自動駕駛汽車之路

編譯/辛 妍

自動駕駛汽車之路

編譯/辛 妍

曾經(jīng)，自動駕駛汽車（也叫自主駕駛汽車）只出現(xiàn)在科幻小說中。但隨著技術(shù)的發(fā)展，它越來越走向現(xiàn)實(shí)。早在2012年，電氣和電子工程師協(xié)會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）就預(yù)言，到2040年，公路上行駛的汽車中就會有超過75%是自動駕駛汽車。事實(shí)上，汽車制造商、技術(shù)提供商和世界各地運(yùn)輸當(dāng)局都越來越多把自動駕駛汽車看作是更加安全、更少擁堵以及更高能源效率的道路系統(tǒng)的關(guān)鍵。2012年9月，美國加利福尼亞州簽署的一項(xiàng)無人駕駛汽車條例草案更是向在公路上引入無人駕駛汽車邁出了一大步。

自動駕駛汽車所需的所有關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)從2004年以來就以各種形式被證實(shí)。而隨著自動駕駛汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，如今已經(jīng)有些汽車上配備了半自治系統(tǒng)，并且全自動駕駛的汽車也正在世界各地進(jìn)行測試。在歐洲，包括寶馬、沃爾沃和博世在內(nèi)的汽車公司都在公共道路上測試了自己的自動駕駛汽車，并將其作為未來業(yè)務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。在美國，搜索引擎巨頭谷歌的測試車隊(duì)擁有大約10輛自動駕駛汽車，并已成功地游說內(nèi)華達(dá)州、佛羅里達(dá)州和加利福尼亞州改變立法，從而允許它在其公共道路上測試自動駕駛汽車。在英國，自動駕駛汽車也于2015年開始在實(shí)際道路上進(jìn)行測試。

但這些汽車能完全取代對人類駕駛員的需求嗎（或者是至少由人來監(jiān)管）？它們到底能帶來什么好處？要推廣，主要技術(shù)和法律上的障礙是什么？本文將試圖一一解答這些問題。

為什么需要自動駕駛汽車？

自動駕駛汽車是一種智能汽車，它通過車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的數(shù)據(jù)自動規(guī)劃行車路線，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛，并到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。

英國權(quán)威汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)SMMT委托畢馬威（KPMG）所做的題為《連接和自動駕駛汽車：英國的經(jīng)濟(jì)機(jī)會（Connected and Autonomous Vehicles: The UK Economic 0pportunity）》的報(bào)告，可以說是第一份對由自動駕駛技術(shù)給英國帶來的機(jī)會進(jìn)行全面系統(tǒng)分析的報(bào)告。這份于2015年3月底發(fā)布的報(bào)告中指出，自動駕駛汽車將促進(jìn)社會包容、減少污染，并挽救生命。連接和自動駕駛汽車將有助于在英國創(chuàng)造32萬個(gè)工作機(jī)會，向英國經(jīng)濟(jì)注入510億英鎊。同時(shí)，報(bào)告預(yù)測，到2030年，這些新的車輛每年將會減少至少2.5萬起重大交通事故。為此，英國政府正在投入巨資支持相關(guān)創(chuàng)新，這其中就包括預(yù)算中向無人駕駛汽車真實(shí)世界測試投入1900萬英鎊，以及向自動駕駛汽車研究投入1億英鎊。2015年3月，財(cái)政大臣George 0sborne宣布，政府和工業(yè)將向無人駕駛研究、開發(fā)和示范再投資2億英鎊。

從整體上看，自動駕駛汽車會讓道路更安全，因?yàn)樗鼈儾粫L試那些每天在路上由人類駕駛員所做出的大膽的危險(xiǎn)操作。例如，自動駕駛的重型貨運(yùn)車輛，應(yīng)該就會比現(xiàn)在的大貨車安全，因?yàn)楝F(xiàn)在的很多大貨車都在由不是很熟悉路況、不嚴(yán)格遵守交通規(guī)則，并且經(jīng)常打瞌睡的司機(jī)在駕駛。

另外，自動駕駛汽車可以幫助一些特殊人群，比如老年人。現(xiàn)在，在農(nóng)村小鎮(zhèn)上有越來越多的獨(dú)居老人。他們中的很多人都保養(yǎng)著自己的老汽車，他們認(rèn)為只有這樣才能保有行動的獨(dú)立性。因?yàn)橛捎谀挲g大，在物理上，會造成走路和騎車都不太方便，再加上農(nóng)村地區(qū)的公共交通服務(wù)并不完善，這勢必使得老人希望擁有自己的汽車。研究表明，通常在路上老人傾向于保持同一速度，例如40英里/小時(shí)。這樣的結(jié)果是，在限速30英里的路段，老人就會由于超速而面臨危險(xiǎn)；而在實(shí)行國家公路速度限制的路段，這一速度又會給道路交通造成負(fù)擔(dān)。據(jù)英國機(jī)動車執(zhí)照局（Driver and Vehicle Licensing Agency，KVLA）統(tǒng)計(jì)，英國有近400萬駕駛執(zhí)照持有人年齡在70歲或以上，因此該局一直在努力了解這些人的駕駛行為，以確保他們能在路上安全駕駛。對他們來說，自動駕駛汽車或許是一個(gè)解決方案。對老年人來說，自動駕駛汽車的諸多好處之一就是能讓其自由移動。另外，它也能提高老人駕車的安全性。當(dāng)然，提高燃油效率也是一個(gè)重要方面。

圖1：自動駕駛汽車發(fā)展路線圖

實(shí)現(xiàn)自動駕駛汽車上路要面對的問題

自動駕駛技術(shù)很有可能會改變?nèi)藗兊纳睿牵灿泻芏酀撛诘膯栴}。想象一下，如果未來真的讓自動駕駛汽車合法開上公路，那可能就會有如下場景。早上，汽車送孩子們上學(xué)，車上沒有駕駛員；然后汽車自己返回住所，送家里的成年人到市中心上班，并在其下車后自動泊在車位上；幾個(gè)小時(shí)后，完成工作，通過手機(jī)控制汽車接其下班回家。但是，如果在這一過程中發(fā)生故障怎么辦？孩子們能應(yīng)付嗎？如果只是這樣，人們還需要擁有一輛汽車嗎？去任何地方的時(shí)候去租車公司租車不是更方便可靠？另外，我們何時(shí)才能將自動駕駛汽車開上公路？什么樣的突破才會使這一做法安全并合法？

汽車本身

對汽車工程師而言，要面臨的巨大的挑戰(zhàn)是，如何確保這些高度復(fù)雜、安全性相當(dāng)關(guān)鍵的系統(tǒng)（以及系統(tǒng)的系統(tǒng)）足夠可靠和安全，讓市民對其有信心，從而有助于加速該技術(shù)的市場引入。

在歷史上，汽車工業(yè)的發(fā)展往往傾向于基于一個(gè)假設(shè)，即駕駛員通常可以通過迫使車輛停下來控制故障。但隨著依靠電子和軟件的“無人駕駛”技術(shù)的提出，這種假設(shè)越來越無效，因此在車輛中設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試這類系統(tǒng)的新方法開始被引入汽車制造業(yè)。在其他一些行業(yè)中的工程師（如航空航天和核工業(yè)）很長時(shí)間以來一直面臨這一問題，因?yàn)樗麄円O(shè)計(jì)和開發(fā)的系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會直接導(dǎo)致危險(xiǎn)情況的發(fā)生。雖然可以從這些行業(yè)了解到很有多東西，但汽車行業(yè)與它們顯著不同，因?yàn)槠囀且粋€(gè)處于高度競爭的全球市場中的大眾消費(fèi)者產(chǎn)品，因而降低成本和縮短新產(chǎn)品開發(fā)生命周期是其主要特征。基于此，最近已經(jīng)開發(fā)了關(guān)于道路車輛功能性安全的新標(biāo)準(zhǔn)（IS026262），并已經(jīng)在汽車行業(yè)的一些組織中推出。

此外，由于交通情境的復(fù)雜性，主動安全系統(tǒng)必須能夠操作，并且必須開發(fā)嚴(yán)格的“現(xiàn)實(shí)世界”測試方法，以微調(diào)那些使用來自于不同的傳感器數(shù)據(jù)的算法（例如行人檢測算法），從而控制車輛。一旦被微調(diào)以后，整個(gè)系統(tǒng)將需要在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行測試，這就給工程師們制造了一個(gè)難題，因?yàn)樗麄冃枰O(shè)計(jì)出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界一樣的情境，其中有各種不同類型的行人，各種移動中的車輛，以及各種交通狀況，這樣才能代表現(xiàn)實(shí)世界，同時(shí)也保證測試的安全。

外部系統(tǒng)

必須要強(qiáng)調(diào)的是，工程師們需要考慮的不僅僅是一個(gè)僅涉及車輛系統(tǒng)的安全，而是要同時(shí)考慮外延的基礎(chǔ)設(shè)施－車輛系統(tǒng)的安全性和可靠性。以微軟的Windows為例，雖然已經(jīng)被廣泛使用20多年了，但還是經(jīng)常會崩潰。但是畢竟是在電腦旁。但遺憾的是，如果是在汽車上系統(tǒng)發(fā)生崩潰，我們無法按Alt+Control+Del。

由于在汽車內(nèi)和汽車連接中以電子方式控制的功能迅速增長，就導(dǎo)致出現(xiàn)安全漏洞，或者是潛在的嚴(yán)重安全漏洞的機(jī)會大大提高。傳統(tǒng)的汽車工程在功能安全性和可靠性方面有強(qiáng)大的方法。現(xiàn)在重要的是要將安全完全融入到設(shè)計(jì)、開發(fā)和驗(yàn)證全過程中，因此需要從為可靠性而設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向?yàn)檫m應(yīng)性而設(shè)計(jì)。

所有的外部通信鏈接都需要進(jìn)行身份驗(yàn)證并被加密。同時(shí)，車輛的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)也需要有相應(yīng)的保護(hù)措施。例如博世公司，它使用雙架構(gòu)，將與駕駛相關(guān)的功能（比如駕駛輔助）和其他功能（比如娛樂）嚴(yán)格分開。在將來，每個(gè)控制單元還會有專門的硬件安全模塊保障通信，同時(shí)也有專門的公司在為此開發(fā)軟件。

另外，保護(hù)客戶數(shù)據(jù)也相當(dāng)重要，因?yàn)轳{駛數(shù)據(jù)相當(dāng)私人和敏感。為此，沃爾沃公司一直在盡最大的努力來保護(hù)客戶“在連接的時(shí)候保有隱私”。該公司稱，沃爾沃駕駛員在連接中所收集的數(shù)據(jù)都屬于客戶。如果駕駛員沒有明確允許或授權(quán)的話，沃爾沃將永遠(yuǎn)不會與第三方公司交易個(gè)人駕駛數(shù)據(jù)。

再有，要實(shí)現(xiàn)自動駕駛，用以支持自動駕駛和實(shí)時(shí)交通管理要求的網(wǎng)絡(luò)也需要得到明顯改善。今天的移動網(wǎng)絡(luò)具有延遲性，而且?guī)捯膊粔颍虼瞬⒉徽嬲m用于建造完整全面的全自動交通管理系統(tǒng)。

監(jiān)管和責(zé)任問題

自動駕駛汽車上路之前，有一系列的問題需要解決，從監(jiān)管的角度來說，合法性和賠償責(zé)任是關(guān)鍵問題所在。

其中最主要的可能是責(zé)任問題。當(dāng)自動駕駛汽車發(fā)生交通事故時(shí)，誰負(fù)責(zé)？是車主，汽車制造商，自動駕駛系統(tǒng)生產(chǎn)商，還是讓系統(tǒng)運(yùn)行的軟件生產(chǎn)商？因此，最大的變化可能會發(fā)生在法律方面。一個(gè)15歲的孩子，或是一個(gè)80歲的老人，又或是一個(gè)喝醉酒的人，還有權(quán)“控制”自動駕駛汽車嗎？如果真的發(fā)生事故，罪行是“醉酒控制自動駕駛汽車”，還是法官會接受“是軟件控制的汽車而不是醉漢”？雖然智能系統(tǒng)可以大大改善安全（在道路交通事故中，人為錯(cuò)誤造成的事故占90%以上），但是，立法者仍然需要迅速抓住賠償責(zé)任這一棘手問題，提出明確的指導(dǎo)意見，以確定當(dāng)事故中涉及無人駕駛汽車時(shí)，誰來負(fù)責(zé)。合法性和賠償責(zé)任的界定各國將會不同，這也將會對自動駕駛技術(shù)如何出現(xiàn)在市場造成影響。

其次是合法化問題。基本上，《維也納公約（Vienna Convention）》（于1968年被許多國家承認(rèn)并遵守的國際條約，其中包括絕大多數(shù)歐洲國家，但不包括美國）明確禁止自動駕駛。因此，要實(shí)現(xiàn)自動駕駛，這一條約，還有一些類似的國家立法，必須適應(yīng)新的技術(shù)可能性。為使自動駕駛汽車合法地在公路上行駛，改變道路交通法例將是必要的。政府必須針對如何監(jiān)管的問題制定明確的計(jì)劃。例如，交通運(yùn)輸部需要解釋清楚，汽車將如何進(jìn)行認(rèn)證和測試，駕駛員將如何進(jìn)行培訓(xùn)，駕駛標(biāo)準(zhǔn)將如何進(jìn)行調(diào)整。這意味著，汽車所有人可能將帶有新的義務(wù)，比如要確保汽車中的軟件已經(jīng)被升級為最新版本等。

再次是系統(tǒng)覆蓋問題。是否車上要一直有一個(gè)有能力控制汽車的人存在？如果否，那么當(dāng)一個(gè)醉漢想要進(jìn)入汽車并按下“出發(fā)”的按鍵時(shí)，是沒人能阻止他的。如果是，那么這個(gè)人要保持怎樣的準(zhǔn)備狀態(tài)？隨時(shí)把雙手放在方向盤上？還是他們可以在車上的時(shí)候用手機(jī)？如果他們在高速公路上打瞌睡怎么辦？

另一個(gè)問題是應(yīng)急服務(wù)如何處理自動駕駛汽車。他們能夠通過車車通信“強(qiáng)制”自動汽車駛出目前的車道嗎？他們能夠命令汽車靠邊停車嗎？另外，怎樣從外面識別出來這是一輛自動駕駛汽車呢？

自動駕駛汽車的發(fā)展路線圖

自動駕駛汽車的大規(guī)模生產(chǎn)將從根本上改變道路交通系統(tǒng)的運(yùn)作方式，以及汽車制造商的商業(yè)模型。但其實(shí)真正的問題是，“你想要買一輛自動駕駛汽車嗎？”很多人本身就喜歡駕駛，喜歡控制汽車這一動態(tài)的機(jī)器，并享受這一過程。既然如此，他們何必選擇自動駕駛？或許，在交通擁堵時(shí)，自動駕駛更有用。或者說，當(dāng)需要長途駕駛時(shí)，自動駕駛也會有一定的優(yōu)勢。因?yàn)檫@些情況下，駕駛員可以通過自動駕駛來讓自己保持放松。

如果想要自動駕駛汽車，那么，我們到底想要什么樣的自動駕駛汽車？是可以讓我們在汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)中輸入坐標(biāo)或者郵政編碼之后，就可以坐在車上，等著車自動以最省油的方式把我們帶到目的地？自動駕駛汽車能夠避免侵犯行人的路權(quán)嗎？比如在斑馬線前主動給行人讓路？在安全方面，是否將迎來一個(gè)完全沒有車輛碰撞發(fā)生的時(shí)代？

要讓無人駕駛汽車的大量推廣成為現(xiàn)實(shí)，需要來自許多不同當(dāng)事方的更多的“聯(lián)合”思想。如同所有其他新的、顛覆性的運(yùn)輸技術(shù)一樣，要在大城市中看到無人駕駛的出租車，需要大量的開發(fā)時(shí)間，安全評估標(biāo)準(zhǔn)，以及逐步發(fā)展并完善的技術(shù)。在今天生產(chǎn)的汽車中，越來越多的出現(xiàn)了帶有自動駕駛技術(shù)特征元素的主動安全系統(tǒng)（例如自動緊急制動，Automatic Emergency Braking）。這些系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展是走向無人駕駛汽車的重要墊腳石。比如福特（Ford）開發(fā)的“交通擁堵輔助（traffic jam assist）”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是讓其汽車能夠在高速公路上不停地需要重復(fù)停車啟動時(shí)，自動接管汽車的駕駛。而該系統(tǒng)描述的愿景就是，在交通擁堵這種令人不愉快的情況下，讓駕駛員可以自由地讀報(bào)紙，查郵件，喝咖啡，從而放松駕駛員的心情，同時(shí)保持車流順暢。以這樣一種非常具體可見的方式向消費(fèi)者推出這一技術(shù)很顯然是向無人駕駛汽車邁出了很大的一步，而且很可能出現(xiàn)的情況就是，更多的人會接受暫時(shí)性地將汽車交給儀器來自動駕駛。

展望未來，或許，交通擁堵輔助系統(tǒng)是自動駕駛技術(shù)中容易讓人接受的第一步。從來沒有人在汽車廣告中說“買了這輛車，你就能在交通擁堵時(shí)保持愉悅”，相反，人們總是說“買了這輛車，你將能以80英里/小時(shí)的速度駕駛，并欣賞沿途的美麗風(fēng)光”。

自動駕駛技術(shù)可能出現(xiàn)的另一個(gè)重要趨勢是隨著其他汽車系統(tǒng)的發(fā)展而一起演進(jìn)的更高效的動力系統(tǒng)。汽車制造商有許多種可以節(jié)約能源的戰(zhàn)略，但是他們只能建議駕駛員以非常經(jīng)濟(jì)的方式駕駛汽車。可是如果有自動駕駛汽車，他們能夠告訴自動駕駛汽車如何駕駛動力系統(tǒng)最有效，而汽車會照做。

要實(shí)現(xiàn)真正讓自動駕駛汽車上路，沃爾沃公司的目標(biāo)是在2018年到2020年間在市場上推出能在認(rèn)證道路上執(zhí)行高度自動駕駛的汽車。并且，預(yù)計(jì)有些特定客戶在2017年就能買到這些汽車。下面這張自動駕駛汽車發(fā)展路線圖，或許能讓我們對自動駕駛汽車發(fā)展有個(gè)最直觀的了解。