90。受訪者供圖。
最近，北京、上海、廣州、武漢、長(zhǎng)沙和無(wú)錫6個(gè)城市被確定為智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施與智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)協(xié)同發(fā)展的第一批試點(diǎn)城市。
同時(shí)，北京還設(shè)立了國(guó)內(nèi)首個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)政策先行區(qū)。在政策先行區(qū)內(nèi)，相關(guān)企業(yè)可以開(kāi)展試運(yùn)行及商業(yè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)，在商業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可提供收費(fèi)服務(wù)。
自動(dòng)駕駛行業(yè)不斷迎來(lái)政策利好消息。不過(guò)，與此同時(shí)，近期因?yàn)橐恍┦录某霈F(xiàn)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全性也成為社會(huì)討論的焦點(diǎn)。
硬件和軟件算法是影響自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性的關(guān)鍵因素。比如，激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器受到環(huán)境干擾，會(huì)產(chǎn)生盲區(qū)，導(dǎo)致環(huán)境感知出現(xiàn)差錯(cuò)；算法對(duì)多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)意圖的識(shí)別判斷不準(zhǔn)確，則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤決策。
那么，目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)駕駛廠商是怎樣應(yīng)對(duì)，提升自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全性？
冗余性硬件配置提高自動(dòng)駕駛安全性
北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院教師任秉韜博士指出，單一硬件的確存在技術(shù)局限性，可以通過(guò)設(shè)計(jì)冗余性的硬件配置方式來(lái)解決。比如，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以設(shè)計(jì)冗余傳感系統(tǒng)，不依賴于單一的傳感系統(tǒng)。
冗余，最早是飛機(jī)常用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，指的是飛機(jī)電子控制系統(tǒng)均進(jìn)行了安全備份，防止一套系統(tǒng)突然壞掉，影響飛機(jī)的正常運(yùn)行。同理，高級(jí)別自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)也需要冗余設(shè)計(jì)，以保證一套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)，另一套系統(tǒng)也可以及時(shí)發(fā)揮作用。
冗余結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)雖然帶來(lái)了更好的安全性，但也額外增加了倍數(shù)成本，因此自動(dòng)駕駛的冗余性設(shè)計(jì)一直較為困難。不久前，滴滴自動(dòng)駕駛卻在冗余性的硬件配置方面有所突破。
今年4月，滴滴自動(dòng)駕駛升級(jí)推出了新一代自動(dòng)駕駛硬件平臺(tái)——滴滴雙子星。該平臺(tái)搭載了50多個(gè)傳感器，算力超過(guò)700TOPS（處理器運(yùn)算能力單位），每秒超千萬(wàn)級(jí)點(diǎn)云成像，而且整體造價(jià)較上一代保持不變。
滴滴自動(dòng)駕駛首席運(yùn)營(yíng)官孟醒介紹，其實(shí)滴滴自動(dòng)駕駛推出“雙子星”硬件平臺(tái)是個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。首先，滴滴要把轉(zhuǎn)向、剎車(chē)等各個(gè)層面的冗余方案都設(shè)計(jì)出來(lái)，然后在自動(dòng)駕駛車(chē)輛上進(jìn)行調(diào)試。這些都是非常困難的。
不過(guò)，滴滴自動(dòng)駕駛依靠自身積累的豐富真實(shí)使用場(chǎng)景數(shù)據(jù)，成功開(kāi)發(fā)出新一代更符合無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)需求的硬件平臺(tái)。
該平臺(tái)設(shè)計(jì)了多重冗余，不僅有核心高性能傳感器冗余，而且還擁有車(chē)載自動(dòng)駕駛系統(tǒng)冗余、遠(yuǎn)程協(xié)助系統(tǒng)冗余、前裝量產(chǎn)車(chē)型冗余等，整體上實(shí)現(xiàn)了硬件的多層冗余性配置。
比如，傳感器冗余保證了自動(dòng)駕駛汽車(chē)在各個(gè)方向、各類型的毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)等感知設(shè)備都能交叉驗(yàn)證，進(jìn)一步提升了車(chē)輛在隧道、雨霧、逆光、黑夜等復(fù)雜場(chǎng)景中的感知能力。如果自動(dòng)駕駛汽車(chē)中有一個(gè)傳感器壞了，或者因?yàn)楦鞣N其他原因，導(dǎo)致傳感器帶來(lái)的數(shù)據(jù)無(wú)效，那么還會(huì)有其他傳感器能夠覆蓋同一場(chǎng)景，交叉驗(yàn)證能讓自動(dòng)駕駛達(dá)到更高的安全等級(jí)。
特殊場(chǎng)景模型、算法優(yōu)化讓自動(dòng)駕駛更加“智能”
俗話說(shuō)，軟件是自動(dòng)駕駛的“大腦”，也是確保自動(dòng)駕駛安全的關(guān)鍵因素，而算法、模型則又是自動(dòng)駕駛這個(gè)“大腦”的核心。
吉林大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院何睿副教授指出，自動(dòng)駕駛分為感知、決策、控制到執(zhí)行幾個(gè)體系。從目前出現(xiàn)的自動(dòng)駕駛交通事故案例來(lái)看，影響自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性的最關(guān)鍵因素仍是在感知層。算法的智能化水平不夠，會(huì)導(dǎo)致某些突發(fā)場(chǎng)景中，軟件層面產(chǎn)生錯(cuò)誤的決策。
因此，自動(dòng)駕駛廠商非常重視對(duì)算法、模型的持續(xù)研發(fā)和改進(jìn)。Waymo（谷歌母公司旗下自動(dòng)駕駛公司）開(kāi)發(fā)了利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)和進(jìn)化算法設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的新方法，并應(yīng)用于自動(dòng)駕駛的語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別。
同樣，我國(guó)自動(dòng)駕駛廠商也在積極探索。滴滴自動(dòng)駕駛就針對(duì)道路遇到的特殊場(chǎng)景，進(jìn)行了很多針對(duì)性的模型優(yōu)化工作。
比如，在存在強(qiáng)光直射等特殊環(huán)境下，人類駕駛員通常需要戴上眼鏡或打開(kāi)遮陽(yáng)板。對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)輛來(lái)說(shuō)，日光直射到攝像頭或者傳感器，會(huì)造成大的光斑，對(duì)自動(dòng)駕駛的感知系統(tǒng)造成影響。
孟醒表示，滴滴自動(dòng)駕駛的工程師們?cè)诙鄠鞲衅魅诤戏桨傅幕A(chǔ)上，做了很多動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)增強(qiáng)的工作。比如，針對(duì)不同的光照?qǐng)鼍?，設(shè)計(jì)了不同的模型，確保在不同亮度下系統(tǒng)的感知效果。這讓滴滴自動(dòng)駕駛汽車(chē)即便是在嚴(yán)重逆光的情況下，也能夠準(zhǔn)確識(shí)別，并避讓行人、汽車(chē)和其他物體。
在滴滴自動(dòng)駕駛近期發(fā)布的全球首支自動(dòng)駕駛連續(xù)5小時(shí)無(wú)接管視頻中，一輛白色的自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)行駛于上海嘉定區(qū)，經(jīng)歷了白天、黃昏以及夜晚等多個(gè)時(shí)段，途經(jīng)人流密集的嘉亭薈商業(yè)區(qū)、工廠區(qū)、辦公區(qū)和住宅區(qū)等不同區(qū)域。
當(dāng)遇到通勤晚高峰，十字路口涌現(xiàn)大量行人、單車(chē)和大型班車(chē)時(shí)，通過(guò)視頻可以看到，滴滴自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)會(huì)自動(dòng)減速，而且如果前方有行人，也能夠靈活避讓，而不是小心翼翼地跟在后面。
當(dāng)行駛到繁忙的商業(yè)區(qū)時(shí)，測(cè)試車(chē)會(huì)通過(guò)判斷，選擇流量較少的街道；當(dāng)行駛到幼兒園或者學(xué)校附近時(shí)，測(cè)試車(chē)則會(huì)以更慢的速度行駛，以保障學(xué)生的安全。
孟醒介紹，滴滴自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)之所以能夠在上述特殊場(chǎng)景下做出正確決策，是因?yàn)樗槍?duì)特殊場(chǎng)景建立了獨(dú)特的模型。比如，在夜間行駛時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)有夜間模型；在下班高峰期時(shí)，汽車(chē)則開(kāi)啟了謹(jǐn)慎駕駛模型；在學(xué)校附近，汽車(chē)又會(huì)開(kāi)啟“安全模式”，以更謹(jǐn)慎的方式進(jìn)行駕駛。
借助共享出行網(wǎng)絡(luò)，積累豐富的場(chǎng)景數(shù)據(jù)
除算法、模型外，數(shù)據(jù)積累對(duì)自動(dòng)駕駛的軟件系統(tǒng)也非常重要。北京交通大學(xué)先進(jìn)控制系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)李潤(rùn)梅教授表示，為什么消費(fèi)者會(huì)覺(jué)得燃油車(chē)相較于自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性更高，這其實(shí)是因?yàn)槿加蛙?chē)擁有大量的數(shù)據(jù)、豐富的經(jīng)驗(yàn)做支撐，才能盡量避免一些問(wèn)題的發(fā)生。而自動(dòng)駕駛目前由于還缺乏充分、足夠的系統(tǒng)測(cè)試，缺乏數(shù)據(jù)積累，如果遇到特殊場(chǎng)景，與某些軟件層面的算法發(fā)生沖突，就導(dǎo)致自動(dòng)駕駛系統(tǒng)做出錯(cuò)誤決策。
可以說(shuō)，數(shù)據(jù)積累是自動(dòng)駕駛在軟件層面的重要支撐。目前，由于自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)地不足，或者真實(shí)復(fù)雜的交通場(chǎng)景難以完全在仿真實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)復(fù)制，導(dǎo)致自動(dòng)駕駛測(cè)試并不充分，數(shù)據(jù)積累也不足。
因此，增加在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的測(cè)試，是進(jìn)一步提升自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性的重要環(huán)節(jié)。
截至2020年底，北京市已經(jīng)累計(jì)給14家自動(dòng)駕駛企業(yè)的87輛車(chē)發(fā)放了一般性道路測(cè)試牌照，累計(jì)路測(cè)超過(guò)221萬(wàn)公里。上海已經(jīng)累計(jì)向21家企業(yè)148輛車(chē)頒發(fā)自動(dòng)駕駛的道路測(cè)試和示范應(yīng)用資質(zhì)，企業(yè)數(shù)量和牌照數(shù)量均居全國(guó)首位。
據(jù)了解，滴滴自動(dòng)駕駛成為首家獲得上海三個(gè)測(cè)試區(qū)牌照的企業(yè)。同時(shí)，在最近北京出臺(tái)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)政策先行區(qū)中，滴滴自動(dòng)駕駛不僅成為該政策先行區(qū)首批獲得測(cè)試牌照的企業(yè)，而且還獲得了夜間及復(fù)雜天氣場(chǎng)景的測(cè)試資格，可進(jìn)行24小時(shí)全天候道路測(cè)試，尤其是在雨霧等特殊天氣環(huán)境下。
孟醒認(rèn)為，實(shí)際道路測(cè)試和網(wǎng)約車(chē)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，為滴滴自動(dòng)駕駛積累了大量“學(xué)習(xí)資料”。當(dāng)測(cè)試車(chē)遇到一些特殊場(chǎng)景時(shí)，汽車(chē)會(huì)把這些特殊場(chǎng)景記錄下來(lái)，并在仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反復(fù)模擬，進(jìn)而把實(shí)際案例轉(zhuǎn)化成它的測(cè)試場(chǎng)景，納入到它的場(chǎng)景庫(kù)中。
同時(shí)，測(cè)試車(chē)還會(huì)對(duì)這些場(chǎng)景做“變量擴(kuò)展和掃描”，進(jìn)一步豐富場(chǎng)景庫(kù)。比如，測(cè)試車(chē)采集到這樣一個(gè)場(chǎng)景，在其前方有輛摩托車(chē)或者其他障礙車(chē)，并且車(chē)輛正在擠測(cè)試車(chē)或者并線。針對(duì)這一場(chǎng)景，滴滴自動(dòng)駕駛首先會(huì)對(duì)這些變量進(jìn)行掃描、擴(kuò)展，比如變換測(cè)試車(chē)或者障礙車(chē)位置，再調(diào)整一下車(chē)速，比如快10%或者慢10%。通過(guò)對(duì)這些變量的擴(kuò)展，能夠?qū)⒁粋€(gè)場(chǎng)景變成一系列的新場(chǎng)景，從而使滴滴自動(dòng)駕駛的場(chǎng)景庫(kù)更加龐大。
除了通過(guò)自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)采集場(chǎng)景的方式外，在數(shù)據(jù)方面，滴滴自動(dòng)駕駛還擁有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也就是滴滴網(wǎng)約車(chē)上的真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)。
據(jù)了解，目前桔視覆蓋網(wǎng)約車(chē)50%訂單，基于海量出行數(shù)據(jù)和安裝在交通工具上的桔視設(shè)備，滴滴全年可采集1000億公里的真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也能讓場(chǎng)景庫(kù)進(jìn)一步豐富。
如今，自動(dòng)駕駛已然成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的主要方向之一。但“安全”仍然是自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的初心，更是自動(dòng)駕駛汽車(chē)商用的紅線。
孟醒強(qiáng)調(diào)，除了在硬件和軟件層面持續(xù)改進(jìn)，提高安全性外，滴滴自動(dòng)駕駛還設(shè)立了國(guó)內(nèi)首個(gè)自動(dòng)駕駛安全護(hù)航中心，給予自動(dòng)駕駛車(chē)遠(yuǎn)程協(xié)助和控制；同時(shí)，公司也搭建了車(chē)路協(xié)同體系，在某些盲區(qū)可以借助道路的感知系統(tǒng)，將相關(guān)信息發(fā)送給自動(dòng)駕駛車(chē)。
此外，借助海量數(shù)據(jù)滴滴自動(dòng)駕駛也建立了一套道路場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，能夠幫助汽車(chē)選擇更合適的自動(dòng)駕駛道路。這些舉措都是為了給自動(dòng)駕駛用戶提供更多的安全保障。
自動(dòng)駕駛的安全是未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，各汽車(chē)廠商需要不斷去攻克的難題。孟醒表示，提升道路安全是滴滴研發(fā)自動(dòng)駕駛的初衷，未來(lái)會(huì)繼續(xù)與自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)各個(gè)層面展開(kāi)緊密合作，共同攻克技術(shù)難題。（新京報(bào) 記者王春蕊）
