NuTonomy公司的自動駕駛出租車

胡德良/編譯

NuTonomy公司的自動駕駛出租車

胡德良/編譯

●替代深度學習的人工智能可以更加輕松地測試這家新興公司的自動駕駛車輛。

在新加坡市中心散步，走出不遠，就會跨越一座模仿了DNA結構的螺旋形橋梁，穿過一個形狀像蓮花的科學博物館，最終來到一片高聳的人造超級樹林中，其中的樹木有節律地閃爍光芒并發出聲音。這是不足為奇的，新加坡市是第一個擁有自動駕駛出租車車隊的城市。

自從2015年4月，機器人出租車就開始在這段6公里的道路上探索起來，這段公路兩旁就是新加坡緯壹科技城商業區，這里的人們已經習慣于通過一款拼車應用軟件來打出租車了。因此，當一輛出租車——一款稍加改裝的雷諾佐伊電動車停在一家星巴克連鎖店外面的時候，似乎唯有我對其感興趣。車上坐著一位工程師、一位安全駕駛員和nuTonomy公司的首席運營官道格·帕克（Doug Parker）。nuTonomy公司是從麻省理工學院分離出來的一家公司，負責該項目的開發。

這輛汽車配備了標準的傳感器套件，適合于具有城市自治權的市區汽車：車頂上以及前保險杠周圍裝有激光雷達，雷達和攝像頭幾乎遍布汽車的各個部位。這款車的內部看起來一切正常，只是在儀表板上擁有3個大大的按鈕，分別標著“手動”、“暫停”和“自動”，此外還有一個紅色的緊急停車按鈕。工程師發出了一聲“開車”的指令，安全駕駛員按動了“自動”按鈕，這輛車就朝著被稱為“啟匯園”的研發中心駛去。

nuTonomy公司預計，到今年年底把新加坡的車隊從6輛車擴大到數十輛，并在波士頓地區的公共道路、公司在劍橋的總部附近以及一兩個其他地方增加一些測試車輛。

車費便宜

該出租車靈巧地繞過了一輛并排停放的出租車，這時帕克告訴我說：“我們認為，新加坡是世界上自動駕駛車輛的最佳測試地。”

緯壹科技城提供了一定的挑戰性，但是其復雜性并未到達不可能攻破的地步：行人很多，但車流量穩定，很少出現擁擠的情況，而且也有足夠的變化，能夠滿足自動駕駛汽車學習與提高的需求。

乘坐自動駕駛汽車能夠使你強烈地意識到，我們在駕駛車輛時忽略掉了多少潛在的危險行為。人類駕駛者從經驗中可以獲知不用擔心什么樣的情況，但是nuTonomy公司的汽車還不能做到這一點，因此它對幾乎所有的情況都會做出反應，會頻繁地（有時會積極地）做出安全嘗試。如果該車稍稍懷疑某個行人可能會突然在其前面橫穿馬路，它就會緩慢前行。

對行人以及對其他司機的這種懷疑都設計在軟件之中。帕克說：“人類是我們最大的挑戰。”

在這15分鐘的行程中，我們的汽車不得不應對沿著路邊排水溝行走的人們、超越中線行駛的車輛、維修道路的工人、抄近路橫穿車道的出租車、有一大群小孩正在下車的公交車……甚至人類駕駛員都不得不集中精力應對，難怪安全駕駛員有時必須要接過駕駛的任務，確保車輛安全前行。

為了處理這些復雜的情況，nuTonomy公司利用了形式邏輯，這種邏輯運用一種規則等級，類似于阿西莫夫著名的“機器人三定律”。優先等級安排給像“不要撞到行人”等規則，接著是“不要撞到其他車輛”和“不要撞到物體”等規則。較為次要的規則有“安全時保持行駛速度”和“不要超越中線”等，更加次要的規則有“提供乘車舒適性”等。

該車一直企圖遵循所有的規則，但是它會首先打破不太重要的規則：如果有一輛車怠速停在路邊，擋住了部分車道，那么nuTonomy公司的汽車就會跟任何人類司機一樣，打破中線規則，保持車速，繞過停止的車輛。該汽車利用了一種計劃運算程序，這種程序被稱為“RRT*”，是“快速隨機搜索樹（RRT）”的一種變體，通過攝像頭和其他傳感器獲取的數據來評估許多潛在的路徑。“RRT*”由單一的決策軟件來評估每條路徑，選擇那條最符合規則等級的路徑。

應急按鈕：nuTonomy公司的汽車配有3個并排按鈕——“手動”、“暫停”和“自動”，并且在不遠處，還有一個鮮紅色的“緊急停車”按鈕

不要付小費：nuTonomy公司的測試車遍布傳感器，總是禮貌行車，而且從原則上來講，費用更低

相對來說，多數其他自動駕駛汽車公司依靠具有某種特點的機器學習。這種理念就是，如果你為汽車的機器學習運算程序展示足夠的駕駛場景，不管是利用真實數據還是模擬數據，它都能夠找出潛在的良好駕駛規則，然后將這種規則運用到以前未曾見過的駕駛場景中。對于許多自動駕駛汽車來說，這個方法通常是成功的。事實上，nuTonomy公司正在利用機器學習來幫助處理十分困難的傳感器數據解析問題，不僅僅用來處理決策問題。原因是要想弄清機器學習系統為何會做出自己的選擇，畢竟是非常困難的。“機器學習就像一個黑盒子，”帕克說，“你永遠都不能確定其中到底發生了什么。”

另一方面，形式邏輯可以為你提供可靠的保證，使汽車遵守規則，按照要求保持安全，即使在完全沒有準備的其他情況下也是如此，同時可以利用人們能夠讀得懂的代碼來顯示各種情況。nuTonomy公司執行總裁兼聯合創始人卡爾·伊格奈瑪（Karl Iganemma）解釋說：“這是一個嚴格的運算過程，把有關汽車應該如何運行的規范轉化為可以驗證的軟件，這是該行業真正缺少的方面。”

豐田研究所執行總裁吉爾·普拉特（Gill Pratt）同意上述觀點，他表示：“形式化方法的承諾就是可以證實的正確性。”同時，他還警告說：“將形式化方法運用在人類駕駛和自動駕駛的混雜車輛環境中，這是更具挑戰性的。”

在這樣的環境中，nuTonomy公司正在快速獲得經驗，但是該公司認識到處理這些方面的事情需要時間。帕克說：“我們堅信，這將會使行車安全得多，但是仍然會出事故。”的確，10月份，nuTonomy公司的一輛測試車發生了一個小事故。帕克說：“你想要做的就是退一步并詢問‘我們的車在那種情況下能夠做出正確選擇嗎？如果不能，為什么它就不能做出正確的抉擇呢？’利用形式邏輯，這是很簡單的事情。”

能夠解釋發生了什么，會為監管機構提供大力幫助；能夠向監管機構展示你做過什么樣的修復，也會對這些機構提供大力支持，以便不會再次發生同樣的問題。有效監管對于自動駕駛車輛的成功運行是很關鍵的，在許多大型汽車市場中有效監管成為一個具有挑戰性的障礙。例如，在美國，聯邦政府、州政府和地方政府針對交通、車輛和駕駛出臺的規章制度五花八門。在很多領域，技術發展太快，政府的規章制度難以跟上。

左：2016年傳統出租車的價位是每千米0.93美元；到2030年自動駕駛出租車的價位將是每千米0.31美元。右：像歐洲里斯本這樣的中型城市，通過自動駕駛車輛的拼車策略能夠把街道清空——自動駕駛出租車外加地鐵系統會將90%的汽車淘汰，會將100%的街道停車位空出來

幾家其他公司也正在公共道路上測試自動駕駛出租車和自動駕駛貨運車，其中包括匹茲堡的優步公司。這些公司的動機很明顯：當機器人系統使人類司機變得多余時，就會消除勞動力成本；在許多地方，勞動力成本遠遠超過了車隊運營商將要為自動駕駛車輛支付的費用。或許，自動駕駛車輛的經濟潛力是顯而易見的，但是監管機構是否會在短期內批準自動駕駛車輛的商業運營，這一點尚不明朗。

在新加坡，政府更加統一、更加積極地追求未來的自動駕駛技術。新加坡交通部副部長李川德（Lee Chuan Teck）解釋說：“我們開始于不同的理念，我們認為一旦技術成熟，規章制度就必須要準備就緒。”從歷史上來講，像這樣的規章制度，新加坡都是向美國和歐洲尋求指導；但是現在新加坡靠自己了。新加坡經濟開發委員會運輸工程總監譚康惠（Tan Kong Hwee）說：“提到自動駕駛車輛，我們發現沒有哪個國家擁有準備就緒的規章制度，也沒有人真正知道該如何測試和認證這些制度。”

新加坡的解決方案是：除了跟公司本身合作之外，還跟當地大學和研究機構合作，與技術同步推進法規建設。帕克稱，政府、學術界和產業界之間建立了非常密切的聯系，這是nuTonomy公司正在測試車輛的另外一個原因。

清空街道

新加坡積極主動是有充分理由的：該國擁有560萬人，生活在700平方千米多一點的土地上，使其在人口密度方面成為世界上第三大國。道路占去了該國土地的12%，用于住房的土地跟道路幾乎一樣多。隨著人口的增加，建設更多的道路不是首選的好辦法。政府決定要更加有效地利用目前擁有的基礎設施，從私人汽車轉變到公共交通和汽車共享上來。當今的普通車輛有95%的時間都處于停放狀態。為了取代這一狀況，自動駕駛車輛幾乎可以連續運行，可以將新加坡道路上的汽車減少2/3。通常，一輛車一次只承載一個人；相比之下，同路共乘策略可以容納更多的乘客。

在接下來的3至5年中，新加坡計劃對自動駕駛汽車、自動駕駛公交車、自動駕駛貨運車、甚至對自動駕駛多功能車進行一系列的試驗。這么做的目的是要了解居民在日常生活中如何使用自動駕駛技術。除此之外，李川德說：“新加坡即將開始建設一個真正的商業中心，我們準備在大約10至15年的時間內開發出來，我們正在從頭開始跟開發商合作，要把自動駕駛車輛技術融入開發計劃中。”從頭開始建立像緯壹科技城這樣的新社區，是新加坡的特色。

在這個新商業中心，絕大多數道路將被小路替代，這些小路剛好能夠容得下往返穿梭的小型自動駕駛汽車。對于較長的旅程，根據需要安排的自動駕駛汽車和公交車主要在地下運行，在市中心外部的公共汽車站等候，一召喚即開。這是一番寬敞而寧靜的景象，遍布廣場、游樂場和公園，幾乎沒有停車位。

為了迎接這一挑戰，nuTonomy公司已經開始跟亞洲拼車企業Grab合作，使從緯壹科技城周圍數千名申請者中挑選出來的小群體乘客都能夠享受到自動駕駛出租車的服務。像這樣在實際運用中測試出租車是很重要的，但同樣重要的是要搞清楚一旦自動駕駛出租車不再新奇，開始成為一種有用的出行方式，用戶跟汽車之間該如何進行信息互換。帕克說：“人們很快開始信任這種車了，該事件成為常態的速度之快，令人驚奇。”

帕克稱，如果一切順利，到2018年，nuTonomy公司應該能夠準備就緒，通過Grab公司向緯壹科技城周圍區域的所有乘客提供商業服務，不僅僅局限于獲得預先審批的乘客。首先，每輛出租車都將配備一名安全駕駛員，但是nuTonomy公司正在研究一種方法，必要的時候允許由一個人遠程監督沒有配備安全駕駛員的自動駕駛出租車。最終，nuTonomy公司將過渡到完全自動駕駛，同時可以選擇遠程操作。

帕克根據預測說：“城市的整體結構將會發生改變，我認為這將是汽車時代開始以來最為重大的事件。”

[資料來源：IEEE Spectrum][責任編輯：絲絲]

本文作者埃文·阿克曼（Evan Ackerman）是IEEE Spectrum雜志旗下獲獎的機器人博客Automaton的資深寫手。2007年以來，他撰寫了6 000多篇關于機器人和新興技術的文章，除了為IEEE Spectrum撰寫文章，埃文的作品還發表在各種其他在線出版物上，包括科技博客Gizmodo和Slate。