正文
自动驾驶最早的原型可能要算“斯坦福车”,这个20世纪60年代获得美国国家航空航天局(NASA)资助的项目在汉斯·莫拉维克(Hans Moravec)——被誉为“人工智能最坚定的支持者”——的努力下取得了巨大进展。莫拉维克通过远程图像来操控“斯坦福车”的运行,然而它逃脱了控制,直接驶上了繁忙的道路,追捕“叛逃机器人”成为无人车历史上诙谐的一笔。莫拉维克在机器视觉的探索中遭遇了很多挫折,后来有了著名的
莫拉维克悖论(Moravec’s Paradox)
——人类的高阶智能,比如推理、规划和下棋,计算机都能够轻易实现。而只有几个月大的婴儿就能驾轻就熟的低阶智能,如感知和运动配合,计算机都遥不可及。
美国国防部高级研究计划署(DARPA)为降低未来战争中士兵的伤亡,在2004年举办了第一届无人车“大挑战(Grand Challenge)”,可惜在沙漠中全军覆没。而随后的2005年成为了一段光辉岁月。卡内基梅隆大学的Red队是夺冠热门,其老大、机器人专家雷德·惠塔克(Red Whittaker)志在必得。在挑战者中,斯坦福大学的Stanley并不起眼,可是领队塞巴斯蒂安·特龙(Sebastian Thrun)矢志夺魁,这位同步定位与地图创建(SLAM)的先驱者从卡内基梅隆大学失意出走,试图在这场比赛中夺回尊严。卡内基梅隆大学的两辆车一路领先,可下半程几个松动的零件导致两辆车大幅减速,只获得第二和第三。Stanley虽然在比赛中出了几次事故,但未伤筋动骨,在删除了一些无关紧要的代码后竟然越跑越快,最终斩获200万美元奖金。在这次比赛中,很多车辆都使用了激光雷达、高精度的地理信息系统和惯性导航系统,直到今天仍然是很多无人车的标准配置。
2007年“城市挑战赛(Urban Challenge)”在卡内基梅隆大学卷土重来,这次他们准备充分,40人的队伍,除了两辆参赛的车辆,还有一辆补给车提供充足的零件替换。惠塔克终于摘得桂冠。在他的装备库里,第一次出现了一种新型的64线激光雷达,为了让这件装备投入使用,卡内基梅隆大学的工程师写了大量的驱动程序。这是由一家音箱厂商Velodyne的极客老板做出的,价值7~8万美元。在其后的近10年间,64线激光雷达成为全世界绝大多数无人车必须配置的组件。
自动驾驶的今生:企业精耕
谷歌的第一辆无人车是基于混电车Prius改装的,顶上装着64线激光雷达,以此建立高分辨率的三维环境模型或高精度地图。
谷歌的第二代无人驾驶车来自叫510 SYSTEMS的一个创业公司,其核心技术是Anthony Levandowski,是加州大学伯克利分校开发的,并非出自无人驾驶车三强(卡内基梅隆大学、斯坦福大学和麻省理工学院)。这家创业公司做的东西非常好,于是谷歌悄悄把这家公司买了下来,在其基础上开发出基于丰田Lexus的平台,一直到现在Lexus仍然是谷歌车队的主流车型,现在常在路上行驶的有20多辆。
谷歌的第三代无人驾驶车是真正的跃迁,这款车是完全重新设计的,做了很多思考和改进,比如移除了雨刷,因为并不需要有驾驶员在雨中看清路况。按照设计,这种车是没有方向盘的,但由于加州法律的限制,车里还是安装了一个游戏操纵杆作为方向盘。目前在路上行驶的这种车已有30多辆,同时谷歌还在进行大量的制造。
虽然谷歌的几十辆无人驾驶车累积的行程已达200多万英里,然而在实用性上面临着一定的问题:一是激光雷达等传感器太过昂贵,二是区区200多万英里不能证明无人驾驶足够安全或比人驾驶得更好。
另一条路线逐渐成为主流,他们从驾驶辅助和辅助驾驶开始,主攻以视觉为主的低价方案,试图实现快速商业化。其中翘楚是Mobileye和特斯拉,Mobileye的驾驶辅助系统已经安装在1000多万辆汽车上,而特斯拉的autopilot在短短7个月积累了1.3亿英里的自动驾驶里程。
Mobileye采用视觉地图,从视觉中提取的地图特别小,适合实时上传、通过众包的方式更新。事实上基于视觉的定位更接近于人的工作方式。我们根据道路上的标志来评估大致的位置,并且根据路面线条的变化做实时的决策(选哪一条车道,是否上匝道等)。那么,只须从视觉中提取出那些标志和线条,众包上传到地图(每公里只需10KB级别的数据),而行驶时可以通过视觉匹配来获得定位。