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消滅司機:無人駕駛的革命之路(上)

每一代人有每一代人的基礎技能。我們這一代人不需要會織衣服,不用背某人語錄;但你得會用電腦,會玩手機,還得會開車...

身邊的朋友陸陸續續買了車,嘴裡也聊起來停車費、油耗等家常便飯,但是我連駕駛本都沒有。一是覺得麻煩,要考慮的東西太多:考試、保險、停車位、保養、技術、牌照等等等等,說實話沒有那個動力。

二來身為科技媒體人,我隱約看到了一個未來,一個沒有方向盤、不用換擋、不用找停車位、沒有堵車、沒有喇叭鳴叫的無人駕駛世界。

這個世界離我們很遙遠?還是觸手可及?為了回答這個問題,我們從技術角度出發,來談談汽車發展史上的這一次新革命。

自動駕駛面前的三座大山

自動駕駛分為幾個模組,讓車子去感知環境,分析資料,然後進行操控。這和人類開車的原理類似,環境感知的感測器=眼鏡和耳朵,計算分析的晶片=大腦,控制執行的電子系統=手腳。

感測器又分為幾類,悲催的是,每一類都非常“偏科”,各有各自的優劣:

雷射雷達:精度高,夜間工作,3D掃描,周邊環境建模

毫米波雷達:探測車速和距離,除了精度不高外,都比較全面

超聲波雷達:近距離探測,雨雪天通用

攝像頭:物體識別力強,速度距離識別差,受天氣影響

人工智慧(AI)的主要切入點在計算分析這一環節,計算分析有2個點,一個是演算法,一個是晶片。晶片就是一個強大的電腦,演算法可以看成軟體,能對資料進行識別。比如對面飄過來一個黑色塑膠袋,好的晶片可以在0.1秒就識別到了它,但如果演算法不好,誤判一個黑色轎車,一腳急刹車加猛打方向盤,那就真是瞎了狗眼。

晶片目前可以往車裡賽電腦,要麼通過雲服務來解決;而演算法是個耗時間的東西,它得基於海量資料的累積,通過深度學習讓AI自我成長。

控制執行比較簡單,就是接管變速箱、方向盤和踏板。但還涉及了駕駛技術的問題,比如何時超車,何時加速,怎麼讓人坐著不顛屁股。

真正經與假嚴肅 

2010年,Google無人駕駛車的項目正式誕生,當時的Google和現在的蘋果一樣,藏著掖著,各種不想讓別人知道自己在搞什麼名堂。

Google非常豪,真大腕,本著不求最好但求最貴的原則,把能用上的感測器都給用上了。車上有一個非常吸引人的東西,像一個警燈,它能在汽車周圍創建幾百米範圍的即時地圖。這個東西就是雷射雷達,它的售價非常驚人,光它本身就得花7萬美元,要知道美國的車很便宜,很多人開的也就是2萬美元左右的車。

這還不算完,Google意在繪製一個精度能夠達到釐米級的詳細地圖,給車子指路。這個地圖基於高精度GPS定位和Google街景車拍攝的街景圖片,然後通過車上的感測器對地圖進行修正(注意這裡是兩個不一樣的車)。

街景車(用來拍攝街道的詳細圖片)

最後,地圖資料通過無線網路進行傳輸,個體車輛和Google的電腦群(雲電腦)互相交流資料。這裡就需要對於資料的上傳下載速度提出相應的要求,也就是需要更快的網路連接,比如還沒有商用的5G。

地圖的好處在哪裡?舉個簡單的例子:比如有個小屁孩在路邊放了一個Stop的標誌,攝像頭看見了,但結合地圖,無人車知道自己在跑高速公路,進一步驗證,發現甚至連岔路也沒有,就不會進行減速。

這就是精度地圖的好處,它有備用的資訊儲備。但Google面對的問題是,感測器太多,收集的東西太複雜,在地圖還沒有完善的情況下,要處理的東西太多,所以車速非常慢,進展也慢。

Google非常謹慎,也非常認真,耐心在佈局一盤大棋。但是這個時候另外一個叫Mobileye的公司跳了出來,沖著Google咧嘴一笑:Why So Series?

如果說Google的無人駕駛依託於大資料和高精度感測器,那麼Mobileye則更依賴於人工智慧中的演算法,它給無人駕駛指出了另外一種可能性。

Mobileye沒有街景車,沒有昂貴的感測器,沒有衛星地圖。它並不需要繪製一個三維的立體系統,憑藉一個簡單的攝像機,再利用厲害的演算法,來識別物體(車道、指示牌、車輛、行人等)。

Mobileye核心組件

說白了,Google憑藉大資料和高精度地圖,讓無人車始終有一個上帝視角,可以建立一個三維模型,它知道前面的路是什麼狀況;而Mobileye則非常激進,駕駛方式類似我們人類,它只使用了一個單目攝像頭,採集汽車前方圖像,就好像人在捂住一隻眼睛的情況下,依然能夠判斷距離。不知道前面的路上有什麼,只是見機行事。

所以你也可以看出,Google採用的是一個笨方法,要去繪製全世界的交通線路圖,還得配合高精度感測器來保證萬無一失。而Mobileye耍的是小聰明,想通過不斷的資料累積和系統反覆運算,把輔助駕駛逐漸進化到完全的自動控制。

我們來總結下它們的優缺點:

Google:

優點:精度高,更安全

缺點:耗時,成本高,受環境影響高(比如修路,改造,之前的資料就得跟著改,因此必須聯網)

Mobileye

優點:成本低,環境適應性強(一套系統,哪個國家都能用)

缺點:有安全隱患(比如夜晚,攝像頭看不清)

分道揚鑣

Google一上來就是奔著完全的自動駕駛去的,它想徹底幹掉司機,畢竟自己有這個技術積累,想自己偷摸著研究,直到毛頭小子Tesla上路,Google就傻了。

特斯拉使用了Mobileye的技術,加上各種感測器,拍拍屁股就上路了。與Google造型誇張的車輛外型相反,Tesla的車在外形上與普通車無異,它的攝像頭隱藏在後視鏡和擋風玻璃下,一個功能強大的電腦則被安置在了後備箱裡。

但是Tesla過於激進,導致兩起致命性的事故,在一起事故中,轎車把一輛橫向的貨車看做了天橋,處於自動駕駛狀態的Model S壓根沒有減速(毫米波雷達和攝像頭均失效),直接從貨車底下穿了過去。

而如果有高精度地圖,無人車的攝像頭誤把貨車當成天橋或路標時,地圖就會進行判定,發現這地方鳥不拉屎,哪裡來的天橋?從而減速行駛,對這個物體進行進一步判斷。

為了擺脫負面影響,Tesla乾脆和Mobileye分手,自己開發自動駕駛,來抵消車主對於model系列的不信任(當然Mobileye也有同樣的想法,一直在罵事故是Tesla自己的問題)。

在與Mobileye分手後,特斯拉繼續劍走偏鋒,增加了攝像頭的數量,依然採用了成本極低的超聲波雷達,只有一個長距離毫米波雷達用於探測遠距離物體。

另外,新車搭載了英偉達的強勁的平臺(計算分析的晶片部分),包括2個獨立的帕斯卡GPU,12個CPU核心,16nm制程,水冷系統等等,性能上相當於150個MacBook Pro,這在傳統汽車上是完全見不到的。

在沒有雷射雷達,毫米波雷達就一個的情況下,馬斯克稱,Autopilot 2.0系統已經具備了高等級的自動駕駛能力,在2年內會投放市場,在視頻的展現中,2.0系統確實讓人感到不可思議。另外,由於特斯拉的車多,用戶在駕駛的過程中積累了3億多公里的駕駛資料,繪製一副數位地圖,已經被提上日程。

另一方面,Google拆分了無人車項目,把它變成了一家名為Waymo的新公司,這意味著該專案已經過了研發階段,準備開始商業化了。

Waymo與克萊斯勒合作的新款無人車

而雷射雷達的成本在大幅降低(從7萬美元變成了7500美元),更有固態雷射雷達(去除了360°機械旋轉部件)等新的技術,可以進一步將雷達做小隱藏。走高精度感測器路子的公司不少,Uber和奧迪等都在其列,在配備了硬體後,Google的地圖就可以大賣特賣了。

固態雷射雷達

總之,Mobileye和特斯拉開闢了一個廉價有效的道路,但最終也是殊途同歸,與Google抵達一樣的彼岸。

幾乎所有的傳統汽車大廠,都開始了自動駕駛的研發,雖然有些廠商還是舉棋不定,但是威脅是存在的,革命的號角已經吹響。沒有人希望成為被蘋果顛覆的下一個諾基亞,但也沒有人知道這場運動會將自己推向何方。