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看,无人驾驶汽车开来了!

来源:中国数字科技馆
  近年来,无人驾驶(也叫作“自动驾驶”)隔三差五就要在媒体上露露脸。在2020年的成都车展上,不少车的车身也都贴上了“自动驾驶”“自动泊车”等字样作为卖点。2020年9月,在北京国家会议中心举办的服贸会上,各种国产无人驾驶汽车更是集体亮相,一时成为人们关注的热点。无人驾驶究竟是什么?它的发展历程是什么?如今又发展到了什么地步?
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  无人驾驶汽车的百年一梦
  简单来说,无人驾驶汽车,就是一辆既不需要由人来掌握方向盘,也不需要由人踩油门和刹车,能够自动在路上行驶,把人安全、可靠地送到目的地的汽车。它通过车载传感系统感知道路环境,获得道路、车辆位置和障碍物等信息,通过车内的计算机自动规划行车路线,并控制车辆的转向和速度。因此,可以说无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等多种技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物。
  然而,这个看起来很新潮的概念,实际上却有着非常悠久的历史。你知道人们研究无人驾驶汽车有多久了吗?10年,20年,30年……都不对,人们研究无人驾驶汽车的历史差不多有100年了!要知道自汽车发明至今也不过130多年而已!
  无人自动驾驶汽车的历史可以追溯到1925年左右。1926年,在美国的波士顿附近,道路上曾经出现过一辆特殊的汽车,它的方向盘后面没有驾驶员。那个时候电脑还没有被发明出来,汽车的无人驾驶是怎么实现的呢?
  看一下当时的报纸就知道了,那辆汽车是通过无线电遥控的。它是发明家弗朗西斯·霍迪纳发明的,名叫“幻影汽车”。
  1950年,美国一家公司的广告海报生动地描绘了无人驾驶汽车的应用情景。也许你会说这只是一幅科幻画而已。世界上的事情只有想不到,没有做不到。1956年,美国通用汽车公司推出了“火鸟2号”概念车。这是世界上第一辆配备了汽车安全和自动导航系统的概念车。
  20世纪80年代,日本筑波大学机械工程实验室,研发出第一辆采用视觉设备进行导航的无人驾驶汽车。车上安装了两个摄像头,用来检测街道标记。20世纪90年代,美国卡内基梅隆大学率先使用神经网络引导和控制车辆。
  1995年,一辆深蓝色的无人驾驶汽车行驶了4800多千米,横跨了整个美国。不过,它并不是真正的无人驾驶,虽然汽车的方向盘是它自己控制的,但是汽车的油门和刹车却是由人来掌握的。
  沙漠里的大考验
  进入21世纪后,无人驾驶技术进步迅速。美国国防高级研究计划局(DARPA)出资赞助的无人驾驶技术大奖赛,对该技术的发展起到了很好的推动作用。
  第一届比赛于2004年3月举办,赛场设置在美国莫哈韦沙漠,赛道全长240 千米。不过,在这次大赛中,没有一支参赛队伍完成全程。第一名由卡内基梅隆大学获得,他们的参赛车辆是一辆改装悍马。虽然这辆车在比赛中跑得最远,但也只跑了 11.78 千米而已。
  2005年10月,第二场比赛拉开帷幕。这次赛道难度更大,其中包含了 3 条狭窄的隧道,100 多个急转弯,还有很多的陡坡、山路等。不过,由于各参赛队伍都吸取了上次的经验教训,所以,在23 支进入决赛的队伍中,有 22 支队伍超越了2004年的最好成绩。最后,有 5 支队伍完成了比赛,最终冠军被斯坦福团队摘得,他们这辆车的名字叫“Stanley”。
  2007 年的比赛也被称为 “城市挑战赛”,当时的赛道全长 96 千米,参赛车队需在 6 小时内完成比赛。为了促进无人驾驶技术向更实用的方向发展,主办方还增加了许多看似简单,但挑战性极高的规则,如:参赛车辆必须遵守加州地区的交通法规,必须避免碰撞其他车辆、自行车、路障和电线杆等物体,以及必须能够在停车场正常运行等。最终,这次比赛的冠军由来自卡耐基梅隆大学的团队获得,该团队的车辆全程的平均速度达到了 22.53千米/小时。
  从 2004 年无人完成比赛,到 2005 年几乎所有决赛团队都超越了 2004 年的最好成绩,再到 2007 年在更加苛刻的规则下依然有团队完成比赛,只用了 3 年的时间,无人驾驶技术就得到了飞跃式的发展。
  梦想照进现实
  2014年,谷歌公司向公众展示了一辆没有方向盘和踏板的汽车——“萤火虫”,这是世界上第一款完全自动驾驶的汽车。它的外形圆滚滚的,从前面看有鼻子有眼,非常可爱。工程师故意把它的外形设计得具有亲和力,以减少人们对新技术的恐惧。
  2020年9月,在北京国家会议中心举办的服贸会上,各种国产无人驾驶汽车集体亮相,成为人们关注的热点。至此,无人驾驶已经从一个遥远的梦想,逐渐走进了人们的现实生活。
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  为何人们期待无人驾驶汽车
  安全是人们研发无人驾驶汽车最大的推动力。据估计,20世纪有6000万人死于车祸,这远远超过第二次世界大战期间由战争所造成的死亡人数。而在每年发生的车祸中,有很大一部分是由于驾驶员疲劳、注意力分散或者饮酒、服药等因素造成的。如果将汽车交给机器人,这些由于人类自身原因产生的不安全因素将能得以避免。
  人类的视角只有120度,而且还有各种盲区。而无人驾驶汽车的视角却是360度无死角。它可以通过GPS来确定自己的位置,通过传感器和软件分析周围事物的形状、大小和速度等,比如周围哪些是车,哪些是人,哪些是信号灯。然后,它还能通过人工智能作出判断:接下来会发生什么,应该怎么应对,比如前面的人流要朝哪儿走,附近的汽车是不是要超车,什么时候应该转弯等。机器既不会疲劳,也不会生气,可以避免人类的很多不良行为。
  除了提高安全性,无人驾驶在缓解交通压力、解决能源危机、降低汽车驾驶门槛等方面,也可以起到重要的作用。另外,开车是一件很消耗精力的事情,如果能将人们从司机的身份中解放出来,在车辆行驶的过程中,人们就有更多的时间和精力去做其他的事情。
  自动驾驶是一个根植于人类内心深处的梦想,但愿随着科技的发展,这个梦想能够早日实现。
本文来自:中国数字科技馆
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