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00020版:人文世界·好奇

智能汽车:解放双手和大脑

云端的城市精灵

  本报记者 王婷 通讯员 叶璟

  想像一下——开汽车就像开电梯一样容易。

  只要向汽车输入一个目的地,轻轻按一下按钮,它就会自动载客前往,驾驶者的双手和大脑得以解放,在车内可以看电影、喝茶、处理公务……全部智能控制的汽车还能实现“零碰撞、零伤亡”,发生事故的几率非常小。

  这样的憧憬早已有之。在好莱坞电影《少数派报告》中,汽车由计算机网络控制,能够精确并高速地行驶在智慧城市的交通线路上,只要告诉汽车你的目的地,余下的事汽车都会帮你完成。

  科幻电影再一次预言了未来。8月27日至29日在杭举行的智慧城市控制与自动化国际会议上,打开了这样一幅智能汽车的美好画卷。

  在我国,目前处在实验中的智能汽车大概有100辆,分属于各个高等院校和研究单位,还有1000辆左右的地理信息测量车,也一样是安装传感装置的智能汽车。

  中国工程院院士李德毅是我国智能汽车的领军人物,他带领的团队研发的智能汽车已经在京津高速公路上实地来回测试过了18次。明年年底,李德毅团队的智能汽车还将驶上行人更多的城市公路,从北京首都机场“自动”驾驶到天安门广场。

  汽车机器人

  这是一辆由黑色现代途胜越野车改装的智能汽车,在北京到天津80多公里的高速道路上顺利实现了无人工干预的自动行驶。

  “看,我的手没有摸过方向盘。”坐在驾驶室里的测试人员摊开双手自豪地说,京津高速公路有特大桥8座、大桥13座,双向6到8车道,设计车速120公里,智能汽车能跑到平均每小时70多公里,最高时速达到106公里每小时,弯道转弯,避让车辆,全靠车辆本身完成,不用1小时就跑完了全程。

  踩油门、刹车制动、拨转向灯,你何必这么辛苦呢?把这些让人疲劳的事交给智能化去做吧。把人从繁琐的驾驶活动中解放出来,这是智能汽车的研发初衷。估算车距、控制车速、转弯、超车等基本操作,汽车自己就能完成。

  “我喜欢自驾游,但每次开车都要全神贯注做不了其他任何事,如果能在驾驶途中上网、喝茶、看电影、处理杂事那该有多好”,有12年驾龄的胡榆阳已经关注智能汽车的信息很久了,“现在的汽车电子技术很先进,传感器、自动化和人工智能技术能解决自动驾驶的安全问题,我相信能看到智能汽车飞入寻常百姓家的那一天。”

  胡榆阳担心的汽车行驶安全问题,恰恰是李德毅最推崇智能汽车的地方。“汽车是代步工具,安全实用最要紧,但有人喜欢拼汽车的豪华,超大、超长,里面甚至还能洗澡,这就有点走偏了。”李德毅认为,智能汽车的最大好处就在于实现“主动安全”。

  “汽车撞上墙怎么办?互相撞了怎么尽量用弹出安全气囊保护你?原来我们汽车里有点这些都是在事故发生之后的安全措施,所以普通汽车上所有的那些都是‘被动安全’。而智能驾驶可以营造汽车的‘主动安全’。”李德毅说,在北京的实验室里,有一个智能城市模型,300平方米的范围可供70辆车同时运行,利用自动化和人工智能技术,完全可以实现交通“零碰撞、零事故”。

  机器的反应速度比人要快得多,实现智能驾驶后,道路上的交通事故会大量减少。即使是弯道多、坡度大的道路,也不影响智能汽车的行驶,精密的人工智能已经解决了动力问题。以那辆跑过京津高速的智能汽车为例,与普通车相比,安装了多种摄像头和雷达,摄像头分工合作,有的盯着车道线,有的看着行人,有的监视着交通台……好比装上了好多双“千里眼”,雷达又分激光雷达、毫米波雷达、红外雷达、超声雷达、视线雷达……就像给汽车穿上了好多件“盔甲”,夜间行车也不再成问题。

  李德毅喜欢把智能汽车称为“轮式机器人”,他希望将来的智能车是能记忆、会讲话的智能车,“我们每天开车去上班,开了50次后,汽车完全能够记住这条路线,下次汽车就会对我说‘车主,我可以开了,让我送你上班吧’,这多好啊。走到一个地方,路口很多的,我开不动了,汽车就说‘让我来开吧’。人跟汽车机器人可以进行对话,多美妙。”

  由于现在中国的法律法规都不允许无人驾驶的汽车上路,所以李德毅研发团队的智能驾驶追求的不是无人驾驶。“我们搞汽车机器人的,有一个最基本的原则,如果人和机器人共处的话,机器人要听人的指挥,车里一般来说是有人的,所以我们强调,人可以干预汽车的驾驶,而不过分强调无人驾驶,当然在一些特殊的领域,特定的场合无人驾驶也是很重要的。”

  李德毅告诉我们,人类的视觉有三大优点:变尺度的认知能力,即大尺度物体优先;对结构信息,尤其是几何等拓扑信息的认知能力强,即结构优先;偏好依附性,即统计律优先。这三个“优先”在通常的电脑图像处理中是做不到的。所以在智能驾驶过程中,组合导航、自主驾驶和人工干预之间是有一个优先权控制问题,人工干预的优先权最高,其次是自主驾驶,最后才是组合导航,也就是说,在智能驾驶的过程中,人还是最重要的。

  “就算开汽车像开电梯一样简单,但是你进了电梯之后,要去哪一层,或者有碰到意外情况,都还是需要人来控制的。如果遇上特殊情况,如果雾霾很严重,PM2.5的颗粒很大,激光雷达会照样反光成障碍物,那汽车就穿不过雾霾,因为雷达觉得是障碍物,不让你穿,这时候司机一碰方向盘,汽车便可回到人类驾驶的模式。”

  不安分的地图

  智能汽车的上面顶着一朵云——“云计算”。

  智能驾驶首先要解决的是导航问题。现在的卫星定位技术的误差最大在100米左右,要让误差控制在厘米级,需要依靠云计算。

  “云计算环境下的导航精度,需要达到亚米级,即50厘米左右,我国的标准车道宽度是3.5米,导航达到50厘米精度就可以让汽车自动驾驶在某个特定车道内了。”李德毅介绍说,智能车的网络导航就是通过云计算环境下的组合导航服务中心来实现的。在云计算环境下,网络导航服务中心包括地理信息服务和定位服务,是基于卫星定位技术,集成移动通信网络、地理信息系统、惯性导航等手段而发展起来的。

  这个世界上的人,在任何时间,都一定是在某一个位置上的,所以不管信息技术怎么发达,不管资金怎么发达,人与人之间的交流是离不开位置的。这是李德毅提出的“位置服务”概念,这种位置服务是无人不用、无时不在、无人不需的。“位置服务与智能驾驶与每个人的生活都有关系,是每个人都需要的一项服务。在结合云计算、大数据、大带宽等技术概念之后,位置服务将产生更广泛的影响力。”

  “位置服务”追本溯源,可以从地图谈起。

  地理信息,我们以前把它叫做地图,最早每个国家都有测绘部门,专门制地图,地图在墙上挂着,在书里印着。到上世纪80年代,有一个颠覆性的创造,就是地图电子化,把电子信息用结构化数据和半结构化数据组织起来,成为了矢量地图或者是数据地图。

  发展到现在,地图已经成了我们手机里的最基本信息。因为社会已经迈入了一个大数据时代,地图数据库或地图数据仓库成为了有名的大流量的数据结构。从早期的Google地图,到今天的腾讯、立德、四维、高德提供了各种各样的手机软件,我们享受着他们的服务。同时,你想在某个大城市的街道上开一家门脸宽过5米的商店,而不被高德公司记录在案,也已经不是件容易的事情了。无穷无尽的位置服务和延伸的位置服务,使得我们发现生活真的变了。例如说手机“摇一摇”,摇一摇周边有没有出租汽车,哪怕加一点钱,也能满足急需。

  “现在是一个需求为王、应用为王的时代,不在于你是搞测绘的还是搞定位的,大数据时代有了更多的共享价值。”李德毅在智能汽车的试验过程中发现了一个问题,他住在万寿路,走了一辈子万寿路,但不知道它到底是什么结构,如果智能汽车要经过万寿路,便需要详细的信息支持。但谁来提供智能驾驶的详细的位置信息?谁来提供碎片化的路口在线位置服务?如何体现云计算环境下位置服务的市场竞争?

  据李德毅介绍,北京市现有1946个大路口,4276个路口信号灯,快速路出口248个,上万个小路口,“如果在这些路口精细驾驶的话,需要适时感知周边环境,需要精细的路径规划,这就要找到路口大数据。”

  李德毅同时给我们展望了大数据的应用前景,“我们想象将来的轮式机器人和乘员都可以和网络位置服务中心交互,自发地理信息可以利用工具组装和上传个人自愿提供的位置数据感兴趣的位置的标注和推荐,从小众到大众,形成了群体智能。我很欣赏一句话‘大家团结在一起没有什么不可能的’,大数据通过交互和挖掘才能发现普世价值。”

  美国学者早在1994年就提出了位置服务的基本内容,综合了社交、位置和移动的特点,使得位置服务成为移动互联网时代最接地气的云计算。

  目前我国存在众多的小而散的地理信息产业孤岛,只能满足简单的地理要素查询,满足行业解决方案。数据不兼容、分享难、互操作难等,都是亟待解决的问题。随着导航系统的普遍应用,李德毅认为人人要联网、物物要联网。无穷无尽的位置服务和延伸的位置服务,会使得我们的生活发生了变化。

  “没有任何动力可以阻碍人们在一起工作”,这就是移动互联网云计算时代给我们带来的便利。于是有了自发的地理信息系统。你觉得这条路好走,发一个帖子上去,让大家跟着你去导航,好不好呢?贴一个帖子上去,告诉你那个地方在交通管制,这多好。

  一个个孤立的地理信息系统走上了飞天之路。地图变成人民的地图,大众的地图,已经成为事实。

  智慧的城市

  汽车进入人类生活已经有一百多年历史。在智能汽车领域,不少发达国家走在了前头。

  在上海世博会上,我们已经见识过了意大利帕尔玛大学的智能汽车——穿越了欧亚大陆,从罗马开到北京,再开到上海。

  谷歌公司的50辆智能车已经安全行驶了20万公里;美国内华达州车辆管理局已正式向无人驾驶汽车发放牌照;美国加州州长杰里·布朗签署了一项法案,宣布从2015年起将允许无人驾驶汽车行驶在加州的公路上……

  凡此种种,都说明智能驾驶正以势不可挡之势袭来。但,与智能驾驶相匹配的智慧城市还在慢慢发育中。

  我国住建部近日公布2013年103个智慧城市试点,加之首批公布的90个,已达193个试点城市,目前全国有超过250个城市提出要建智慧城市。浙江已在全省范围内启动了20个智慧城市建设示范试点项目,杭州电子科技大学等高校也成立了智慧城市研究中心。

  智慧城市里的智能驾驶有着这样的愿景——李德毅抛出了一个“公共火车”的概念,大家知道道路资源是有限的,每一个开车的前面都要有一个空当,这叫路权。如果这个车前面没有一个空当,那就叫堵车。那么,如果把两辆车变成一辆车,中间不要空当,两辆车就像一辆车一样,那么,就节省了路权。如果这样的车子有十辆,二十辆,这就叫做“公路火车”。多辆火车只占很少的路权,从而节省了道路资源。

  李德毅认为,没有智能驾驶,就没有车联网,没有车联网,也就没有智能交通与智慧城市。他给出了一个路线图:从智能驾驶到车联网,到智慧交通,到智慧城市。

  “智能驾驶是智慧城市的重要组成部分,在汽车制造、机器人、交通网络管控、雷达监控等方面的产业化前景都非常广阔。虽然目前智能汽车的普及还显得有些遥远,但其中一些核心技术已经能够运用推广。” 李德毅的团队已经与河南的宇通公司合作,在校车上安装摄像头和雷达,随时监测过往车辆和行人,让校车不再追尾,智能驾驶系统一旦得到完善,还可更好地应用在轻轨、地铁、海上和空中交通、战车等多个方面。


浙江日报 人文世界·好奇 00020 云端的城市精灵 2013-08-30 3163297 2 2013年08月30日 星期五