人工智能在無人駕駛中的應用分析與展望

宋星甫

摘要：隨著信息化時代的來臨，人工智能技術在高速發展的同時，也帶動著無人駕駛技術的進步。作為與人們生活密切相關的技術，人工智能是如何發展的？無人駕駛的發展與人工智能有什么關系？人工智能在無人駕駛中是如何應用的？目前無人駕駛的優缺點又是什么？這些都是應該讓人們了解與探討的問題。本文將從基本概念出發，對上述問題進行探討和研究，希望可以為相關發展做出自己的貢獻。

關鍵詞：人工智能;無人駕駛;應用與展望

1 引言

最近幾年隨著科技的不斷發展，人工智能高速發展并取得了巨大的成果，同時也為其他領域帶來了機會，在此之前無人駕駛由于技術原因，一直處于理論和試驗階段，沒有真正走進人們生活，但是人工智能卻使其進入了新的發展階段，并讓其進入了人們的生活，真正成為可以為生活帶來便利的新技術。

2 人工智能與無人駕駛的概述

2.1人工智能的概念

人工智能作為現代計算機科學的一個重要分支，涵蓋了生物學，心理學，神經科學等各個領域，是指具有人類意識和思考能力的機器或者算法，其本質是讓機器模仿人類并實現與人類相仿的應答機制。人工指代了勞動力，而智能則包含意識和思考等人類智能才具有的能力。人工智能從最初的發展一直到現在，具有優秀的圖像處理和對人思維意識模擬的特性，有些地方甚至已經可以超越人類思維，可以獨立作出更優于人類的選擇。

人工智能涉及的領域十分廣泛，并且在目前高校或者研究機構中涵蓋了很多的學科，大致分為以下六大類[1]：（1）計算機視覺;（2）自然語言理解與交流;（3）認知與推理;（4）機器人學;（5）博弈與倫理;（6）機器學習。其中無一不是人工智能的重要領域，推動著人工智能蓬勃發展。

2.2人工智能的發展歷程

作為一門新技術，人工智能的發展歷程十分短暫，僅僅發展了幾十年就達到了今天的成就與地位。李開復在其名為《人工智能》的書中將人工智能分為了三個階段：弱人工智能，強人工智能，超人工智能。但就目前發展水平來說，大部分人工智能還處于僅僅可以用于生活日常的弱人工智能階段。但隨著科技發展，人們終將造出可以勝任甚至超過人類的超人工智能。

但人工智能的概念甚至可以追溯到古埃及，智者亞里士多德為形式邏輯奠定了基礎，而這正是人工智能發展的基本出發點。后來隨著電氣時代的到來人工智能才開始蓬勃發展[2]：1941年電子計算機同時出現自美國和德國，它的出現為AI提供了技術基礎;1950年被現代人稱為計算機科學之父，人工智能之父的艾倫·麥席森·圖靈發表了名為《計算機與智能》，提出了用“圖靈測試”確定一臺計算機是否有智慧行為，這種測試方法科學家們一直沿用至今;1956年人工智能夏季研究會上，正式將該領域取名為了“人工智能”;1981年日本研發人工智能計算機，作為復興的開端—人工智能迎來了曙光，日本、美國、英國再次為研究提供大量資金;1997年人工智能“深藍”戰勝世界冠軍，2012年Spaun通過基本的智商測試，2016年AlphaGo戰勝圍棋世界冠軍李世石，世界震驚，次年Alpha Zero通過自主學習戰勝AlphaGo。一個又一個令人驚喜的事件正不斷發生，人工智能的探索永不止步。

2.3無人駕駛

無人駕駛，全稱無人自動駕駛汽車技術，是一項基于人工智能技術的新興技術，近年來隨著人工智能技術的發展和在汽車制造等各個領域的運用，更是發生了催化反應，技術得到迅速發展。無人駕駛技術利用人工智能技術對路況信息進行分析與判斷，然后規劃出駕駛路徑來控制汽車進行路徑行駛[3]。

無人駕駛這一概念自一開始被提出，人們就在向著與人工智能結合的方向發展，因為人工智能與自動駕駛有很高的契合度。隨著人工智能的不斷發展，思維方式與人越發接近，自動駕駛的實現也變的更加簡便。這并不是說人工智能涵蓋了自動駕駛的全方面，而是因為以視頻攝像頭、雷達傳感器以及激光測距器等傳感設備作為“硬件”的自動駕駛技術，需要相應的算法系統來支撐運行，如今的硬件技術已達到一定的高度，縱使再有提升，對于自動駕駛的作用也并不是很明顯。人工智能卻不一樣，它是自動駕駛的“軟件”，是計算機技術結合心理學、哲學，通過對人的行為思考進行逆向推演后，開發出能以人類類似的方式作出反應的智能機器。人工智能的每一次提升都能促進自動駕駛的發展，從而以同樣的成本實現更加安全，更加高效的自動駕駛技術。

3 人工智能在無人駕駛中的具體應用

人工智能技術是無人駕駛發展的基礎，并且在系統上有著大量的應用，可以說是密不可分。這其中主要分為三大部分：環境感知模塊、決策規劃模塊以及控制執行模塊。

（1）環境感知模塊

作為無人駕駛中最重要的一環，它的發展往往決定了無人駕駛的應用程度。無人駕駛最重要的就是實時感知周圍環境信息，以便及時獲取數據信息，這些都是由傳感器完成的，比如攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器[4]，無論是在熟悉的環境還是新環境，汽車可根據這些傳感器數據做聚類處理，并利用各種算法對周圍進行車道線或標志物檢測，并通過系統內的分析模塊來分析。唯一的不足就是已有的自身感知技術無法達到較高精度，只能通過GPS獲取車身狀態信息，位置來進行導航。

（2）決策規劃模塊

根據傳感器傳回的實時路網信息、交通環境信息和自身駕駛狀態等信息，無人駕駛系統通過分析來產生決策，比如遵守交通規則（包括突發異常狀況）的安全快速的自動駕駛決策[5]。這與最近剛出現的5G技術有關，由于無人駕駛技術在道路上會有巨量的實時數據進行傳輸和獲取，原本的網絡技術已經滿足不了這種需求，5G就合理的應用起來，既更加保證了行駛的安全，也加速了該技術的發展。

（3）控制執行模塊

根據規劃的行駛軌跡，以及當前行駛的位置、姿態和速度，產生對油門、剎車、方向盤和變速桿等的控制命令。傳統控制方法有PID 控制、滑模控制、模糊控制、模型預測控制等[6]。如較低等級的汽車定速巡航到現在的無人駕駛都是這一模塊控制的具體體現。

4 無人駕駛的優點與不足

4.1無人駕駛優點

隨著近年來技術的完善，無人駕駛技術在生活中諸多領域體現除了極大地潛力，例如無人駕駛技術可以減少交通事故、緩解交通擁堵、降低能耗、保護環境等等。無人駕駛技術在被發明制造以前，人就早就有了類似的技術：飛機的自動駕駛，其存在的價值不正是減少人的疲勞，提高安全系數。無人駕駛亦是如此，且相對而言更加貼近人么生活，與人們息息相關。無人駕駛技術憑借其強大的適應性，正在融入人們的生活。在遵守交通規則方面，無人駕駛汽車會嚴格按照系統中的設定，一絲不茍的執行，不會出現闖紅燈、超速的情況，極大程度上較少了違規率;在保護人們安全方面，也有巨大成效，憑借其對周圍環境頻繁的掃描，使汽車可以在緊急情況下提前做出反應;以往出現的疲勞駕駛、醉酒駕駛也會因為無人駕駛技術的存在，變得十分容易解決。

盡管由于技術的應用還處于試驗階段，僅在部分地區進行了試點應用，但效果顯著，使之成為企業及國家之間競爭的熱點。

4.2無人駕駛不足

在人工智能背景下，隨著人工智能技術的不斷成熟，自動駕駛汽車的性能必將越來越高，而這在近幾年間是有目共睹的。但有喜也有憂，據美國 IHS 公司對汽車進行專業的調查統計，至 2025 年，如果每輛汽車均采用無人駕駛技術，則汽車的成本將大幅增加，增加額度將在7000到10000 美元，資金問題將是制約該技術發展的重要因素。盡管最終將來無人駕駛汽車將完全不需要由人工進行控制，隨著發展其技術成本將得到進一步的降低，降低幅度將在3000美元左右。這終歸只是將來，在當前階段這終將成為問題。

此外，盡管當前無人駕駛技術發展很快，還有許多技術問題存在，例如在極端天氣下汽車傳感器的靈敏度問題等等，都是其發展的巨大阻力。

5 總結與展望

人工智能和無人駕駛產業相比于其他傳統產業發展時間很短，幾十年的發展已經讓人工智能運用滲透進各行各業，國民經濟、家庭生活方方面面均有它的身影，是我國實施創新驅動、轉型升級的主流領域，是我國實現科技興國、跨越發展的基礎產業，國家要從頂層設計規劃好這個行業發展的目標、任務，企業在政策允許的條件下大力引進人才、進行技術創新，做大做強，增強我國人工智能和自動駕駛汽車產業的核心競爭力。

參考文獻：

[1]田金萍.人工智能發展綜述[J].科技廣場，2007 （1）：230-232.

[2]王江濤.淺析人工智能的發展及其應用[J].電子技術與軟件工程，2015 （5）：264.

[3]喬維高，徐學進.無人駕駛汽車的發展現狀及方向[J].上海汽車，2007 （7）：40-43.

[4]周路菡.人工智能下一站：無人駕駛汽車[J].新經濟導刊，2017 （Z1）：89-93.

[5]田國強.人工智能技術在無人駕駛汽車領域的應用研究[J].江蘇科技信息，2017 （14）：56-57.

[6]郭旭.人工智能視角下的無人駕駛技術分析與展望[J].電子世界，2017 （20）：64-65.