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《少年科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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无人驾驶汽车离我们还有多远

2018-09-24 23:51:00

  你看过动画片《机器人总动员》吗?动画片中可以实现自动驾驶的座椅是不是让你觉得很新奇呢?电影中的小朋友坐在自动驾驶座椅上,玩着眼前投射屏幕上的小游戏,不知不觉就到达了目的地。如今,无人驾驶汽车正在让动画片中的场景一步步变为现实。

  无人驾驶汽车需要的智能

  简单来说,无人驾驶汽车就是在没有人类驾驶的情况下,能够智能地实现自动驾驶的汽车。

  无人驾驶汽车究竟有多“智能”,国际汽车工程师学会给出了一个答案,他们将无人驾驶汽车分为六个等级,最低级的无人驾驶汽车不能完全脱离人类的控制,但高级的无人驾驶汽车可以完全脱离人类控制、实现全部自动化驾驶。这种无人驾驶汽车不仅实现了所有机械的自动化,还具有自主判断的能力,能像人类司机那样通过“思考”为自己规划出最合适的路线,并且在紧急情况下采取相应措施。我们在这篇文章中讲到的就是这种无人驾驶汽车。

  为了能让无人驾驶汽车变得像人类一样具有“思考”的能力,工程师需要在普通汽车上增加许多新部件,其中比较重要的有:行驶控制单元,相当于人类司机的手和脚,主要负责操控汽车的机械部件,能控制方向、油门和刹车;智能计算机和存储单元,相当于无人驾驶汽车的“大脑”,通过处理各种数据,完成规划路线、判断行驶情况、预测路况等驾驶操作;传感器系统,包括全球定位系统、超声波测距、实时摄像头等等,相当于司机的眼睛等感官,能够收集各种各样的行驶数据和周围的环境数据,并交给智能计算机去做出“决断”。

  无人驾驶汽车的早期尝试

  集各种高新科技于一身的无人驾驶汽车,似乎是新时代科技的产物。但实际上,人类对无人驾驶汽车的研究已经有近100 年的历史了。

  世界上第一辆实现部分功能自动化的汽车名叫作“美国奇迹”。1925 年8 月,工程师以无线电遥控的方式,实现了对车辆方向盘、离合器、制动装置等部件的远程操控。虽然与真正的无人驾驶汽车有一定差距,但它算是人类历史上第一辆有迹可循的无人驾驶汽车。

  第一辆不需要人类控制的无人驾驶班车于2005 年出现在荷兰,主要在机场和商业园进行试验。它的行驶不再依赖于驾驶员或管理员,而是能够自动地从起点行驶到终点。不过,这辆无人驾驶班车的行驶路线是固定不变的,它距离高级的无人驾驶汽车也还有很远的路要走。

  无人驾驶汽车让出行更美好

  如今有了高科技做支撑,包括通用、福特、梅赛德斯-奔驰、大众在内的诸多知名汽车厂商都在对无人驾驶汽车进行研究,优步、特斯拉、谷歌和百度等新兴的科技公司也已经取得了不错的成绩。无人驾驶汽车已经不再是天方夜谭,这项技术为我们的出行带来的便利也有目共睹。

  更安全 国家安全生产监督管理总局和交通运输部发布的报告显示,2016 年我国发生道路交通事故共有864.3 万起,死亡人数约6.3 万人。很多人为因素造成了这些触目惊心的交通事故,例如疲劳驾驶、酒后驾驶、超速驾驶等等。有了无人驾驶技术,就可以避免出现这些问题了。相比于人类,机器有着更高的精准性和稳定性,它不会受到情绪的影响,不容易“开小差”,还能连续运转较长的时间。一般来说,人类司机连续开车三四个小时后就会觉得很疲劳,注意力也会直线下降,而无人驾驶汽车连续行驶好几天都不在话下。

  更舒适 除了具有较高的安全性之外,无人驾驶汽车的优点还体现在它的舒适度上。想象一下,放学后,你钻进车厢、系好安全带后,只需要在控制板上点击几下,剩下的就可以全部交给无人驾驶汽车了!而你可以在车厢里写作业、看书,甚至可以睡上一觉,在不知不觉中就到家了。无人驾驶汽车可以将人们从开车的辛苦中解放出来,让汽车变成“移动的房间”,让人们在路途中也可以随心所欲地工作、娱乐或休息。

  解决拥堵 除了能让出行更加轻松、舒适外,无人驾驶汽车还能帮助解决交通拥堵问题。在很多情况下,车太多并不是引起堵塞的唯一原因,交通事故以及胡乱加塞儿、随意变道和掉头等不规范的驾驶操作也会引起拥堵。设想一下,如果公路上行驶的都是无人驾驶汽车,并且车与车之间通过无线网络连接实现数据共享,那么每一辆汽车都能了解周围汽车的运行状况,并依此做出最“理智”的驾驶路线决策,这样道路通行的效率便会大大提高。

  无人驾驶汽车与交通事故

  无人驾驶汽车就像一把“双刃剑”,它给我们的出行带来安全、舒适和便捷的同时,也让人担心它是否会带来意想不到的不良影响。这种担心并不是没有道理的,无人驾驶汽车在研制过程中就已经夺走过人类的生命。

  2018 年3月20日晚上,一名49岁的女子在美国亚利桑那州的路上被一辆小型汽车撞上,被送往医院后因抢救无效而死亡。这辆小型汽车就是美国优步公司研发的正在测试的无人驾驶汽车。当时车里还坐着一名人类测试员,但是他只负责测试工作,当时的汽车完全处于无人驾驶状态之下。事故发生的时候,这辆无人驾驶汽车以大约每小时103 千米的车速笔直地撞上了行人,并且没有明显的减速痕迹。

  优步公司和警方很快展开了调查。初步调查显示,这辆无人驾驶汽车并没有出现故障:车上的传感器及时感知到了行人的存在,行驶控制单元也完全可以做出“刹车”的操作。警方仔细勘查了事发现场,并对车身的撞击痕迹做了再三检查,终于找出了事故的原因:这名女子原本在直线行走,但却忽然左转,想要横穿马路。从后面开过来的无人驾驶汽车尽管探测到了她的存在,但却没能预测出她的“突然转向”这个动作,所以没有做出正确的反应,从而导致了悲剧的发生。

  这听起来和人类驾驶汽车的情形有几分相像:路人突然改变方向,人类司机没反应过来,所以酿成了事故。调查这起案件的警察局局长也表示:“事实非常清楚的是,根据受害人横穿马路的方式,无论是有人驾驶汽车,还是无人驾驶汽车,要避免这起交通事故是极其困难的”。

  尽管从调查结果来看,这辆无人驾驶汽车似乎有些“无辜”,但这个事件依然引起了轩然大波,增加了人们对无人驾驶技术的抗拒和恐惧心理。首先,本次事故说明,无人驾驶技术所许诺的“更准确的控制、更安全的行驶”尚未完全实现,至少在应对突发状况时,这一次的无人驾驶汽车并没有比人类做得更好。其次,这次事故处理起来非常麻烦,如果是人类司机和行人之间发生的交通事故,现有的法律能够妥善解决量刑、赔偿等事项,但目前全世界还没有一部健全的法律能处理“机器和人”之间的纠纷。人类将如何惩罚一部机器呢?这听起来似乎有些可笑。或许优步公司应当为自己的产品承担责任,但具体应该承担多大的责任、怎样承担责任,这似乎又是难以说清的问题。

  无人驾驶汽车面临社会考验

  各种各样的交通事故每天都有可能发生,但无人驾驶汽车事故引起的关注度却格外地大,这不仅是因为我们没有处理这类事故的先例可循,还因为它的背后隐藏着一个无法回避的问题:人类和机器之间的关系。

  可以说,从工业革命的火车头开始喷出蒸汽时,机器就进入了人类的生活。而进入21世纪后,机器和人的关系变得越来越紧密,也越来越复杂。我们为了更安全、更舒适的出行而发明了无人驾驶技术,但却有人命丧无人驾驶汽车的车轮之下;我们为了有更多闲暇时间和家人、朋友相处而造出了不需要人类驾驶的移动空间,却可能有大批汽车司机因失业而失去生活的保障;我们为了彻底解决交通堵塞问题,将自己的信息和行程与千千万万人共享,但结果却是我们的个人隐私被暴露无遗……人类真的准备好迎接无人驾驶汽车了吗?

  无人驾驶汽车的未来

  可以庆幸的是,或许我们还有时间去好好思考法律与道德方面的问题。尽管无人驾驶汽车的发展势头十分迅猛,但若要全面进入我们的生活, 我认为至少还需要十多年。

  事实上,在技术层面,现在更难以解决的是软件问题,而不是硬件问题。这就是说,我们已经有了足够好的车身、轮胎和方向操控系统,也已经能够生产出操纵它们的器件,但如何准确、高效地控制这堆机械还是一个大问题。现在的无人驾驶汽车就像一个身强力壮但还有些笨拙的大块头,教会它“思考”是目前面临的主要技术难题。

  在优步公司的无人驾驶汽车事故中,汽车因为没能及时预测出行人的行走路线而撞上了行人,所以提高无人驾驶汽车的“预测”能力非常重要。与预测能力相关的两大软件单元必不可少:一是图像处理单元,它能够让汽车“看清”其他车辆和行人的一切细微动作;二是中心计算单元,它能让汽车“想清楚”下一步该如何做,而人工智能技术可能在其中扮演着重要的角色。总之,“提高视力”和“多动脑筋”是无人驾驶汽车未来“进化”的方向,这也正是科学家们目前正在努力探究的领域。

  无论如何,技术的产生和发展不会是一帆风顺的。当年飞机刚被发明出来的时候,空难也曾接二连三地发生,但如今的飞机已经成为世界上事故率最低的交通工具。或许无人驾驶汽车也会经历一些“成长的烦恼”,但只要人类耐心地去解决技术、法律和道德等各方面的问题,终有一天,无人驾驶汽车将会给我们的生活带来美好的改变。

本文来自《少年科学画报》

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