王飞跃：无人车的未来 平行车和平行驾驶
2015-12-24 09:44:14   来源： 新智元   作者:    评论：0

　　【王飞跃】中科院复杂系统管理与控制国家重点实验室主任。其主要研究领域为智能科学、社会计算、平行系统、知识自动化和复杂系统的建模、分析与管理，早期从事人工智能、机器人和无人车的研究和研发，是智能控制方面的国际知名学者，也是该领域的早期开拓者之一。

　　大家好，非常高兴参加首次中国智能车大会和国家智能车发展论坛。由于时间原因，我的报告尽量快一点。首先，从个人角度，回忆一下智能车的发展历史、范式、现状和我们自己设想的智能车未来趋势。
 

　　我的报告是英文的，是由上个月去日本参加两个会议的主题报告合并而成：一个是在东京开的“汽车和交通技术的今天和未来(TodayandFutureofAutomotiveandTransportationTechnology)”会议，另一个是在仙台举行的“下一代汽车的全球/区域创新(Global/LocalInnovationforNextGenerationAutomobiles)”会议。说来也巧，两个会议的主题报告人都是加州伯克利的MasayoshiTomizuka(Tomi)和我，Tomi是机器人和智能人的元老，我做学生时就认识，到现在30年了，而且做VISTA自主驾驶车时就去找过他，到现在也20年了，后面会简单地讲一下这两个会议的情况。
 

　　首先是从自主驾驶的定义，刚才高文院士也讲了自主驾驶的分级情况，需要说明的是不同的国家或组织有不同的智能标准，最全的是分6级(如图)。
 

　　前三级以人为主，0级为完全手动驾驶，1级是软件辅助人员驾驶，2级为局部模块自动化；后三级就以“车”为主了，3级可以在某些环境下达到自动驾驶，4级的时候车辆就能做到基本都是在自主驾驶了，最后，5级就是完全自主驾驶，就是大家想象中的智能车。一般情况下，前三级(0-2)是驾驶员在观测、感知、判断驾驶环境，后三级(3-5)就是自主驾驶系统在做这部分工作了。
 

　　这是欧盟2015年发布的，他们设想的自主驾驶如何从0级走到5级的路线图。主要是通过对两条途径的探索，最后的目标，就是在完全真实的交通环境下实现无人车的自主驾驶。阶段性目标包括：2020年的时候能够在低速或低复杂度环境下实现自主驾驶，2025年时实现在机动车道上的自主驾驶，2030年时能够应对较为复杂的城市环境并实现城市中的自主驾驶。
 

　　两条途径一个是从路的方面(环境的设置)来做，从简单到复杂；一个是从车的方面来做，从ADAS到自主驾驶；最终合二为一(如图所示，大概是在2020年，两条途径产生融合，2050年完全重合)，达到目标，其中车联网将发挥关键作用。
 

　　要达到这个目标就需要各种各样的信号，不能只依靠传统的传感器，传统的传感器只有物理信号，现在的传感器可获取人的信号，当前已经有一些工作开始把各种各样的开源信息嵌入到汽车中来，而且将来一旦车联网成为现实，一定要把社会信号加上来，所以将来的无人自主驾驶车辆一定能够同时处理物理信号(设备)、心理信号(驾驶员)还有社会信号(环境)。在这上面，如何进行创新，现在视听觉认知重大计划已经开了个头，李德毅老师军团的“双驾双控”更是“多车当先”，带了个好头，我非常希望中国在这方面能够继续创新，走出我们自己的道路来。
 

　　常熟无人驾驶测试中心的设立，也是希望能够打通这两条途径，两方面协同发展。其中最大的问题是考虑“混合交通”的情况，就是从L0级到L5级的的各种车辆会长期共存(2020-2050年之间)，互联互通。现在我们一方面是把每次的比赛做好，再者是把单个车的智能，迅速的扩展到车联网的协同智能上去，变成车与车(Vehicletovehicle)、车与路(Vehicletoroadsideunits)、车与人(Vehicletohuman)的联网化发展。

　　中心的发展，也希望能像郑校长讲的，成为智能车的驾校：智能车考试出来之后，根据结果来定车的智能等级，1级的证书、2级的证书，一直到5级的证书。将来的测试中心，必须根据每一级的智能性要求，设置具体的测试任务。当然，在此之前还有很长的路要走。
 

　　智能车的研究有很长的历史了，差不多与汽车同步，别忘了汽车最初的英文是Automobile，Automobile就是自动车的意思，可惜当时的“自动”是靠买部车还必须雇一个专职司机来实现的，今天大家好多人都忘了这段历史，这还要感谢福特发明的流水线，现在无需专职司机了。

　　现代意义上的第一部无人车是上世纪30年代，通用汽车在芝加哥的世博会上展示的，后来过了30年，都毫无进展(没有报道)，直至60年代初，美国俄亥俄州立大学(OSU)的BobFenton教授又较为系统地做了一次无人车的“科学实验”，这也是为什么2006年首次IEEE智能交通杰出研究奖会颁发给他的原因。之后又是20年无人问津，80年代机器人热起来之后，卡内基梅隆大学CMU又开始了这一方向的工作，最初打着“移动机器人”的旗号，进行了第一次跨美国东西海岸的无人驾驶Demo。90年代末，SanDiego的无人车Demo，亚利桑那的VISTA无人车项目等等，把无人车研究推向高潮后却立即跌入低谷，美国国会取消相关经费支持，主要是出于法律法规上的考虑，并非技术上的问题。到了本世纪，DARPA的GrandChallenge和UrbanChallenge，中国基金委“视听觉认知计算”重大计划和“智能车未来挑战赛”，Google的无人车等等，使无人车研究“起死回生”。今天，大家都来了，连百度、华为也来了，不过同机器人不同，我还不担心无人车研发过热，现在火候还是不够。
 

　　刚刚也听各位老师讲到了无人自主驾驶这三个圈(驾驶员、车和信息)，我们希望能够在技术方面从这三个圈扩展到五个圈，那如何来扩展，一定是把物理空间和网络空间打通，从单个车的智能到联网的、群体的车之智能。
 

　　我自己进入这个领域，也是80年代从“移动机器人”开始的，1991年的这篇文章就是一个侧面，从室内机器人入手，但是为了空间机器人系统的外空远程控制试验服务的。
 

　　第一个实验是在NASA/RPI空间探索智能机器人系统中心做的，从纽约上州花几十万美元租了一条T1专线仿真地球火星通讯，这篇文章就是远程控制中心与当地控制系统之间的延时测试与仿真的结果。感谢Kostas，Athans和Michael，使我第一次有了带研究生的经验。
 

　　后来到了NASA在亚利桑那的空间资源利用中心，除了机器人空间车之外，还加上空间自动工厂的设计与控制，与美国标准与技术院(NIST)的Albus合作，研制了蜘蛛机器人车(SpiderRoboticVehicle)和通过Zircon制氢的无人生产过程，这是相关的两篇论文。

　　本来沿着NASA的项目一路下来，我们自然就是火星/月球车的PI，而且1996年项目也明确了，由我同矿业系的一位教授和月球实验室的另外一位研究员主持火星车的研制。无奈，接下来民主党的总统克林顿与共和党的国会打架。当年的政府预算就是不批，可那位研究员发的工资是“软钱(SoftMoney)”发的，没有项目经费发不出来，我们只好放弃火星车的项目，把项目还回JPL(喷气推进实验室)。接着承担了Caterpillar的大型野外装载车(WheelLoaders)的自动化项目，而Caterpillar的项目比NASA的意义小。过了许多年后看到“精神号”和“机遇号”的火星车的巨大成功，心里总有种很特别的感觉。但我不后悔多年前的决定，而且装载车项目是从我用机器臂挖石头开始，历时四年，仅项目合同谈判就花了一年半的时间。那时我必须在有现钱的Caterpillar装载车和无现钱的火星车之间选，最终选择了矿山车。令人高兴的是，由这个项目，我与自己的学生和同事完成了也是世界上第一本矿山自动车的研究专著。这是当年的98T自动装载车和相应的研究专著，这也是我基于代理的控制和想法的起源。
 

　　这个大卡车是全世界第一个全自动装载、挖掘和运输的无人自主驾驶大卡车，这台车是从生产线上下来的第二台车，花了三个月时间，我们把它“改装”成了一辆全自动的车。
 

　　90年代末，加州SanDiego的(无人自主驾驶的)Demo之后，我所在的亚利桑那州的几位立法议员要求把州际高速公路I-10中间的隔离带变成无人车专道，用于Tucson和Phoenix之间的长途，这样可以充分利用Phoenix的机场，所以我就做了一个VISTA(VehicleswithIntelligentSystemsforTransportAutomation)自动驾驶车，只是加州项目几千万美元的预算，可我只有10万美元，所以做这个项目自己还倒贴了不少。VISTA绝对低成本，雷达花了3,000美元，GPS更少，视觉最贵，花了30,000美元，外加一个几千美元的四进程实时控制系统。整个团队三个老师，十几个学生和访问学者，出了一个南斯拉夫学生之外，都是中国人，而且都不会开车！1999年在高速公路I-51公众演示后，还接受了电视台的采访。
 

自主驾驶车方向，我