何克忠:无人车十余年后有望上路

2011-1-31 09:34 来源: 科学时报
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  何克忠:清华大学计算机科学与技术系教授,在智能技术与系统国家重点实验室从事智能机器人技术、自动控制和计算机应用方面的研究。先后承接和完成国家重点项目、国家“863”项目及横向科研十余项。研制成多型智能移动机器人、多种总线式工业控制机系统。

  开车有时很无趣。在拥堵的高峰时段,人们希望从频繁的刹车、起步中解脱出来,找到最快捷的路径回家;在疲累的长途驾驶中,人们希望可以放心打盹,醒来已经安全到达。

  “让汽车自己开”让人向往,但无人车还是被认为离市场太远。不过,2010年10月,研发财力雄厚的网络巨头谷歌透露,该公司的自动驾驶样车已经不声不响行驶了14万英里。此举令人感到疑惑,但该公司以往在Android、Youtube和DoubleClick方面投资的成功经历表明,该公司有能力将非搜索业务打造成新的重大营收来源。这让无人驾驶技术的未来备受关注。

无人车跑得还不错

  其实从上世纪80年代起,国外就开始研究无人驾驶技术。例如,美国卡内基梅隆大学研发的Navlab系列原型车覆盖了小型客车、火车、多用途车、大型客车等多种车型。1995年,Navlab-5原型车横穿美国,总行程4587公里,其中自主驾驶占98.2%,最长连续自主驾驶距离为111公里,全程平均速度为每小时102公里。又如,德国慕尼黑国防大学与奔驰公司合作的无人车也进行了1600公里的长距离实验,其中95%是自动驾驶,执行了400多次换道操作。

  2007年,美国国防预先研究计划局(DAPAR)举行了名为Grand Challenge的比赛,这是无人驾驶技术发展史中里程碑式的事件。在完全模仿城市道路的环境里,11支代表队脱颖而出,参与了最后的决赛。主办方在赛场内安排了30辆有人驾驶的汽车模仿实际路况。赛程全长96公里,限时6小时。最后,斯坦福大学第一个冲过终点,紧随其后的是卡内基梅隆大学。但比赛的评奖并非单纯依照行驶时间,而是综合考虑安全性和稳定性,最后卡内基梅隆大学和斯坦福大学分列第一和第二。共有6支队伍走完了全程,结果非常令人鼓舞。

  据报道,谷歌的无人车研制计划就是吸收了斯坦福大学和卡内基梅隆大学的科研人员。

  2010年7月,意大利帕尔玛大学研制的无人车穿越两大洲,行程1.3万公里,于10月底抵达上海参加世博会。不过,这次实验实际上是两辆车搭配,第一辆车由人驾驶,通过GPS导航系统,向第二辆车报告定位。

  在我国,国防科技大学、南京理工大学、浙江大学和清华大学等多家单位也很早开始跟踪和研究无人驾驶技术。其中,清华大学研制的智能车THMR-V,车道线自动跟踪时平均速度每小时100公里,最高速度达到每小时150公里。一汽和国防科技大学以红旗轿车为原型合作研发,在正常交通情况下,高速公路上行驶的红旗轿车自主驾驶最高稳定速度为每小时130公里,最高峰值自主驾驶速度为每小时170公里,具有超车功能。而且控制部件实现了小型化,和原车系统融为一体,保持了车厢原有风格。

  2008年,国家自然科学基金委设立了与智能汽车技术有关的重大研究计划“视听觉信息的认知计算”。在2009年和2010年,基金委发起、主办了两届中国“智能车未来挑战”比赛。每届比赛都有十余家单位派人、派车参加,竞争激烈。

技术和成本瓶颈待突破

  不过,尽管目前已经有不少无人车跑出了不错的成绩,但在对复杂环境的适应性、运行的可靠性以及成本控制等方面还远远不足,而这些恰恰是无人车在正式推向市场时必须面对的重要问题。在这些问题没有根本解决之前,厂商和顾客都无法打消相关顾虑。

  首先,无人车上路最重要的是可靠性和安全性,尤其是方向、油门、刹车等控制系统和摄像机、激光雷达等检测部件。众所周知,汽车的工作温度要求是十分苛刻的,从零下数十度到零上数十度,而常用的传感器如摄像机、工控机等的工作温度一般也就在零度到50度之间,远不能满足可靠性要求,急需采用新技术、新方法和新材料。

  无人车辆的研制应尽早与汽车行业协作或结合,以汽车的技术标准进行设计、调试、安装,以提高新增的无人车设备、装置的可靠性。

  另外,无人车使用的各种传感器、计算机在性能、技术方面比10年前有了长足进步,价格也大幅降低,尤其计算机的降价更是明显和突出。尽管如此,当前无人车设备或装置的价格仍居高不下,民众难以承受。购买1台红外摄像机或激光雷达约需数万元到数十万元,而购买1辆低档汽车也只需几万元。

  特别是对于我国而言,现在无人车使用的摄像机、雷达等产品几乎全部依靠进口。国家应该加大投入,加强基础研究,加强原材料研究,建立较齐全的无人车用的传感器生产基地。

  就当前技术水平来看,逐渐将无人车研制过程中形成的科技成果转化为对现有汽车的部分改进,应该是一个比较恰当的途径。事实上,手动挡到自动挡的转变、倒车雷达、基于车载摄像机的道路检测等汽车辅助驾驶技术都相继在商用汽车上获得了成功应用。辅助驾驶系统的推广应用,有利于无人车零部件提高产量、降低成本。而且随着这些技术的逐渐应用,无人驾驶将在潜移默化中成为现实,人们会觉得无人驾驶汽车是一件正常的事情。

  如果乐观地估计,可能在十余年之后,我们可以看到无人车真正上路。

法律伦理:建立标准是关键

  除了技术原因,无人车的法律伦理问题同样提出了新的挑战。无人车本质上属于智能机器人的范畴,应当遵守著名的“机器人三原则”:

  第一,机器人不应伤害人类,而且不能忽视机器人伤害人类;

  第二,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外; 第三,机器人应能保护自己,与第二条相抵触者除外。

  尽管从目前来看,考虑这些因素有点为时过早,毕竟,无人车远远没有达到能与人类争夺控制权的阶段,但在这项技术逐步成熟并商业化和市场化的过程中,如果缺乏对法律责任的明晰界定,这对无人车推向市场是一个重大制约。

  至于法律责任如何界定,目前仍然是一个争论不休的问题。但遵照任何产品走向市场的规律,一个基本前提就是:无人车要走向市场,必须建立相关的国际标准和国内标准,符合标准的无人车才能上路。

  当前,世界各国都在加紧研制无人车,这对标准的形成非常有利;我国目前也在迎头跟上,这对我国在标准的制定过程中建立地位也非常有利。但是,与国外不同,国内研制无人车的科研机构总体上与汽车制造企业联系不足,或者说汽车制造企业对无人驾驶的兴趣不大,这一问题值得重视。因为无人车标准的制定离不开汽车制造企业,而如果技术一旦成熟,无人车也关系到汽车制造企业的生死存亡。

  此外,由于在行驶过程中无人驾驶状态与有人驾驶状态往往交替进行,因而一旦出现事故,其责任界定将非常困难。这可能需要在无人车辆中安装功能强大的黑匣子,以便事故后通过数据分析来进行责任界定。如果是车内人员操作失误,其责任必然归于该操作员;但如果确是在无人驾驶过程中出现的事故,那责任只能由无人驾驶车辆的生产厂商承担。