【導讀】如果說 2016 年上半年 VR 還可以算得上一項備受追捧的新興技術，在 2016 年的下半年，VR 退燒后無人駕駛徹底火了。年初的特斯拉駕駛輔助致死事故將普通人的關注度吸引到了自動駕駛這里，越來越多的傳統(tǒng)車廠、制造商和新造車運動中的互聯網公司紛紛公布自家在自動駕駛領域的進展。
但究竟什么是自動駕駛？自動駕駛是通過怎樣的原理和技術實現的？為什么說自動駕駛要想全面使用，人們所要發(fā)展的不僅僅是單獨的無人車技術？下面這些文字試圖用最簡單的方式來解答這些問題。
什么是自動駕駛？
人們對于自動駕駛最早的誤解，其實源于一些媒體的誤讀。很多媒體把 Autopilot 這一詞簡單簡單拆解為“Auto”和“pilot”兩個詞匯，并將中文意思曲解為自動駕駛。
仍然需要人類做出關鍵決策的特斯拉駕駛輔助系統(tǒng)
然而其實 Autopilot 這個詞源于飛機、列車、輪船領域的輔助駕駛系統(tǒng)。維基百科也給這個詞做了明確的定義：
An autopilot is a system used to control the trajectory of a vehicle without constant ‘hands-on’ control by a human operator being required.
駕駛輔助是一個用來控制載具軌道而無須人工一直干預的系統(tǒng)。
這句話里面的關鍵詞其實是“constant”持續(xù)的。也就是說，Autopilot 所代表的駕駛輔助系統(tǒng)是不需要人類持續(xù)干預的，但是仍然需要人類做出某些干預，比如關鍵性的決策等，機器只是在一旁輔助。
不需要人類駕駛員做出決策的 Uber 全自動駕駛車
而關于我們大眾所認知的自動駕駛，或者說全自動駕駛，在維基百科中同樣也有相關的定義。我們所認知的無人駕駛車，準確的說應該叫做“Autonomous car”。
而這一概念的定義是：
An autonomous car (driverless car, self-driving car, robotic car) is a vehicle that is capable of sensing its environment and navigating without human input.
自動駕駛車（無人駕駛車，自駕駛車，機器人車）是能自動感應周圍環(huán)境并且無需人干預而自動導航的載具。
與對于駕駛輔助的定義類似，無人駕駛車概念的關鍵支持在于無需人類干涉。也就是說機器會自動感知，自動做出決策并且自動駕駛。
Google 自動駕駛車
所以這樣來說，自動駕駛究竟是什么的定義問題就變得格外簡單了。駕駛輔助和自動駕駛，最主要的區(qū)別在于人的參與度，前者需要人參與，而后者完全不需要人參與。
如果我們只說人的參與度的問題，就會出現界定技術是否屬于自動駕駛的禿頭悖論（究竟拔掉多少根頭發(fā)才算禿頭）。所以為了更為清晰地做出界定，美國汽車工程師協(xié)會（SAE）和美國高速公路安全局（NHTSA）對自動駕駛做了分級。為了讓自動駕駛的分級更加直觀，愛范兒（微信號：ifanr）整理了這樣一張圖表：
從圖表中我們可以看出，我們所期望的全自動駕駛車輛其實在分級上屬于 SAE 的 Level 4-5、NHTSA 的 Level 4 車型，是基本不需要人類做任何駕駛決策的。
了解了究竟什么才是自動駕駛，我們再來看看自動駕駛是通過什么技術實現的。
自動駕駛是如何實現的？難點在哪兒？
其實單純從硬件技術層面來看，自動駕駛的原理并不算特別復雜。用最簡單的話說，找一臺車子來改裝一下（電動車比較好改一點且性能可控性更好），加幾個傳感器，再塞一套開源的自動駕駛計算平臺，好，這就搞定了。
- 傳感器
傳感器是自動駕駛車的眼睛，用于收集汽車周圍的信息。歸納來看，目前主流的自動駕駛車其實也就是使用了三種傳感器：LiDAR 激光雷達、攝像頭、和傳統(tǒng)雷達。
Velodyne 激光雷達
三種傳感器各有各的優(yōu)勢，早就運用在車輛倒車雷達上的傳統(tǒng)雷達成本相對較低，穿透性較強且不受雨霧等環(huán)境的影響，但弱點在于覆蓋范圍較小且難以對周圍物體做出精準的判斷。LiDAR 激光雷達的優(yōu)勢在于可以通過旋轉的激光射線束，構建出車輛周圍的 3D 影像圖，但缺點是由于激光的特性，容易受到雨、塵埃、霧的影響。且最主要的，由于激光雷達加工難度比較高，產量小，所以售價最貴。一顆 64 線激光雷達的售價就得四五十萬人民幣。
攝像頭同樣也是自動駕駛車所必備的傳感器，與兩種雷達不同，攝像頭沒有任何穿透力且需要光線，用于自動駕駛的數據是通過對攝像頭的圖樣識別得出的。不過攝像頭也是最容易受到干擾的一種自動駕駛傳感器，且一旦獲取的圖像有誤差，對最終的識別結果就會產生極大的影響。唯一的好處在于成本低，且目前視覺識別的方案相對來說發(fā)展得比較成熟，做無人駕駛汽車可用的也比較多。
- 數據處理
自動駕駛車上搭載的傳感器收集到的數據，都會被傳輸到車載電腦中進行分析和處理，最終做出決策。對于車載電腦的技術部分我們不必多說，因為自動駕駛汽車單純從原理上真的不算是什么“黑科技”，畢竟規(guī)劃路線，躲避障礙的功能目前很多掃地機器人和無人機都能實現。所以還是把關注的重心聚焦在實現自動駕駛的難點上。
自動駕駛汽車需要收集汽車周圍數據，對信息進行處理并最終做出決策，這整個過程與真人司機所要完成的過程幾乎毫無差異。所以訓練自動駕駛汽車的過程，其實就是個從菜鳥到老司機的過程。
在人工智能技術的訓練上，試錯(Trial and error) 是極為重要的方式之一，人工智能通過不斷的試錯與糾正得到進步。但這一方式換到了自動駕駛上卻幾乎不可行。行車時出現的事故往往是我們不能接受的，只要出了意外，輕則損失數千元，重則導致人命傷亡。由始至終，自動駕駛汽車的關鍵絕非“能否做到”，而是“能否做好”；所以目前的自動駕駛技術，大部份都是用來減低犯錯機率的。
然而少量的測試則隱藏著巨大的安全隱患，根據 Google 最近的資料，他們的 58 輛無人駕駛汽車合計跑了 223 萬英里（約 338 萬公里）才犯了一點小錯，看上去出錯的幾率微乎其微，但乘上一個極大的基數，出現事故的數量仍是我們不能承受的。
根據調查機構 RAND 的數據，全美汽車行駛里數約 3 兆億英里（約 4.83 兆億公里），我們假設自動駕駛汽車，每跑 223 萬英里就會發(fā)生小錯，那每年 3 兆億英里的話，就是一年之內犯了超過 160 萬次錯誤。
還有一個重要的問題是，自動駕駛若是想要覆蓋更多的地方，所要收集和處理的數據就會越來越多，不同的路況會給車載電腦帶來不同的處理變數。而當人類駕駛和自動駕駛車同時行駛在路上時，不確定性就更高了，自動駕駛車做出決策的難度也會大大增加。
盡管目前自動駕駛技術仍然還在發(fā)展，但已經給了人一個足夠美好的希望，那就是經過訓練的自動駕駛車的駕駛技巧要比人類更好、更符合規(guī)定、反應更快。很多目前交通系統(tǒng)上存在的頑疾也可能因為自動駕駛的到來迎刃而解。
自動駕駛能減少交通事故嗎？這必須需要整個交通生態(tài)的改變
我們可以把交通事故的問題與交通擁堵的問題放在一起來看，理論上來講，這兩個問題的起因在于人類駕駛員的失誤。如果駕駛技巧更高的自動駕駛汽車介入到交通系統(tǒng)當中，那些人類可能出現的失誤將會被避免，可能出現的交通事故也被減少了。
然而事情并沒有像理論上看上去那么簡單。我們可以做個類比，地鐵這種軌道交通，其實可以算得上是一個系統(tǒng)封閉、不容易受到干擾、高度自動化僅有少部分依賴人類駕駛員的交通方式。然而由于各種迷之因素的干擾，比如有乘客卡在門里或者突然某一節(jié)車廂出現了故障，整個地鐵系統(tǒng)仍然有可能被打亂陷入癱瘓的境地，更不用說是現在還沒有上路的自動駕駛汽車了。
現在已經有不少廠商公布了自家的無人車計劃，幾乎都是計劃在五六年之后讓自動駕駛車正式上路，先從商用做起，再逐步民用。所以這么來看，自動駕駛汽車完全替代人類駕駛員之前，一共會先經歷這樣 2 種階段：“商用自動駕駛專車”、“少量民用自動駕駛車和商用自動駕駛專車”。當然，自動駕駛車是否真的會徹底取代人類駕駛員則是另一個層面的問題，畢竟人們可能并不會放棄傳統(tǒng)汽車的駕駛樂趣。就像我們現在即使習慣開車，仍然有不少人喜歡騎馬，只是不會正式上路。
目前各家廠商所公布的基本都是自家單獨的自動駕駛汽車產品。然而對于整個交通系統(tǒng)來說，車輛僅僅是很小的一部分。目前來看，自動駕駛技術不止是傳統(tǒng)汽車的一項升級，更應該是一項大工程。這包含了汽車改造、社會基礎設施建立、法律法規(guī)推動，甚至還有交通人的責任認定變遷、駕駛人行為習慣的改變等。這些不是無法克服的困難，但也需要一個逐漸接受的過程。未來自動駕駛將會是出行方式，更是整個交通產業(yè)的升級。
就像我們現在的道路交通系統(tǒng)基本上就是為了各種機動或者非機動的“帶輪子的”的車所設計，原本留給馬車的道路就是被取代了。如果想要自動駕駛系統(tǒng)真正進入普通人的生活，真正要改變的遠遠不只是汽車技術單獨一項。
單獨的汽車運算能力再強，反應再快，本質上也僅僅是人類駕駛員能力的延伸。真正能讓自動駕駛引發(fā)交通領域革命的，其實是物聯網技術。當整個交通系統(tǒng)聯網到一起，而不是像現在一樣由一個個單獨的運算個體（包括人類）組成，整個交通的效率將會有革命性的提高。
至于未來交通的樣子究竟會是什么樣？其實可以想象出這樣一種場景：
每一輛自動駕駛汽車都知道相互的位置與速度，不會因為并線變道干擾到其他車輛，自動駕駛車也會實時讀取出發(fā)點到目的地的道路擁堵狀況，實時選擇最佳路線以及避免過多紅燈，車輛也會感知到行人的位置，避免出現車禍。只有實現了這樣的高效率運作，自動駕駛才會真正有效避免擁堵和交通事故。
只不過到那個時候，恐怕人們要擔心的就不是交通事故與擁堵，而是保障整個交通系統(tǒng)聯網的絕對安全，避免網絡被黑客干擾。
本文來源于傳感器選型專家。
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