自動駕駛汽車之路

編譯/辛 妍

自動駕駛汽車之路

編譯/辛 妍

曾經，自動駕駛汽車（也叫自主駕駛汽車）只出現在科幻小說中。但隨著技術的發展，它越來越走向現實。早在2012年，電氣和電子工程師協會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）就預言，到2040年，公路上行駛的汽車中就會有超過75%是自動駕駛汽車。事實上，汽車制造商、技術提供商和世界各地運輸當局都越來越多把自動駕駛汽車看作是更加安全、更少擁堵以及更高能源效率的道路系統的關鍵。2012年9月，美國加利福尼亞州簽署的一項無人駕駛汽車條例草案更是向在公路上引入無人駕駛汽車邁出了一大步。

自動駕駛汽車所需的所有關鍵技術都已經從2004年以來就以各種形式被證實。而隨著自動駕駛汽車技術的迅速發展，如今已經有些汽車上配備了半自治系統，并且全自動駕駛的汽車也正在世界各地進行測試。在歐洲，包括寶馬、沃爾沃和博世在內的汽車公司都在公共道路上測試了自己的自動駕駛汽車，并將其作為未來業務的一個關鍵領域。在美國，搜索引擎巨頭谷歌的測試車隊擁有大約10輛自動駕駛汽車，并已成功地游說內華達州、佛羅里達州和加利福尼亞州改變立法，從而允許它在其公共道路上測試自動駕駛汽車。在英國，自動駕駛汽車也于2015年開始在實際道路上進行測試。

但這些汽車能完全取代對人類駕駛員的需求嗎（或者是至少由人來監管）？它們到底能帶來什么好處？要推廣，主要技術和法律上的障礙是什么？本文將試圖一一解答這些問題。

為什么需要自動駕駛汽車？

自動駕駛汽車是一種智能汽車，它通過車載傳感器來感知車輛周圍環境，并根據感知所獲得的數據自動規劃行車路線，控制車輛的轉向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛，并到達預定目標。

英國權威汽車數據統計機構SMMT委托畢馬威（KPMG）所做的題為《連接和自動駕駛汽車：英國的經濟機會（Connected and Autonomous Vehicles: The UK Economic 0pportunity）》的報告，可以說是第一份對由自動駕駛技術給英國帶來的機會進行全面系統分析的報告。這份于2015年3月底發布的報告中指出，自動駕駛汽車將促進社會包容、減少污染，并挽救生命。連接和自動駕駛汽車將有助于在英國創造32萬個工作機會，向英國經濟注入510億英鎊。同時，報告預測，到2030年，這些新的車輛每年將會減少至少2.5萬起重大交通事故。為此，英國政府正在投入巨資支持相關創新，這其中就包括預算中向無人駕駛汽車真實世界測試投入1900萬英鎊，以及向自動駕駛汽車研究投入1億英鎊。2015年3月，財政大臣George 0sborne宣布，政府和工業將向無人駕駛研究、開發和示范再投資2億英鎊。

從整體上看，自動駕駛汽車會讓道路更安全，因為它們不會去嘗試那些每天在路上由人類駕駛員所做出的大膽的危險操作。例如，自動駕駛的重型貨運車輛，應該就會比現在的大貨車安全，因為現在的很多大貨車都在由不是很熟悉路況、不嚴格遵守交通規則，并且經常打瞌睡的司機在駕駛。

另外，自動駕駛汽車可以幫助一些特殊人群，比如老年人。現在，在農村小鎮上有越來越多的獨居老人。他們中的很多人都保養著自己的老汽車，他們認為只有這樣才能保有行動的獨立性。因為由于年齡大，在物理上，會造成走路和騎車都不太方便，再加上農村地區的公共交通服務并不完善，這勢必使得老人希望擁有自己的汽車。研究表明，通常在路上老人傾向于保持同一速度，例如40英里/小時。這樣的結果是，在限速30英里的路段，老人就會由于超速而面臨危險；而在實行國家公路速度限制的路段，這一速度又會給道路交通造成負擔。據英國機動車執照局（Driver and Vehicle Licensing Agency，KVLA）統計，英國有近400萬駕駛執照持有人年齡在70歲或以上，因此該局一直在努力了解這些人的駕駛行為，以確保他們能在路上安全駕駛。對他們來說，自動駕駛汽車或許是一個解決方案。對老年人來說，自動駕駛汽車的諸多好處之一就是能讓其自由移動。另外，它也能提高老人駕車的安全性。當然，提高燃油效率也是一個重要方面。

圖1：自動駕駛汽車發展路線圖

實現自動駕駛汽車上路要面對的問題

自動駕駛技術很有可能會改變人們的生活，但是，也有很多潛在的問題。想象一下，如果未來真的讓自動駕駛汽車合法開上公路，那可能就會有如下場景。早上，汽車送孩子們上學，車上沒有駕駛員；然后汽車自己返回住所，送家里的成年人到市中心上班，并在其下車后自動泊在車位上；幾個小時后，完成工作，通過手機控制汽車接其下班回家。但是，如果在這一過程中發生故障怎么辦？孩子們能應付嗎？如果只是這樣，人們還需要擁有一輛汽車嗎？去任何地方的時候去租車公司租車不是更方便可靠？另外，我們何時才能將自動駕駛汽車開上公路？什么樣的突破才會使這一做法安全并合法？

汽車本身

對汽車工程師而言，要面臨的巨大的挑戰是，如何確保這些高度復雜、安全性相當關鍵的系統（以及系統的系統）足夠可靠和安全，讓市民對其有信心，從而有助于加速該技術的市場引入。

在歷史上，汽車工業的發展往往傾向于基于一個假設，即駕駛員通常可以通過迫使車輛停下來控制故障。但隨著依靠電子和軟件的“無人駕駛”技術的提出，這種假設越來越無效，因此在車輛中設計、開發和測試這類系統的新方法開始被引入汽車制造業。在其他一些行業中的工程師（如航空航天和核工業）很長時間以來一直面臨這一問題，因為他們要設計和開發的系統一旦出現故障，就會直接導致危險情況的發生。雖然可以從這些行業了解到很有多東西，但汽車行業與它們顯著不同，因為汽車是一個處于高度競爭的全球市場中的大眾消費者產品，因而降低成本和縮短新產品開發生命周期是其主要特征。基于此，最近已經開發了關于道路車輛功能性安全的新標準（IS026262），并已經在汽車行業的一些組織中推出。

此外，由于交通情境的復雜性，主動安全系統必須能夠操作，并且必須開發嚴格的“現實世界”測試方法，以微調那些使用來自于不同的傳感器數據的算法（例如行人檢測算法），從而控制車輛。一旦被微調以后，整個系統將需要在現實世界中進行測試，這就給工程師們制造了一個難題，因為他們需要設計出一個與現實世界一樣的情境，其中有各種不同類型的行人，各種移動中的車輛，以及各種交通狀況，這樣才能代表現實世界，同時也保證測試的安全。

外部系統

必須要強調的是，工程師們需要考慮的不僅僅是一個僅涉及車輛系統的安全，而是要同時考慮外延的基礎設施－車輛系統的安全性和可靠性。以微軟的Windows為例，雖然已經被廣泛使用20多年了，但還是經常會崩潰。但是畢竟是在電腦旁。但遺憾的是，如果是在汽車上系統發生崩潰，我們無法按Alt+Control+Del。

由于在汽車內和汽車連接中以電子方式控制的功能迅速增長，就導致出現安全漏洞，或者是潛在的嚴重安全漏洞的機會大大提高。傳統的汽車工程在功能安全性和可靠性方面有強大的方法。現在重要的是要將安全完全融入到設計、開發和驗證全過程中，因此需要從為可靠性而設計轉向為適應性而設計。

所有的外部通信鏈接都需要進行身份驗證并被加密。同時，車輛的內部通信網絡也需要有相應的保護措施。例如博世公司，它使用雙架構，將與駕駛相關的功能（比如駕駛輔助）和其他功能（比如娛樂）嚴格分開。在將來，每個控制單元還會有專門的硬件安全模塊保障通信，同時也有專門的公司在為此開發軟件。

另外，保護客戶數據也相當重要，因為駕駛數據相當私人和敏感。為此，沃爾沃公司一直在盡最大的努力來保護客戶“在連接的時候保有隱私”。該公司稱，沃爾沃駕駛員在連接中所收集的數據都屬于客戶。如果駕駛員沒有明確允許或授權的話，沃爾沃將永遠不會與第三方公司交易個人駕駛數據。

再有，要實現自動駕駛，用以支持自動駕駛和實時交通管理要求的網絡也需要得到明顯改善。今天的移動網絡具有延遲性，而且帶寬也不夠，因此并不真正適用于建造完整全面的全自動交通管理系統。

監管和責任問題

自動駕駛汽車上路之前，有一系列的問題需要解決，從監管的角度來說，合法性和賠償責任是關鍵問題所在。

其中最主要的可能是責任問題。當自動駕駛汽車發生交通事故時，誰負責？是車主，汽車制造商，自動駕駛系統生產商，還是讓系統運行的軟件生產商？因此，最大的變化可能會發生在法律方面。一個15歲的孩子，或是一個80歲的老人，又或是一個喝醉酒的人，還有權“控制”自動駕駛汽車嗎？如果真的發生事故，罪行是“醉酒控制自動駕駛汽車”，還是法官會接受“是軟件控制的汽車而不是醉漢”？雖然智能系統可以大大改善安全（在道路交通事故中，人為錯誤造成的事故占90%以上），但是，立法者仍然需要迅速抓住賠償責任這一棘手問題，提出明確的指導意見，以確定當事故中涉及無人駕駛汽車時，誰來負責。合法性和賠償責任的界定各國將會不同，這也將會對自動駕駛技術如何出現在市場造成影響。

其次是合法化問題。基本上，《維也納公約（Vienna Convention）》（于1968年被許多國家承認并遵守的國際條約，其中包括絕大多數歐洲國家，但不包括美國）明確禁止自動駕駛。因此，要實現自動駕駛，這一條約，還有一些類似的國家立法，必須適應新的技術可能性。為使自動駕駛汽車合法地在公路上行駛，改變道路交通法例將是必要的。政府必須針對如何監管的問題制定明確的計劃。例如，交通運輸部需要解釋清楚，汽車將如何進行認證和測試，駕駛員將如何進行培訓，駕駛標準將如何進行調整。這意味著，汽車所有人可能將帶有新的義務，比如要確保汽車中的軟件已經被升級為最新版本等。

再次是系統覆蓋問題。是否車上要一直有一個有能力控制汽車的人存在？如果否，那么當一個醉漢想要進入汽車并按下“出發”的按鍵時，是沒人能阻止他的。如果是，那么這個人要保持怎樣的準備狀態？隨時把雙手放在方向盤上？還是他們可以在車上的時候用手機？如果他們在高速公路上打瞌睡怎么辦？

另一個問題是應急服務如何處理自動駕駛汽車。他們能夠通過車車通信“強制”自動汽車駛出目前的車道嗎？他們能夠命令汽車靠邊停車嗎？另外，怎樣從外面識別出來這是一輛自動駕駛汽車呢？

自動駕駛汽車的發展路線圖

自動駕駛汽車的大規模生產將從根本上改變道路交通系統的運作方式，以及汽車制造商的商業模型。但其實真正的問題是，“你想要買一輛自動駕駛汽車嗎？”很多人本身就喜歡駕駛，喜歡控制汽車這一動態的機器，并享受這一過程。既然如此，他們何必選擇自動駕駛？或許，在交通擁堵時，自動駕駛更有用。或者說，當需要長途駕駛時，自動駕駛也會有一定的優勢。因為這些情況下，駕駛員可以通過自動駕駛來讓自己保持放松。

如果想要自動駕駛汽車，那么，我們到底想要什么樣的自動駕駛汽車？是可以讓我們在汽車的導航系統中輸入坐標或者郵政編碼之后，就可以坐在車上，等著車自動以最省油的方式把我們帶到目的地？自動駕駛汽車能夠避免侵犯行人的路權嗎？比如在斑馬線前主動給行人讓路？在安全方面，是否將迎來一個完全沒有車輛碰撞發生的時代？

要讓無人駕駛汽車的大量推廣成為現實，需要來自許多不同當事方的更多的“聯合”思想。如同所有其他新的、顛覆性的運輸技術一樣，要在大城市中看到無人駕駛的出租車，需要大量的開發時間，安全評估標準，以及逐步發展并完善的技術。在今天生產的汽車中，越來越多的出現了帶有自動駕駛技術特征元素的主動安全系統（例如自動緊急制動，Automatic Emergency Braking）。這些系統的進一步發展是走向無人駕駛汽車的重要墊腳石。比如福特（Ford）開發的“交通擁堵輔助（traffic jam assist）”系統的設計目的就是讓其汽車能夠在高速公路上不停地需要重復停車啟動時，自動接管汽車的駕駛。而該系統描述的愿景就是，在交通擁堵這種令人不愉快的情況下，讓駕駛員可以自由地讀報紙，查郵件，喝咖啡，從而放松駕駛員的心情，同時保持車流順暢。以這樣一種非常具體可見的方式向消費者推出這一技術很顯然是向無人駕駛汽車邁出了很大的一步，而且很可能出現的情況就是，更多的人會接受暫時性地將汽車交給儀器來自動駕駛。

展望未來，或許，交通擁堵輔助系統是自動駕駛技術中容易讓人接受的第一步。從來沒有人在汽車廣告中說“買了這輛車，你就能在交通擁堵時保持愉悅”，相反，人們總是說“買了這輛車，你將能以80英里/小時的速度駕駛，并欣賞沿途的美麗風光”。

自動駕駛技術可能出現的另一個重要趨勢是隨著其他汽車系統的發展而一起演進的更高效的動力系統。汽車制造商有許多種可以節約能源的戰略，但是他們只能建議駕駛員以非常經濟的方式駕駛汽車。可是如果有自動駕駛汽車，他們能夠告訴自動駕駛汽車如何駕駛動力系統最有效，而汽車會照做。

要實現真正讓自動駕駛汽車上路，沃爾沃公司的目標是在2018年到2020年間在市場上推出能在認證道路上執行高度自動駕駛的汽車。并且，預計有些特定客戶在2017年就能買到這些汽車。下面這張自動駕駛汽車發展路線圖，或許能讓我們對自動駕駛汽車發展有個最直觀的了解。