英国政府近日宣布将于年底之前批准无人驾驶汽车上路试驾。谷歌公司的无人驾驶汽车,此时已安全行驶约30万英里,并试验了“大量各不相同的交通环境”。谷歌将无人驾驶汽车5年内推向市场的预期,看似近在咫尺。原来只能在电影007中见到的詹姆斯·邦德的神奇座驾,似乎正驶出银屏。那么,无人驾驶汽车究竟是如何自动行驶的?它的出现将怎样改变我们的生活?它的上路还将面临哪些“路障”?
“谁”来驾驶
无人驾驶汽车属于智能汽车的一种,业内人士称之为“轮式移动机器人”。汽车不需要人的驾驶就能自由穿梭,这究竟是如何做到的?
据中国科学院合肥物质科学研究院智能所研究员孔斌介绍,无人驾驶汽车一般由感知系统、决策系统、控制系统和执行系统构成。“整个系统实际上是在模仿人在开车时的各种活动。”孔斌说。
无人驾驶汽车的感知系统主要由摄像机、激光雷达等传感器与信息处理单元组成,完成数据的收集与分析。随后这些数据的分析结果被迅速提交给好比人脑的决策系统,它将根据感知系统提供的信息决定汽车加速、刹车还是转弯并发出这些命令。控制系统和执行系统则会执行决策系统的命令,并尽量选择合理、平滑的运动轨迹,顺利实现驾驶意图。因此可以说,汽车是通过传感器和计算控制装置实现自动操控的。
无人驾驶汽车要求感知系统不断提供包括道路环境在内所有与汽车行驶相关的数据进入决策系统。孔斌说:“不是汽车自己学会了开车,而是在庞大的数据分析工作完成后,决策系统计算出驱动汽车行车的控制规则。”
事实上,无人驾驶汽车并不是什么新概念。早在1939年纽约世界博览会上,美国通用汽车公司首次展出了无人驾驶概念车Futurama。在美国政府的资助下,自上世纪70年代开始,斯坦福大学和麻省理工学院等大学在自动驾驶智能车辆领域进行了大量的基础性研究。
欧洲在80年代启动了大规模研究智能地面车辆项目,并在可行性和实用化方面都取得了突破性进展。谷歌则在2010年凭借其在IT领域的技术优势,杀入无人驾驶领域,并取得美国几个州的上路许可。
我国上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研究开发,目前也取得了阶段性成果。2008年国家自然科学基金委员会启动了“视听觉信息的认知计算”重大研究计划,从2009年开始每年举办“中国智能车未来挑战赛”,带动了相关技术发展。2012年11月,国内军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车顺利地完成北京台湖收费站到天津东丽收费站试验。
如果无人驾驶汽车未来真的能够上路,将会对我们的生活产生怎样的影响?中科院合肥研究院先进制造技术研究所所长梅涛表示,“影响将是革命性的”。
影响几何
梅涛认为,汽车工业发展趋势是节能、环保和汽车安全。目前节能和新能源汽车方面虽然没有取得重大进展,但研发投入已经很高。他认为现在针对汽车安全方面的投入不足,而无人驾驶汽车在行驶安全方面带来的影响将是革命性的。
有研究表明,90%的车祸都是由人为错误造成的,因此,如果无人驾驶汽车操作系统足够可靠,我们有理由相信它可以减少交通事故。梅涛说,操作汽车的随意性导致不计其数的事故,证明最适合驾驶汽车的可能不是人,而是机器。这似乎印证了这样一种看法,即无人驾驶从根本上改变了传统的“人—车—路”的闭环结构,将不可控的驾驶员从封闭的系统中解放出来,从而大幅提高了交通系统的效率和安全性。
在目前城市交通领域,最大的困扰是交通拥堵问题。“如果未来将无人驾驶汽车技术与城市智能交通、云计算等技术高效地结合在一起,实现最优的交通出行,可能有望解决城市交通拥堵难题。”梅涛说。
一位美国专家对无人驾驶汽车影响的认知走得更远。他认为无人驾驶汽车能让我们居住在离办公室更远的地方,汽车将成为家的延伸。人们不需要驾驶汽车而是腾出身体在车内继续高效办公。相比传统汽车“占住”了身体,人们可能乐意在无人驾驶汽车中度过更多时间,这就使得更长距离的上下班通勤成为可能。同时,如果人们在长时间的通勤路途中可由工作赚到更多的钱,通勤成本也会降低。因此,我们将会看到城市远郊区不断向外扩张。
然而,有些人对无人驾驶汽车带来的影响抱着悲观的态度。麻省理工大学学者埃里克·布吕诺尔夫松和安德鲁·麦卡菲在《与机器的赛跑》一书中阐述了这样的观点:谷歌无人驾驶汽车中包含的计算技术进步代表了下一波新技术的到来,而这些技术将减少全社会的工作机会。许多眼下被认为是非常有保障的技能(比如开车)的价值未来或将下滑,最终可能一文不值。
也有人认为,由于安全性提高,投汽车保险的人可能锐减,汽车保险公司和经纪人也将面临着失业,无人驾驶汽车还将导致急诊室和骨科业务量下降。每年因为交通违规而收到大量罚款的政府,可能也面临着财政收入的下降等等。
这只是对无人驾驶汽车可能产生影响的猜测,真正的影响需要时间验证。那么,我们究竟什么时间能够看到大规模无人驾驶汽车上路呢?
上路“两步走”
关于无人驾驶汽车何时大规模上路,谷歌设定的时间是2018年,其他的汽车制造厂商只是在加紧研发,并没有发布具体的时间表。梅涛多次参加国内智能汽车大赛,赛场的实际情况让他对无人驾驶汽车真正上路的时间估计更为谨慎。他认为国内无人驾驶汽车上路至少还需要10年到15年的时间,因为现在“技术现状并不那么乐观”。
“我们驾车时观察路况可能就需要看一眼,就这个‘看一眼’让汽车实现起来就非常困难。”梅涛说,驾驶员看到的情况在无人驾驶汽车“看来”就是大量的数据,而且需要即刻处理。“耳聪目明”、“思想活跃”的智能系统还需要时间来开发。
孔斌研究员表示,目前国内无人驾驶汽车的模拟实验基本上是在可控的环境状态下进行的。如果把无人驾驶汽车真正投入一个现实复杂的路况,情况会是怎样还不清楚。
清华大学信息科学技术学院博导姚丹亚教授也认为,自动驾驶系统只能对程序中预设的情况进行判断和操作,一旦实际路况超出程序预设范围就无计可施,可靠性难以满足道路安全要求。
“由于总存在不守交规的行人和驾驶员,把一个无人驾驶汽车扔上道路,心里总感觉不那么放心!”孔斌坦言,公众接受无人驾驶汽车也可能需要时间。
相比技术可靠性,法律问题可能是无人驾驶汽车大规模上路的另一个障碍。一旦发生了事故,怎样判定事故责任人?
尽管障碍重重,但梅涛还是看好无人驾驶汽车。在他看来,汽车未来的服务必须从解决安全问题入手。为此他还为无人驾驶汽车设想了一个“两步走”计划。
第一步就是转变乘客的被动安全为主动安全,让智能系统辅助驾驶安全。“传统汽车发生事故时,车辆会启动安全气囊等保护措施,乘客处于被动安全状态。如果安装了智能设备,汽车将自动判断道路情况,主动做好预警。”梅涛认为,未来汽车安装智能设备也应该像安全带一样强制安装的。随着智能设备的普及,公众运用智能系统的习惯逐步被培养起来。第二步,只要智能系统足够可靠,无人驾驶汽车就能独自上路了。