暑假后的第一天上午,我的手机闹钟在早上6点响起,这比前两个月提前了整整30分钟,我嘟囔着把头埋进枕头。新学期开始了,我知道我要和重新上路的汽车、自行车和公交车进行一场失败的战斗,所以我不得不酌留额外的时间赶路。在完美的非交通高峰期的路上,从我家到办公室的这35英里路上,开车要花40分钟,但在那天早上,我花了85分钟。

当我坐在几乎停滞不前的车中时,我幻想着这样一番情景:只需要上车,告诉它带我去上班,然后就可以靠在椅背上,在通畅的路上悠然自得。我的这种幻想并非那么不靠谱。业界正在开发和测试符合现实世界的人工智能(AI)驾驶汽车技术。虽然要实现真正的自主驾驶汽车还有很多弯路要走,但对于汽车制造商和消费者来说,这是个激动人心的时刻。

“在当今世界中,汽车已远非是台带有一个内燃机的、可以在开阔的道路上高速奔跑的四轮车了。”美信公司(Maxim)汽车业务部门的业务管理副总裁Kent Robinett表示,“新车购买者正在寻找能够使他们更好驾驶的安全系统、增强驾驶体验的信息娱乐平台,以及能够在其余生与时俱进的科技。”

这些要求听起来有些离谱和苛刻,但是工程师却在努力实现。“满足这些要求可能颇具挑战,特别是期待自主驾驶汽车时更是如此。”Robinett表示,“随着新型汽车设计中半导体器件用量急剧增加,今天的设计师有巨大机会来设计未来汽车。”

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图1:有没有想过你再也不必遇到这种拥堵情况?(图片来源:Shutterstock)

安全:无人驾驶世界的关键

自主驾驶系统的开发者最担心的是安全,这很容易理解。如果要我把控制权交给电脑,让它把我从一个地方带到另一个地方,我想知道的是,这比我自己亲自开车是否能够实现更高的安全性?

我自己的警惕性可以保护我免于在并道时被别人碰撞(也许对方没有注意观察);在我正要开过路口时避开闯红灯的匆匆行人(也许对方正忙着发短信);甚至躲过迎面而来的逆行车(也许对方喝多了)。拉我到目的地的“隐形司机”会采取同样的防范措施吗?

“基于现有ADAS(高级驾驶员辅助系统)数据的研究结果表明,我们可以防止大量的道路交通事故。”Arm公司汽车和工业产品线负责人Lakshmi Mandyam表示,“数据显示,借助ADAS,欧洲和日本的事故率得到下降,而自动驾驶汽车会带来更大更强的安全性。”据美国众议院能源和商业委员会统计,2016年美国高速公路死亡人数约为4万人,车祸中有94%可归因于人为错误——如果去考虑这一数据,那ADAS应用的研究结果就鼓舞人心。

Mandyam补充说,自主驾驶功能对青少年或新司机等危险群体来说特别有利。“尤其是当你想到年轻司机,他们带着智能手机或有其它分心事而第一次上路时,那么有这种自主能力会给你一种宽慰。”

瑞萨科技(Renesas)ADAS营销经理John Buszek也是认为,无人驾驶汽车会提高安全性。“自动驾驶汽车永远不会感到疲倦,永远不会喝醉,而且总是会对汽车周围进行全方位监控。”他表示,“这项技术显然可以减少事故和死亡人数。”

像瑞萨这样的公司正在开发技术来确保无人驾驶系统能够按照预期可靠地行驶。“当你坐飞机的时候,你可能会问自己:‘我怎么确定不会出事?如果真出问题,我又怎么确定这架飞机本身能够应付呢?’”Buszek谈到,“自动驾驶也会发生同样情况,车里的电子设备不仅要有很好的性能,而且要一直工作。”

如果路上分心的司机人数减少,再加上有个不断监控周围发生情况的系统,就可以降低出事故的风险。失去对车辆的控制会是人们接受自主驾驶的障碍。理智上,我们可能会明白一些事故不可避免,但从心理上说,若我们亲自对车辆发号施令,会觉得更加安全。为了一项新技术而放弃这种亲力亲为的掌控,一开始会觉得不安全。但这与我们将性命托付给飞行员、船长、列车员甚至公交车司机来说并无天壤之别。在很多情况下,我们甚至从没有看到操控这些交通工具的人的面孔。如果说有什么影响的话,那么因此带来的发短信、醉酒、疲劳等人为错误的减少,倒是更应该让我们放心。

应对交通拥堵的灵丹妙药

减少事故就可以减少交通拥堵,但在我们看到道路拥堵状况有明显改善之前,道路上需要跑多少辆自动驾驶汽车?根据伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校最近的一项研究:不需太多!

“我们的实验表明,只要有5%的车辆实现自主驾驶并仔细控制,我们就可以消除由于人类驾驶行为造成的走走停停。”该大学的助理教授Daniel表示——他是该研究的首席研究员。通过对在环形车道上行驶的20多辆车进行实验,来自多所大学的研究人员证明,只需控制车流中一辆车的速度,就可以减少后续车的刹车次数,从而减少车流的走走停停。

此外,由于走走停停造成的交通堵塞会增加汽车的燃油消耗,减轻交通拥堵也能降低油耗。据该研究团队计算,实验中所有汽车平均节能40%。对于忙碌的家庭来说,这意味着可以减少到加油站的次数,节省的钱也会更多。

养车花费不菲,而且成本只会上涨。随着Uber和Lyft等服务的普及,我们在不远的将来可以看到汽车保有量的减少。

“我认为五到十年内,人们对汽车所有权的看法会开始发生改变。”Arm公司Mandyam表示,“也许我们会看到,会有更多的人在朋友或家人之间根据自己的需要调配车辆。人们可能不会再将汽车视为资产。我们可能会看到人们买车纯粹是为了驾驶乐趣和主要是为上下班之间的差距。”

拼车甚至是共享车辆所有权可能会使路上车辆显著减少,这可能意味着车流量更少。

自主、安全和恐怖行动

汽车的发明主要是为了让旅行变得更容易,但在现代,它已被用于其早期发明者根本就没想到的一种险恶用途。仅在过去15个月内就有数十起袭击事件——司机做出暴恐行为,将车辆故意开向人群中。随着机场和音乐厅等场所安检的日益严格,不难理解为什么利用车辆进行恐怖袭击变得越来越普遍。

任何人都可以拥有一辆汽车(甚至在一些国家无需驾照),驾车攻击实际上是不可预测,结果也可能是大规模的。ADAS和自主驾驶系统旨在防止恐怖分子意欲造成的各种冲击和伤害。但是这些控制措施仍然可能被车内乘客或利用系统漏洞来远程操控车辆的黑客所破坏。

澳大利亚卡内基梅隆大学校长Emil Bolongaita表示,未来十年可能出现加固汽车控制系统而防止篡改的技术,最终导致汽车撞击事件减少。“目标是制造具有人工智能的车辆,以便当车前方有人时,它们能拒绝向前冲撞及继续行驶。”他说。通过从作用因素中剔除人为因素,汽车能够克服人类的各种弱点——包括杀人冲动以及程度较低但仍危险的路怒症、疲劳驾驶和一般分心等各种情况。

但是,如果这项技术还要等十年时间,那么在此之前,消费者何以安心?据Mandyam所述,汽车行业很清楚,消费者正在密切关注自主驾驶汽车的安全性,而业界也正在努力使其尽可能安全。“人们希望拥有安全标准。”她表示,“作为一家技术提供商,这是我们一直在思考的事,把安全性根植到哪怕是最小的微控制器,是我们所作所为的一部分。这样做,你就在降低这类攻击的风险。“

那我们什么时候能看到无人驾驶汽车?

如果你是那些热切期待非人类司机开车上路的人,你可能不会等太长时间。2017年9月6日,美国众议院一致通过了一项“自动驾驶法案”——Safely Ensuring Lives Future Deployment and Research In Vehicle Evolution (SELF DRIVE) Act,这项法案旨在提促测试、开发以及最终部署自主车辆。

“自动驾驶汽车有望使美国的道路更安全,创造新的经济机会,帮助老年人和残疾人更加独立地生活。”美国能源和商业委员会主席Greg Walden(俄勒冈州议员)和数字商务和消费者保护委员会主席Bob Latta(俄亥俄州议员)在一份联合声明中表示:“此自动驾驶法案在促进这一尖端技术持续发展的同时强化消费者安全方面达成了关键平衡。”

10月4日,美国参议院商务委员会批准了它自己有关自主驾驶汽车立法的“两党协议”。虽然该法案仍然必须通过参议院的表决,但似乎一切都是按部就班。只要安全水平至少等于普通汽车的现行要求,这两项法案都允许出售自动驾驶汽车。制造商必须提交安全评估报告,包括耐撞性、网络安全性和安全性方面的信息。

但即使在美国国会签署后,下一代自主驾驶汽车仍需进一步测试和开发完善。SAE International在其J3016标准中定义了六个级别的自动驾驶,范围从0到5。在5级系统中,我们可以看到转向和加速、驾驶环境监控以及倒车性能方面的全面自动化。换句话说,没有任何与驾驶相关的实际动作会被人掌控。目前该产业处于2级(部分自动化)。尽管我们在慢慢提升,但在达到最高水平之前,仍需要等待一段时间。

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图2:坐在车里,但就像在家里一样放松?目标已经预见,但我们尚未达到。(图片来源:Alix Paultre)

Buszek的猜测是,我们将在2025年之后看到完全自主驾驶的消费级车辆。“自主驾驶的第一阶段将涉及消费级层面的某种部分自动化系统,以及可能具有更多自动驾驶功能的共享车队,但其初衷并非是要让消费者到经销商那里去购买。”他说,“这些汽车的成本对机构或公司用户更有意义。就消费级汽车来说,则要渐进得多。”

所以我们可能不会在明年或甚至五年内看到5级自动化驾驶车辆。但我们现在比以往都更接近了。

自动驾驶汽车的吸引力不仅在于提高安全性和节能潜力,还在于我们找回的失去时间。借助汽车自主驾驶,我们可以随心所欲地打发我们的上下班时间。而且因为上下班时间的缩短,我们在每个工作日的开始和结束也都能享有更多的个人时间。

你会为这一切出价吗?

本文授权编译自Electronic Products网站。《电子技术设计》2017年12月刊版权所有,转载请注明来源及链接。

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