1.1 智能駕駛的產生與發展
1.1.1 智能駕駛的萌芽
1925年8月,美國街上首次出現了一輛“貌似”無人駕駛的汽車,一位名叫Francis P.Houdina的美國陸軍電子工程師坐在后面的一輛車里,通過發射無線電波操控前面那輛無人駕駛汽車的轉向盤、離合器和制動系統。
20世紀60年代,在斯坦福國際研究院(SRI International)的前身斯坦福研究院(Stanford Research Institute)誕生了機器人Shakey。Shakey具備獨立自動駕駛能力,它也是第一個具有完整感知、規劃和控制能力的機器人。Shakey之父是斯坦福國際研究院的創始人之一,“科學怪才”查爾斯·羅森(Charles Rosen)。
20世紀70年代,中國也邁出了探索智能駕駛的腳步,學術界和產業界相繼進行了相關研究。1978年,清華大學齊國光教授的課題組開始研究自動駕駛,學術界正式邁進智能駕駛領域,隨后何克忠教授的HTMR課題組于1986年開始接力研究。同時,國家也立項展開相關研究,1980年,哈爾濱工業大學、沈陽自動化研究所和國防科技大學參與了國家立項的“遙控駕駛的防核化偵察車”項目。
直到20世紀90年代初,中國終于誕生了第一輛智能駕駛汽車,名為ATB-1(Autonomous Test Bed-1)。該車由北京理工大學、南京理工大學、國防科技大學、清華大學和浙江大學聯合研究,隨后,在此版本上迭代而生ATB-2,其速度較第一代提升了3~4倍。
進入21世紀后,國內相關院所加大了研究力度,同時與相關汽車企業進行合作。通過數十年的技術積累,2003年國防科技大學與中國第一汽車集團有限公司合作研究出紅旗CA7460,該車在正常交通狀態的高速公路上,在自動駕駛狀態下,峰值速度可達到170km/h,并且實現了自動超車功能。
與此同時,國際上對智能駕駛的研究也逐漸開始活躍。2003年“第二次海灣戰爭”剛剛開始,沙漠行動中的士兵傷亡情況引起美國國防部的注意,美國國防部設想用無人駕駛技術解決這一棘手問題。隨后一年,美國國防部高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)開始布局無人駕駛汽車挑戰賽“Grand Challenge”,并于2004年3月13日啟動比賽。挑戰賽場地設置在沙漠之中,還原了沙漠行動的使用情景,參與者被要求用無人駕駛汽車沿著15號公路穿過240km的沙漠道路。然而比賽的結果卻不盡如人意,參賽車輛全軍覆沒,獲得第一名的卡內基梅隆大學的車輛僅僅走完了11.78km的路程。
第二年,比賽難度增加,比賽地點的海拔更高,并且賽道設置了100多個急轉彎。同時,比賽隊伍的技術也大有提升,共有5輛無人駕駛汽車完成了212km的賽程。冠軍車輛Stanley來自斯坦福團隊,原車由大眾汽車提供、大眾電氣研究實驗室聯合打造,英特爾研究院幫助其提升視覺能力。
在2007年,DARPA首次進行了城市地形的挑戰賽,賽道60英里(1英里=1.609344km),比賽時間為6小時。當年共有11支車隊參加比賽,其中一些車隊在前幾年的比賽中已經積累了不少經驗,如卡內基梅隆大學車隊。卡內基梅隆大學組建了一支40人的隊伍,車隊包括兩輛參賽車和一輛補給車。在如此精心的準備下,卡內基梅隆大學奪冠而歸,并獲得200萬美元的獎金,斯坦福賽車隊獲得亞軍。值得一提的是,64線激光雷達首次出現在卡內基梅隆大學的裝備庫中,隨后數年,64線激光雷達成為無人駕駛汽車的必要配件。
1.1.2 智能駕駛的發展
2009年,谷歌(Google)公司進軍智能駕駛領域,并招募斯坦福大學的無人駕駛汽車教授Sebastian Thrun進行智能駕駛的開發與研究。隨后,Sebastian Thrun教授對豐田普銳斯(Prius)車型進行改裝。該車通過安裝輪速傳感器讀取高精度輪速信息;通過攝像頭識別交通信號燈;車頂配備Velo-dyne 64線激光雷達,車輛前方還安裝了測速毫米波雷達。
2009年,Prius完成了100英里的無人接管自動駕駛任務,成為谷歌公司自動駕駛的里程碑;2010年,新聞界首次對谷歌公司自動駕駛進行了相關報道,當時,谷歌公司的無人駕駛汽車已經完成了14萬英里的測試里程;2011年,谷歌公司在政府游說專家的協助下使內華達州成為美國第一個允許自動駕駛汽車上路測試的州。
隨著技術的不斷更新,2012年,谷歌公司第二代無人駕駛汽車Lexus誕生。與第一代相比,Lexus的空間更大,續航里程更長。當年,Lexus累計完成了超過30萬英里的測試里程。
2013年,Sebastian Thrun離開谷歌公司,放棄了他精心打造的無人駕駛汽車帝國。Chris Urmson走馬上任,確立了開發完全自動駕駛的技術路線。隨后一年,谷歌公司借鑒Podcar原型,設計出第三代無人駕駛汽車——“螢火蟲(Firefly)”,該車進一步增強了無人駕駛過程中的人機交互體驗。在此期間,以色列視覺系統公司Mobileye以ADAS低價方案打開市場大門,并逐漸占領市場份額。寶馬、通用、大眾與其合作力度不斷加大,到2017年,Mobileye公司的相關技術已被運用到全球兩千余萬輛汽車當中。同時,Mobileye公司也在悄悄進行自動駕駛的研發,由于其在車輛視覺方面的獨特優勢,與谷歌公司相比,Mobileye公司的方案一經誕生,就具有視覺方面得天獨厚的優勢。在視覺地圖方面,谷歌公司堅持通過實時的點云匹配來判斷車輛當前位置,每千米需要數吉字節的數據;Mobileye公司提取的地圖能夠實時上傳(每千米只需10 KB級別的數據),通過眾包的方式及時更新,方便車輛在行駛時獲得最新定位。
2015年是國外自動駕駛事件頻出的一年。2015年初,在美國拉斯維加斯舉辦的國際消費電子展(簡稱CES)上,梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)發布的無人駕駛豪華運動概念車F015驚艷亮相。10月特斯拉發布自動駕駛系統(Autopilot),使得“未來已來”一時成為熱議詞匯。雖然Autopilot是L2等級的輔助駕駛系統,但很多車主卻被這個名稱給誤導了,甚至有車主大膽打開Autopilot模式,穿越了美國東西海岸。這無疑是一個危險的舉動,然而當時的特斯拉卻不以為然,這也為隨后幾年特斯拉的事故埋下伏筆。
在國外自動駕駛風起云涌的2015年,中國也留下具有時代意義的自動駕駛大事件。2015年8月,李德毅院士團隊與宇通汽車集團合作研發的無人駕駛大型客車,在全開放環境的鄭開大道上行駛33km,完成跟車行駛、定點停靠等試驗科目,全程無人工干預,實現了中國商用車企業在自動駕駛領域零的突破。2015年11月,中央電視臺的《新聞聯播》報道了第七屆“中國智能車未來挑戰賽”。自動駕駛這一概念開始進入普通百姓的日常生活中,成為大眾時興的話題。2015年12月,百度公司宣布其與寶馬公司合作的無人駕駛汽車已經在北京五環順利完成自動駕駛測試,時速達100km/h。這三件事情讓人們意識到,在無人駕駛的高精尖領域,中國并沒有缺席。
2016年上半年,接連發生多起自動駕駛事故,給國內外自動駕駛潑了一盆冷水。
第一起事故發生于2016年2月,谷歌公司的無人駕駛汽車正在以自動駕駛模式進行測試,一輛公交車從其后方駛近,由于判斷失誤,兩車發生輕微碰撞。隨后,谷歌公司發布聲明,解釋了事故原因,并承認谷歌公司在事故中負有“一定的責任”。由于事故并未造成嚴重傷亡,事件很快平息下來。但在當年5月發生的致命車禍事件卻為自動駕駛蒙上了一層陰霾。當時,一輛特斯拉汽車正在以Autopilot模式高速運行,但駕駛員卻在觀看視頻,并未關注周圍路況。車輛的Autopilot系統沒有檢測到一輛卡車正在橫穿馬路,兩車相撞,特斯拉駕駛員當場身亡。悲劇發生后,特斯拉發布聲明,表示由于光線問題,自動駕駛模式未發現卡車的白色面,因此未啟動制動功能。同時聲稱駕駛員“需要保持對車輛的控制,而且還要對行駛的車輛負責”,這場事故一時間引起熱議。
度過了2016年上半年的冷卻期,自動駕駛在8月迎來了新的曙光。線上租車服務公司Uber高調宣布以6.8億美元收購自動駕駛技術公司Otto,雙方聯手致力于打造安全的無人駕駛貨運體系。12月,Waymo從谷歌公司獨立,成為Alphabet旗下的子公司。作為一個獨立公司,Waymo此后在無人駕駛界聲名鵲起。Waymo起源于2009年,是谷歌公司開啟的一項自動駕駛汽車項目,在獨立之前,Waymo內部完成高層大換血,進入全新的發展階段。
經歷了2016年的悲喜交加,在2017年,創業公司紛紛入局,智能駕駛迎來了發展的小高峰,并表露出商業化跡象。2017年4月,英特爾公司以153億美元收購Mobileye公司。這次收購被業內稱為“眼睛與大腦的融合”,它讓英特爾公司如虎添翼,增加了其與高通、英偉達的競爭資本。與此同時,福特公司錦上添花。早在2016年,福特公司就推出了“2021自動駕駛宣言”——在2021年實現無人駕駛的商業化運營,面向大眾推出自動駕駛服務,占領市場份額。2017年,福特公司以10億美元投資Argo AI,引起自動駕駛界的熱烈討論。2017年7月,在AI開發者大會上上演了一場“自動駕駛大戲”。百度公司的陸奇在介紹百度無人駕駛平臺Apollo時與百度創始人李彥宏連線,當時李彥宏正乘坐一輛百度與博世合作的無人駕駛汽車趕往會場。在此次大會上,百度AI技術首次公開,智能駕駛、人機交互等技術逐一亮相。其中,Apollo開放平臺專注于無人駕駛技術,這是全球范圍內自動駕駛技術的第一次系統級開放,也是全球自動駕駛一個重要的里程碑。
令人興奮的是,2017年智能駕駛的商業化落地進程加快,這一年發生了幾件標志性事件。4月,馭勢科技與白云機場合作,在“2017中國機場服務大會”期間,在航站樓與停車場之間投入一輛無人駕駛汽車進行擺渡。這是國內無人駕駛運營的首次嘗試,旅客可以自動約車,上車后一鍵啟動車輛,雖然運營時間只有短短一周,但卻向中外旅客展示了中國無人駕駛的風貌。6月,馭勢科技與凱德集團又對無人駕駛汽車進行了一次探索,嘗試無人駕駛汽車在大型綜合商業地產項目中的應用落地。在此項目中,選定杭州來福士廣場作為運營地點,消費者可以在電梯口呼叫車輛,系統將自動識別其停車位,進而將乘客送至停車位。由于項目運營地點具有行人密集、地下停車場GPS信號弱等因素,這一項目實施起來困難重重,但這些技術難題的解決辦法在后來也成為人們津津樂道的技術亮點。2017年末,4臺“阿爾法巴”智能駕駛公交車在深圳福田保稅區舉行首發儀式,這是全球首次在開放道路上進行的智能駕駛公交車試運行。
1.1.3 智能駕駛的未來
有權威公司預測,近20年內,自動駕駛汽車的普及率將以滾雪球式的速度增長。在5G技術的加持下,智能駕駛產業將迎來新一輪增值,成為人工智能產業的最大增值點之一。
智能駕駛重塑了人們的出行方式,并在此基礎上激活了智能、汽車、安全的全新市場。首先,它解決了人們的出行難題,節省了人們的時間,而這些被節省出來的時間將被合理轉化為生產力,釋放出巨大的經濟效益和社會效益;其次,它創造了全新的消費方式,一輛無人駕駛汽車就是一個消費場景,而智能駕駛與相關領域聯合,將在數據分析的基礎上釋放出封閉消費場景的巨大潛力;再次,它直接刺激汽車市場,全新的駕駛體驗將激發人們體驗新技術的欲望,從而帶動汽車市場的全面升級。
不可否認,智能駕駛汽車(又稱智能車)是人類工業史上的全新范式轉移,出行、物流、醫療等領域已經與其不斷交匯升級,它不僅是汽車發展的未來,也是人類生活方式的未來。