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走进科学吗?看完变靓仔的那种丨漫谈自动驾驶与人工智能

最近旁观了一段非常有意思的辩论赛,正反双方“纠结”的地方在于:自动驾驶究竟需不需要人工智能?
从这个角度来盘盘,有点意思。那么,究竟是真理的沦丧?还是伪科学的扭曲?是时候走近科学了:)
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微信群里的童鞋们分为正反两方,大多数小伙伴或许都认为自动驾驶与人工智能是相辅相成的,这似乎也符合我们日常思维逻辑,但网友 8A 对自己“自动驾驶不需要人工智能”的观点特别看重,信心十足,本应占据上风的正方辩友最终也没能扳回一城。
这种情况不难理解,虽然自动驾驶与人工智能是当下非常热门的话题,但大多小伙伴可能只知其然不知其所以然。当然了,全网现在有很多这类技术贴,比如“一文看懂汽车自动驾驶技术原理”、“详解自动驾驶”等,可能太过专业或许稍显乏味,对于大多数读者来说往往是一顿阅读猛如虎,看完事后原地杵,结果就是似懂非懂占大多数,所以,悖论一出,微信群中竟无人可以推翻,放任“雨女无瓜”,怎么能行?

要不怎么说灵感来源于生活呢?要理解清楚究竟什么是自动驾驶,结合人工智能这一厢恰恰是一个非常好的切入点。先说结论,微信群辩论赛的反方观点是站不住脚的,也就是说,自动驾驶是离不开人工智能的。再者,人工智能也不单单只是我们最容易联想到的小爱同学或者天猫精灵的那般局限。
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在汽车领域,对于“四化”当中的电动化,即使大势所趋但争议犹存,并且不少吃瓜群众是拿着放大镜看新能源车们的缺点,并选择忽略它的优点(严肃认真脸),而紧随其后的的智能化和网联化,才正正正是在电动化基础上衍生出的一系列新出行体验核心价值之所在。
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自动驾驶千万条 弄清地定义第一条
自动驾驶是什么?这是永远绕不开的提问三连第一弹。
在众所周知的汽车“新四化”中,很明确,自动驾驶技术已经成为整个汽车产业的最新发展方向,为了实现应用自动驾驶技术来全面提升汽车驾驶的安全性、舒适性以及更高层次的需求,各大主机厂、传统供应商、科技公司、科研院校正负重前行。
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而承载这项技术的主体便是自动驾驶汽车(Automated Vehicle;Intelligcnt Vehicle;Autonomous vehicles;Self-piloting automobile;),又称智能汽车,或轮式移动机器人,是一种通过计算机实现自动驾驶的智能汽车。
根据全球通用的标准,我们对不同的自动驾驶等级进行评级,也就是我们在广告宣传单上经常可以看到的 L2、L3,那么具体如何划分谁是 2 谁是 3 呢?参见下表:
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自动驾驶涵盖哪些关键技术?
1、环境感知。相当于人类的眼睛与耳朵,处于自动驾驶汽车与外界环境信息交互的关键位置,是实现自动驾驶的基础。
环境感知技术通过利用摄像机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等车载传感器,辅以 V2X 和 5G 等技术获取汽车所处交通环境信息和车辆状态信息,为自动驾驶汽车的决策规划进行服务。
2、精准定位。有了环境感知还不行,还需要精准导航,这两者共同组成自动驾驶的“两条腿”。因为不仅需要获取车辆与外界环境的相对位置关系,还需要通过车身状态感知确定车辆的绝对位置与方位。
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精准定位主要依靠惯性导航系统、轮速编码器与航迹推算、卫星导航系统、SLAM 自主导航系统组成的“天罗地网”构成。你看到的几英寸的导航屏幕背后,正是有着一套非常庞大的运算体系作为支撑,没有这些,一切空谈。
3、决策与规划。通常情况下,自动驾驶汽车的规划系统包含路径规划、驾驶任务规划两大方面。决策算法有 3 种:a、基于神经网络;b、基于规划;c、目前最流行的结合前面两种的“混合路线”。
这一部分非常深奥,化繁为简九九归一来说其实就是芯片。目前市面上自动驾驶主流芯片分为两种,一个是英特尔的 Mobileye EyeQX 系列,另一个是英伟达的 Nvidia Drive PX 系列。当然了,特斯拉与英伟达分手后的 FSD 芯片也是极强的一个分支,但是,前不久华为宣布的打通手机电脑汽车等设备的“鸿蒙”芯片则是笔者现在最期待的来自东方的神秘力量。
4、控制与执行。再好的基础与运算规划能力,如果不能做到安全控制执行,那都是白搭。因此自动驾驶汽车的车辆控制系统是行驶模块的基础。
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包括车辆的纵向控制,即通过对加速与制动的协调,期望实现对车速的精准跟随;以及横向控制,即通过方向盘调整以及轮胎力的控制实现制动驾驶路径跟踪。
5、高精地图与车联网 V2X。什么是高精地图?很好理解,记住一句话就够:高精地图比 GPS 导航系统拥有至少 10 倍以上的精度,即达到厘米级的精度才能保证自动驾驶的行驶安全,同时,实时性也要高出几个量级。
什么是 V2X?V2X 表示 Vehicle to X,X 是变量,代表不同的场景:
V2N(Vehicle to X)即车-互联网
V2V(Vehicle to Vehicle)即车-车
V2I(Vehicle to infrastructuro)即车-基础设施
V2P(Vehicle to pedestrian)即车-行人

6、自动驾驶汽车测试与验证技术。其包含实测、软件在还或模型在环仿真、硬件在环仿真。篇幅有限,此处我们就不展开细讲了。
在较为详尽地概述完什么是自动驾驶以及自动驾驶汽车的关键技术后,那么,人工智能又是如何定义的呢?
问题来了 什么是人工智能?
人工智能的定义其实比较宽泛,数据挖掘、机器学习之类的技术十多年前就已经初露锋芒了,但此一时彼一时,谁能想到当它换了个高大上的名字:AI 之后仿佛就突然火爆起来。好比李诞的吐槽大会在王力宏那一期,力宏的新歌《A.I. 爱》却成为娱乐焦点一样;再比如,好似现在人人都开始讨论 AI 以及深度学习,不然你就 out 了。
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但要说清楚人工智能是什么,估计 10 页 ppt 都不够,那么在此借用《科学的极致》里的一段概括来说明什么是人工智能:顾名思义,人工智能就是我们用人创造的一些手段去造一种机器,使得这个机器具有看起来与人的智能相类似的某些能力。
但这一切都需要建立在类人思考、理性思考、理性行动之上,人工智能的基础是哲学、数学、经济学、神经科学、心理学、计算机工程、控制论、语言学。由此可见,人工智能这一学科纷繁复杂,绝不是只具备学习能力或是只会与人对话那么单一。


并且人工智能技术的四大分支包括模式识别、机器学习、数据挖掘以及智能算法;并主要运用在机器人领域,语言识别领域、图像识别领域以及专家系统。而这些都是要在智能互联以及自动驾驶汽车上大量应用的。因此,从人工智能的定义上来说,反方的“自动驾驶不需要人工智能”的观点就已经不攻自破了。

必考重点 人工智能在自动驾驶汽车中的应用
1、环境感知方面
汽车比起飞机要实现自动驾驶,很大程度上来说要复杂的多,原因之一就包括汽车所要面临的环境感知可谓及其“烧脑”,其包括:路面路缘检测、车道线检测、护栏检测、路标交通标志检测、以及重中之重的行人检测、机动车检测、非机动检测。总之非常烧脑,不然怎么经常见到大街小巷穿梭的司机路怒,却很少听说机长开飞机路怒呢?
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对于如此复杂的路况检测,深度学习可以满足视觉感知的高精度需求,基于深度学习的计算机视觉,自动驾驶汽车可获得接近于人的感知能力。按照不同的模型可以分为 CNN、RNN、LSTM、DBN 和 Autoencoder 五种。有研究报告表明,深度学习在算法和样本量足够的前提下,视觉感知的准确率可以达到 99.9% 以上,而人感知的准确率一般是 95%。
2、决策与规划方面
行为决策与路径规划是人工智能在自动驾驶汽车领域中的另一个重要应用,前期决策树与贝叶斯网络都是已经大量应用的人工智能技术。目前越来越多的研发机构将强化学习应用到自动驾驶的行为与决策中。著名的 Mobileye 正是其中的代表,他们将分解成两部分:可学习部分与不可学习部分,前者是由强化学习来决策行驶需要的高级策略,后者是按照这些策略利用动态规划来实施具体的路径规划。
通俗来说,可学习部分就是教会车辆成为一名优等生,不可学习部分就是咋们人类老师的保留项目,为的是充分保证自动驾驶车辆的安全性。
3、车辆控制方面
相对于传统的车辆控制技术,智能控制方法主要体现在对控制对象模型的运用和综合信息学习运用上,包括神经网络控制和深度学习方法等,这些算法已经逐步在车辆控制中广泛应用。
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其中,通过神经控制可以把控制问题看成模式识别问题,而源于神经网络的研究,进一步开发深度神经网络学习,可以免除人工选取特征的繁复冗杂和高维数据的维度灾难问题。因为自动驾驶系统最终要尽量减少人的参与或者没有人的参与,深度学习自动学习状态特征的能力使得深度学习在自动驾驶系统的研究建设中具有先天的优势。
因此,简单地、草莽地说“自动驾驶引入人工智能只有不安全”,这显然又是不正确的。
总结陈词
综上所述,网友 8A 有关 “自动驾驶不需要人工智能就能实现”的观点是错误的,但说实话也是可以理解的。因为人类在实现汽车自动驾驶梦想的道路上依旧路漫漫其修远兮,这一转型实在是过于庞大,期间还会有阵痛期,比如人工智能所当前面临的争议,也多多少少会造成大家的误解。
而几乎在所有人类制造的机械之中,我们对汽车的偏爱着实加速了科技的发展,反之亦然。从 1886 年诞生第一辆汽车时,汽车技术的迭代与更新每一次都给世界带来巨大的改变与进步,当时间的脚步来到 5G 时代,高带宽与低时延所能给予汽车技术最大的革新正是自动驾驶以及人工智能,这是一场史诗般的科技大发展。
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前段时间翻了翻高中的历史课本,上面对于第一二三次工业革命的的陈词是慷慨激昂,人嘛,总是更容易归纳总结过去的事物,冠以伟大、颠覆等形容词,而对于当下正在发生的,总是后知后觉,殊不知,我们生活的时代正经历着最震撼的一次工业革命,即从互联网到物联网,自动驾驶汽车就是其间的重要构成,速度之外,汽车作为我们最常用的交通工具和亲密伙伴,将成为承载科技生活的另一终端。
WechatIMG105.jpg节选自@新出行小编微博
汽车的发展趋势是电动化、智能化、网联化。正如毛主席曾经说过的一句话,“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是你们的”,未来的汽车市场终究是新能源车的天下。所以,新能源汽车吸引人的目光,势必会像燃油车此前这般吸引人。但问题依旧会存在,比如上图新出行网友的提问,蟹老板和新出行小编则非常好地回答了这个问题。
最后,借用一句特别好的话与大家分享:一慢、二看、三倾听,现在请等着自动驾驶汽车告诉你它没有危害。感谢负重前行的工程师们与支持并祝福汽车新四化的朋友,你们是最靓最可爱的;也感谢保持怀疑、抛出问题的朋友,你们是第二可爱的。(手动比心)
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