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無人駕駛車:不可逾越的智能技術

http://www.whhswh.com 2009-08-05 08:40 來源:《科學新聞》

  編者語:在2009年6月,很多人在西安觀看了中國首屆“智能車未來挑戰”比賽。中國科學院自動化研究所副所長王飛躍研究員認為,無人駕駛是一件遙遙無期的事兒,他在接受《科學新聞》采訪時說:“再過50年,無人駕駛車也不一定能用上。智能輔助駕駛技術的前景會很好。”

   盡管人們期盼著智能車的技術進步給自己帶來更多的解放,但必須承認的事實是,這條路并非坦途

  《變形金剛Ⅱ》又來了。各大院線的銀幕上正在熱播機器人汽車,外形超酷、來去自如。

  很多人的夢想就是在自家院子里停靠那么一輛機器人汽車,坐著兜兜風。然而,如果今天上班途中,你見到一輛車悠然地行駛著,而汽車的主人在車內看報紙,你會怎樣?

  “我會被嚇壞的,那太嚇人了。”一位同事很認真地回答。

  但實際上,在2009年6月3日~5日攝氏35度的驕陽下,很多人在西安觀看了中國首屆“智能車未來挑戰”比賽,親眼目睹了無人駕駛車在路上行駛的盛況。

  的確,無人駕駛車輛的使用早已不是什么科幻故事。

  預測未來

  經過8年討論之后,國家自然基金委的重大研究計劃——“視聽覺信息的認知計算”在2008年立項。這是一項集信息科學、生命科學和數理科學等領域的交叉研究。值得關注的是,在該項目的總體目標中,基金委還希望構建一個無人駕駛車輛的驗證平臺。于是,基金委與重大研究計劃指導專家組決定舉辦中國“智能車未來挑戰”比賽。

  無人駕駛車輛,也稱為智能車或輪式移動機器人,它依靠車內以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。利用車載傳感器來感知車輛周圍環境,并根據感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,控制車輛的轉向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。

  實際上,駕駛過程中人是最不可控和難以確定的因素。據公安部公布的數據,在導致人員傷亡的交通事故中,有90%以上是人為因素所致。無人駕駛則將最不安全的人“取締”了。

  從應用環境的不同,可將智能車應用分為兩大類:全自動交通系統,即所有車輛都是自動駕駛;混合交通系統則仍有部分車輛是人駕駛。前者已經開始進入到實用化階段,例如歐洲現有的短途低速應用和一些軍事應用。上海交通大學副教授楊明說:“后者進入到實用化階段還有很長路的要走,恐怕要10~20年。”

  不過直到現在,在智能車研究領域,科學家們對全自動無人駕駛技術的預測還頗有爭議。

  中國科學院自動化研究所副所長王飛躍研究員認為,無人駕駛是一件遙遙無期的事兒,他在接受《科學新聞》采訪時說:“再過50年,無人駕駛車也不一定能用上。智能輔助駕駛技術的前景會很好。”

  而來自意大利帕爾瑪大學的Alberto Broggi教授接受《科學新聞》采訪時說:“今天我們已經擁有了一些智能車,在未來幾年,它的需求量肯定會增長。大約五六年后,無人駕駛的全自動車就會出現,它們將行駛在特定的路段。比如在高速公路,為安全起見,可以開辟一到兩個車道,專門供無人駕駛車輛行駛。”

  不可逾越的智能

  幾經掙扎、最近不得不宣布破產的美國通用汽車公司正是無人駕駛車的先行者,早在1939年的紐約世界博覽會上,通用就首次展出了無人駕駛概念車Futurama。

  初期推動無人駕駛研究的是軍事領域的專家們。美國軍方在上世紀70年代開始關注無人駕駛技術。1995年,一輛由美國卡耐基梅隆大學研制的無人駕駛汽車Navlab-V,完成了橫穿美國東西海岸的無人駕駛試驗。在全長4587公里的美國州際高速公路上,整個實驗98.2%以上的路程是車輛自主駕駛。德國聯邦國防大學、意大利帕爾瑪大學等研究機構也在同一時期分別進行過類似的測試。

  “中國自上世紀80年代開始智能車研發。”國防科技大學教授賀漢根接受《科學新聞》采訪時說,“我們已經啟動了一個高速公路上行駛2000公里的測試項目,從北京到廣州,人的干預將小于3%。”

  這些實驗似乎已經讓世人看到無人駕駛車近在咫尺了。“我們認為不久就會用上智能車了,但是我們錯了,實際上花費了比預期更長的時間。”Broggi說。

  智能之路上最大的絆腳石是對這些無人駕駛的長距離測試有效率為95%~98%,當測試車輛出問題時,總需要有實驗人員在旁邊作彌補。測試表現的最好水平也達不到99.9%的駕駛安全要求。

  楊明認為,“產生問題的原因,一方面,現有傳感器的動態性能與人眼相比仍有較大差距,另一方面,現有的人工智能技術面對復雜的交通環境仍力不從心。”

  “機械方面或者說自動駕駛技術我們已經掌握了,但是還不具備真正意義上的‘智能’。2007年美國無人車城市挑戰賽(Urban Challenge),也只是在仿真的城市環境下進行,與實際相差還很遠。”楊明說。

  中科院生物物理所認知科學專家陳霖院士告訴《科學新聞》:“越是人類最本源的功能,越是難以分析。視覺科學已有200多年的歷史,但是進展緩慢。比如,一個三五歲的孩子,很遠就能認出爸爸媽媽,但是計算機很難完全分辨。”

  “傻瓜”價位

  通用公司在2008年作最后掙扎時,宣布將在10年之后,把智能車推向市場,希望藉此博得一個“技術更先進”的形象。但是,“與從一開始就向大眾展現了明顯優勢——生態友好、更低的燃料消耗的混合動力不同,除了安全和舒適方面的優勢外,‘智能’將怎樣成為購買因素,這仍然還不是很清楚。”奧地利EFS汽車企業咨詢有限公司CEO Truls Thorstensen告訴《科學新聞》。他進一步分析說,對于汽車制造商,在智能車上的投入主要是一種在品牌形象上的投入,這就類似于普瑞斯和混合動力技術對于豐田的影響。一旦成功確立了品牌形象,將有利于以后各種車型的定價。

  未來購買一輛智能車,價格也并非高不可攀。Broggi說:“實際上,我們在研究的智能系統可以被安置在一輛普通的汽車上,而這個系統的價格對于一輛汽車而言,就好像一張碟片和播放機的價格比,或者說,就像現在車上的空調系統一樣。因此,我猜測,未來每一個智能程序可能在2000美元左右。”

  不過,Broggi運到西安參加表演的這輛智能車,成本卻不是一個小數目。他說:“相對于車上的雷達、傳感器等,車本身的價值相當于零。”據他粗略估計,這些用于無人駕駛的特殊裝置價值200萬歐元。

  Thorstensen說:“至于類似雷達和傳感器等技術的定價,可以確信的是,它們將越來越成為日常商品,將會變得非常便宜。例如GPS接收器,現在只需要2.40美元,這個價格只是它們上市時價格的一個零頭。”

  燙手的法規

  在一些科學家的眼里,智能車能否最終在市場上售賣,并不是取決他們,而是一個集社會、法律多種因素的綜合體。

  美國加州大學伯克利分校教授張維斌認為:“主要的挑戰不是來自于技術,因為我們已經擁有可行的技術,我們擔心的是法律。麥當勞賣了一杯熱咖啡(因為在沒有標識的情況下燙傷了一個美國老太太而)付出了100萬美元的賠償費,哪個汽車廠商愿意做這個先行者?!”

  Broggi教授解釋說:“對于智能車商業化的規模生產,未來還要用很長的時間。主要就是需要制定法律規則。比如,如果在無人駕駛車道發生了一起交通事故,誰為這起事故負責?是誰的錯?這些需要法律界人士思考。”

  目前,撞車事故主要導致對人類駕駛員的訴訟,不大會出現高額訴訟。除非有證據表明汽車機械故障導致了撞車事故,汽車制造商不太可能成為多數事故訴訟的目標。

  “如果汽車是由軟件駕駛的話,這種情形將會改變。并且,由于汽車制造商比個人駕駛員有錢得多,相比面對人類駕駛員的情形,此時原告會尋找證據表明其所承受的傷害更嚴重。這將導致荒謬的結果,更安全的自動駕駛車投保費反而比人類駕駛車輛的投保費更貴。”Thorstensen說。

  封閉應用

  對無人駕駛應用的一個基本共識是,在相對封閉的環境下,智能車技術的使用已經開始,但是把智能車放置于混合交通系統,則還需要多方的突破。

  1997年,荷蘭Frog公司的Park Shuttle智能車系統在阿姆斯特丹國際機場就已經開始了應用。對于智能車未來的應用前景,中國工程院院士、西安交通大學校長鄭南寧表示,車輛可以用在大學、公園、機場、碼頭等相對封閉的區域,作為短途客運工具。今后還可以用于城市道路交通,例如從地鐵站到工業園區或居民小區的短途載客駁運。

  目前在歐洲的智能車應用已經有4~5套,智能車在城市短途低速場合下的應用已經進入到實用化階段。

  另外,一個完善的智能交通系統也是未來確保無人駕駛上路的另一環節。Thorstensen說:“如果一輛自動車為了避免撞到小孩,作為此決策的直接結果,卻撞上了另一輛車。為了確保車載系統在進行預測和決策時接收到足夠的信息,一個全新的道路基礎設施很有必要,它將能夠為汽車提供諸如感知性輸入等幫助。”

  王飛躍對此持保留看法,他說:“盡管現在很多城市聲稱擁有‘智能交通系統’,在我看來,這都是信息技術優化,還不能算真正意義上的智能交通。”

  目前,美國國會兩次撥巨款支持智能交通系統的研發和應用,歐盟和日本也緊隨其后,不但在發達國家,同時也在世界范圍內推動了智能交通系統的發展。

  誰與爭鋒

  智能車面臨的爭議和種種困難,也使一些研發人員迅速地掉轉船頭,邁向更為現實的市場。

  鄭南寧認為,“智能駕駛平臺并不意味著所有車都要實現無人駕駛,而要使有人駕駛更安全。智能駕駛汽車要為有人駕駛汽車提供輔助安全技術。”目前,智能輔助駕駛系統在不少高檔轎車、大客車和大貨車上已經開始了應用。

  “美國是起步最早的國家,但是從目前看,我認為歐洲更有可能領先一步。”楊明說,“歐洲的研究人員更為靈活,汽車企業的參與熱情與投入更大,當無人駕駛研究進入到低谷時,歐洲的同行首先轉向了輔助駕駛功能的開發,這在近幾年將更具有應用前景。”

  王飛躍分析說:“歐洲更傾向于市場,目前它們輔助駕駛系統技術發展很快,無人能比。日本緊隨其后。而美國一直是軍事驅動,更在意將無人駕駛技術應用在戰場上,他們也確實做到了。中國與這些國家相比,大約還落后10年至20年。”

  不過,Thorstensen更推崇美國,他認為:“能夠確信的是,用于這些汽車的軟件將產于美國。我們察看今天的IT業版圖,很清楚,幾乎所有成規模的、有創造性的以及相關的軟件公司都植根于美國。”

  未來關于軟件的管理規章、法律環境將成為一個敏感的話題,因為也許這些將決定未來最大的智能車潛在市場所在地。

  要是擁有一輛“汽車人”或“霸天虎”當“座駕”,你的世界必將因此改變。

  

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