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自动驾驶技术分级根本没啥用?

2021-08-09 16:39:06 Colin Barnden 阅读:
自动驾驶分级标准SAE J3016已被初创公司和激进者们滥用为“奔向L5自动驾驶的一场竞赛”, 它使人们误解随着“高级别”自动驾驶的发展,“低级别”自动驾驶技术会过时。J3016这个安慰毯以及自动驾驶技术所许诺的美好前景是否产生了一条有史以来最长、最费钱的死胡同?

今年5月初,美国汽车工程师学会(SAE International)再次更新了其J3016标准中定义的自动驾驶分级(如图1所示)。在描绘从人类驾驶车辆到机器驾驶车辆的发展历程方面,没有哪种分类比J3016更为人熟知或广泛引用了。CYfednc

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图1:SAE J3016自动驾驶分级。(图片来源:SAE International)CYfednc

我认为技术在提高公共道路安全方面有两种截然不同的作用:让人类成为更安全的驾驶员,或取代人类成为驾驶员。但这是两条完全独立、永不相交的发展轨道。CYfednc

它们是平行的,不会相交。CYfednc

J3016从L0到L5的顺序编号被人们误解为从一个级别能发展到下一个级别,事实并非如此。从广义上讲,L0到L2的发展是利用技术达到使人类驾驶员更安全驾驶的目的,L4和L5则是利用技术实现机器代替人类成为驾驶员的目的。CYfednc

一直造成此错觉的原因主要在L3,因为在这一级别会由机器驾驶,而当机器停止驾驶时,人类驾驶员会按照预期接管驾驶任务,同时还要承担法律责任。但通过实践我们发现这个想法很荒谬。网络上呈现的那些特斯拉司机试图愚弄Autopilot的视频,以及几十年来的人为因素研究,都证明了人类无法安全地履行这一职责。CYfednc

无论是有意还是无意,J3016已被初创公司和激进者们滥用为“奔向L5自动驾驶的一场竞赛”。它导致人们普遍产生误解,即随着“高级别”自动驾驶的发展,“低级别”自动驾驶技术就过时了。CYfednc

这个结论是错误的。CYfednc

这样说有据可循,例如,没有一家市值超过10亿美元的公司在开发成熟的安全技术,如自动紧急制动(AEB)或基于视觉的驾驶员监控系统(DMS)。与此同时,Waymo最近又筹集了25亿美元,而且,任何一条有关激光雷达的新闻都会让投资者们垂涎三尺。CYfednc

实际上,L5还没有实际意义,而L3在时速超过25mph时不安全,这意味着用高级别自动驾驶来“拯救生命”的这个狂妄的承诺,现在将由Waymo这样的L4自动驾驶开发者来兑现了。CYfednc

然而,Waymo最近却负面新闻缠身,先是首席执行官John Krafcik和首席财务官Ger Dwyer离职,然后是无人驾驶Waymo无法绕过施工区域交通锥的视频被曝光。CYfednc

这就引出了一个问题,开发自动驾驶技术来实现人类的安全出行,虽然很多大供应商对此看起来都自信满满,但实际上所面临的挑战是否比我们所听到的要困难得多?下面让我们来深入探讨这个问题。CYfednc

了解Waymo

Waymo在识别交通锥方面并没有真正的问题,真正的问题是Waymo不能判断公共道路实际上是一种难以预测其行为的复杂系统,而非一种可以预测发展规律的系统。我之前曾写过一篇文章,是关于复杂性理论中所描述的不可预测性。用蛮力道路测试训练出来的机器学习软件,是否真能让机器在充满不确定性的公共道路上比专心驾驶的人类更安全呢?这一点迄今为止仍不清楚。CYfednc

未知的、极端的和罕见的事件被称为“边缘案例”。由复杂性理论可知,事件有无数种可能的组合。自动驾驶汽车中的机器学习感知系统必须通过训练,以了解其设计行驶区域内的所有可能场景。但在不熟悉的场景下,它可能会不知所措,就像Waymo无法识别交通锥一样。CYfednc

Edge Case Research联合创始人兼卡内基梅隆大学的工程学教授Phil Koopman在一段关于现实世界重尾分布的视频中讨论了这些问题。请注意,Koopman的结论为“人类更擅长处理重尾事件”(图2)。CYfednc

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图2:Edge Case Research联合创始人兼卡内基梅隆大学的工程学教授Phil Koopman认为人类更擅长处理重尾事件。CYfednc

在另一段视频中,Koopman估计了验证自动驾驶技术安全性所需的蛮力道路测试里程,Waymo Driver是其中的一个例子。如图3所示,Koopman的分析显示,测试里程可能需要达到大约32亿公里。CYfednc

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图3:验证自动驾驶技术安全性所需的蛮力道路测试里程。CYfednc

假如Waymo Driver“自2009年以来在实际道路上累积的行驶里程超过3200万公里”,那这仅相当于Koopman估计的必要里程的1%。这些计算意味着,对所有L4以上的自动驾驶,要验证其安全性,供应商投入的资金、时间和测试还远远不够。CYfednc

上述分析表明测试里程还远远不够,这让人不禁想问一句,L4供应商的投资者是否真正清楚面临的挑战有多大,是否有足够的资金、耐心和勇气来完成这一旅程?CYfednc

还是说,J3016这个安慰毯以及自动驾驶技术所许诺的美好前景无意中产生了一条有史以来最长、最费钱的死胡同?CYfednc

滑板车、NHTSA和NCAP

今年2月,Waymo宣布将测试范围扩大到旧金山。他们在其发布的博客文章中这样写道:CYfednc

“当人们被问及是什么因素导致了城市交通不畅时,63%的受访者表示是危险驾驶,74%表示是停车,而57%表示是通勤压力大。令人担忧的是,近四分之一的人认为在旧金山的道路上根本没有安全感。”CYfednc

如果旧金山人得知一辆Waymo测试车不久前与一名骑滑板车的行人发生了剐蹭,恐怕他们的忧虑会更甚。Waymo在一份声明中解释:“我们的自动驾驶监管员当时刚将Waymo测试车退出自动模式而改成手动模式驾驶,测试车进入十字路口左转。转弯之后测试车仍处于手动模式,这时就撞到了一位骑电动滑板车的行人。”CYfednc

仔细想想,Waymo测试车使用的传感器和处理器比几乎所有的私家车都要多,但在手动(人工驾驶)模式下行驶时,其防撞技术都还不足以防止与滑板车发生碰撞。CYfednc

我很想知道,旧金山人现在得有多担心?CYfednc

多年来,欧洲新车安全评鉴协会(Euro NCAP)一直要求汽车配备AEB-VRU行人识别/保护系统。然而,旧金山事件意味着,尽管在公共道路上进行测试的Waymo自动驾驶车辆针对手动模式采用了防撞技术,但却连旧的Euro NCAP标准都不能满足,更不用说当前的最新标准了。CYfednc

对于在公共道路上以手动模式进行测试的自动驾驶汽车,为什么美国国家公路运输安全管理局(NHTSA)没有规定最低AEB性能标准呢?再者,为什么没有任何条例规定驾驶员监控系统的最低性能标准,用以评估时刻准备接管机器驾驶的人类驾驶员的注意力分散和疲劳程度?CYfednc

这是两个明显被忽视的安全因素。CYfednc

虽然就像狐狸守鸡舍一样,我们不能期望自动驾驶汽车对公共道路安全有任何好处,但最近监管环境还是发生了巨大变化:NHTSA颁布了通用法规“Standing General Order”,要求进行自动驾驶测试的运营商报告所有碰撞事件。CYfednc

这只是自动驾驶测试和开发监管环境发生的第一个重大改变,未来可能还会有更多的改变,立法者现在越来越质疑自动驾驶行业的承诺,同时也认真听取“消费者报告”和“汽车安全中心”等安全倡导组织的意见。“汽车安全中心”一直在推动将可靠的车辆安全技术(例如AEB、DMS和车道偏离警告系统)变成强制性的要求。CYfednc

DMS的主要作用是保持人类驾驶员的注意力和参与度,AEB和车道保持系统则分别提供纵向速度辅助和横向车道辅助。这些成熟的车辆安全技术在未来几十年内看似比任何L3、L4或L5“自动驾驶”技术都要安全,能够挽救更多的生命。CYfednc

J3016规范尽管广为人知且被广泛引用,但也许根本没那么有用。CYfednc

(原文刊登于EDN姐妹网站EETimes美国版,参考链接:Is the Spec for Vehicle Automation Levels a Dead End?,由Jenny Liao编译。CYfednc

本文为《电子技术设计》2021年8月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里CYfednc

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本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Colin Barnden
EE Times特约作者/Semicast Research首席分析师
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