智能汽車

傅紅葉

那些夢想中的汽車

其實，從汽車普及以來，人們對智能汽車的想象由來已久，只不過從前的人們并不把它們稱為智能汽車。人們通過這些豐富的想象力，正在逐漸將駕駛員從精神高度集中的駕駛行為中解放出來，給予他們更加便利的駕駛體驗。

在上世紀70年代，日本的兩位漫畫家藤子·F·不二雄和藤子不二雄A在他們的不朽名作《哆啦A夢》中就曾多次提到裝有電腦、能自動確定行駛路線的交通工具。而后來出現(xiàn)的變形金剛更是塑造了一批有思考能力、能與人交流、身手非凡的汽車人。甚至我國的著名作家葉永烈也曾經(jīng)在《小靈通漫游未來》中這樣寫道：“我覺得未來的小汽車應(yīng)該非常漂亮，是全透明的，像水滴一樣。駕駛起來非常簡單，所以未來的孩子，都是自己開著這種小車去學(xué)校上課。還有，這個小汽車還可以飛起來。特別在堵車的時候，能一下子從汽車頂上飛過去，就像小靈通的‘飄行車一樣……”在這本風(fēng)靡了半個世紀的科幻小說里，他為讀者描述了一種裝有“自動避撞裝置”的智能汽車，這種汽車連小孩子都可以輕松駕馭，在未來世界，人們稱它為“飄行車”。在葉永烈描繪的未來世界中，高度智能的“飄行車”并不局限于現(xiàn)實世界中汽車的行駛方向由方向盤來決定的特征。一旦遭遇到突發(fā)事件，這種“飄行車”還可以向上前進，如同小型飛機一樣。相信在擁堵嚴重的城市，不少駕車者都曾有過類似的幻想?；蛟S在未來，人們可以在駕車時做一切你可以想象到的事情：剃須，化妝，打牌，煲電話粥，與鄰車的陌生人搭訕、約會。人們還在汽車里學(xué)習(xí)外語和看電影，或者干脆把汽車變成自己的可移動辦公室和起居室，在汽車里裝上傳真機、無線網(wǎng)絡(luò)、電吹風(fēng)和電視機。甚至，人們期待著有朝一日，汽車能擺脫地面堵塞，插上翅膀，翱翔天空。一切皆有可能。

除此之外，與智能汽車相關(guān)的其他影視和文學(xué)作品層出不窮，如科幻系列片《霹靂游俠》等。這些作品讓世人對未來汽車的發(fā)展產(chǎn)生了無盡的遐想。盡管這些變化多端、功能強大的汽車只是藝術(shù)家們的想象，但隨著科技的進步，這樣的汽車或許已經(jīng)離我們不再遙遠。

智能汽車是什么？

與單純的想象不同，汽車的智能化是一個漫長而艱巨的過程，只有想象與靈感是遠遠不夠的。

現(xiàn)實中的智能汽車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車交互界面。而它的存在也必須與智能化交通結(jié)合在一起。

從這一層面上來看，智能汽車與我們想象的自動駕駛也有所不同。發(fā)展至今，它已經(jīng)不單單是將車開起來那么簡單，而是利用多種傳感器和智能公路技術(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導(dǎo)航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務(wù)設(shè)施（餐飲、旅館、加油站、景點、停車場）的信息資料；其次是GPS定位系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較，確定以后的行駛方向；道路狀況信息系統(tǒng)，由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息，如堵車、事故等，必要時及時改變行駛路線；車輛防碰系統(tǒng)，包括探測雷達、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng) ，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時及時減速或剎車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛；緊急報警系統(tǒng)，如果出了事故，自動報告指揮中心進行救援；無線通信系統(tǒng)，用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡(luò)；自動駕駛系統(tǒng)，用于控制汽車的點火、改變速度和轉(zhuǎn)向等。英特爾互聯(lián)汽車研究項目首席工程師郭新剛這樣描述智能汽車：“它本身可以處理信息，可以有圖形設(shè)備，也可以有傳感器設(shè)備，把這些信息匯總起來，那汽車就不僅僅是個代步工具，而是一個信息處理的工具，而且跟人的生活就更貼近一層。”

從前的人們運用想象為我們提供了無盡的可能，今天的人們正在不斷將這些想象變?yōu)楝F(xiàn)實。為了讓行駛中的汽車更加安全可靠，人們充分利用了原本用于軍事領(lǐng)域的雷達和紅外傳感器等尖端科研技術(shù)，研發(fā)高智能的安全告警避撞系統(tǒng)。例如，在車上增加傳感器，來擴展駕駛員感知環(huán)境的能力；增加更多的計算裝置，來協(xié)助駕駛員進行分析判斷。這樣能在汽車碰撞之前，提前預(yù)警危險的發(fā)生。可以說，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)部分完成了汽車的智能化。至于前文中所提到的那種高度智能化，全球的各大車企也正在努力使它變?yōu)楝F(xiàn)實。

圓夢征程

從20世紀70年代，美歐等發(fā)達國家就已經(jīng)開始了研究無人駕駛汽車的步伐。最開始，這種研究的目的是用于軍事。早在80年代初期，美國國防部就大規(guī)模資助自主陸地車輛ALV（Autonomous LandVehicle）的研究，以加強美國的陸軍力量。

進入21世紀，為促進無人駕駛車輛的研發(fā)，從2004年起，美國國防部高級研究項目局（DARPA）開始舉辦機器車挑戰(zhàn)大賽（Grand Challenge）。DARPA項目開始于蘇聯(lián)的人造衛(wèi)星上天、美國國防部感到危機的1957年。起初的研究大多和空間技術(shù)有關(guān)，而后就五花八門了?！皺C器車挑戰(zhàn)大賽”吸引了眾多民間機構(gòu)的興趣，冠軍獎金100萬美元。那次大賽共有105支車隊報名，15支車隊參賽，但沒有一輛車跑完7英里，也就是整個賽程的5%。這對于當(dāng)時對無人駕駛技術(shù)抱有期待的人來說不能不說是一個打擊。而此后的第二屆大賽，共有5支車隊在規(guī)定時間之內(nèi)跑完全程。其中斯坦福大學(xué)的“斯坦利”獲得了冠軍，所用時間是6小時53分58秒，時速達到19.1英里。在當(dāng)時，參加挑戰(zhàn)賽的車隊有幾個共同點，一是贊助商中都有英特爾的影子，他們的處理器來應(yīng)對各種傳感器上的數(shù)據(jù)；二是都用體量較大的SUV車型進行改裝，只有大車才能在車頂、車輪上大動手腳，后備箱里才放得下大個兒的電腦；三是車隊里的人都不把這些車當(dāng)做汽車，而是叫機器人。

2005年的另一個參賽學(xué)?？▋?nèi)基·梅隆大學(xué)的BOSS車隊在2007年再次參賽，這一次他們的希望是他們這輛裝滿了傳感器、微處理器、GPS的賽車能表現(xiàn)得像HAL一樣，能識別紅綠燈，能知道拐彎讓直行這樣的駕駛規(guī)則。美國《大眾機械師》的一位記者在親自體驗了他們的賽車后表示 “如果這輛車是一個司機，那這位老兄實在不會開車，太肉，太猶豫。坐在這輛車上的感覺一點也不爽，不過，這玩意兒造出來不是為取悅?cè)说?，而是為了?zhàn)勝別的機器人”。

這次大賽獲得了微軟公司的注意，比爾·蓋茨曾經(jīng)在2007年撰文指出，機器人行業(yè)和30年前的電腦行業(yè)一樣，沒有統(tǒng)一的操作系統(tǒng)軟件，各有各的編程代碼；智能化汽車研究也各自都有自己的軟件，所以不利于合作。這種強調(diào)讓人意識到，微軟的觸角又伸到了汽車業(yè)。如果汽車完全智能化，汽車軟件和汽車遠程服務(wù)、智能化交通系統(tǒng)都很可能將使用他們的產(chǎn)品。在這一年的CES（International Consumer Electronics Show，國際消費類電子產(chǎn)品展覽會）展上，蓋茨宣布，微軟和福特聯(lián)手研究汽車上的軟件問題，“提醒給油量，警示路面狀況，參考整個道路交通情況考察備選路線，甚至是自動繳納高速公路費都是微軟將要解決的問題”。由此可以看出，我們所期待的智能汽車和智能交通的所有要素：智能導(dǎo)航、無線網(wǎng)絡(luò)、人車對話，乃至實時監(jiān)控是否有需要更換的輪胎，所有的這些應(yīng)用都離不開IT技術(shù)的推動，離不開互聯(lián)網(wǎng)的支持。通過互聯(lián)網(wǎng)，智能汽車和車窗外的世界完美連接在一起。

“整個汽車產(chǎn)業(yè)都深受信息技術(shù)變革的影響，這將極大地改變汽車產(chǎn)業(yè)。汽車產(chǎn)業(yè)將不是福特、通用、大眾或者是豐田的天下，而是微軟、谷歌和IBM的天下。這些公司都扮演重要的角色，但是重要的問題是控制在哪里？誰將控制所有的程序？是汽車生產(chǎn)商還是電腦廠商？我們拭目以待。”美國麻省理工學(xué)院教授 丹尼爾·魯斯說。

或許已經(jīng)不再遙遠

實現(xiàn)智能汽車的夢想還有一段距離，但它們并非遙不可及。隨著時間的推移和技術(shù)的發(fā)展，智能汽車正在逐漸走出實驗室，向走進人們生活的目標邁進。

汽車可以無人駕駛，開到目的地后還可以自行泊車，這并非科幻小說，而在10年內(nèi)就可能變成現(xiàn)實。美國通用汽車公司計劃在2015年前測試無人駕駛汽車技術(shù)，2018年左右將無人駕駛汽車推向市場。為了減少交通事故，美國正在推廣防止翻車的電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，要求2012年推出的新車型必須配備這種技術(shù)。接下來，美國還要實施車輛之間的通訊系統(tǒng)。

2010年10月，美國搜索網(wǎng)站Google公開發(fā)布消息：Google研發(fā)的無人駕駛汽車技術(shù)已取得實質(zhì)性進展。這款汽車已經(jīng)基本具備自動操作和行駛能力，并在各種交通環(huán)境中行駛了22萬公里。事實上，無人駕駛技術(shù)也已經(jīng)成為各大汽車廠家的研發(fā)對象，奔馳、大眾、通用、豐田等都在為這項高端智能技術(shù)的完善與發(fā)展付出努力。相信不久的將來，人類的出行方式必將隨著無人駕駛汽車的上市發(fā)生重大改變。

Google的這種新型汽車可以識別“路線帶”，并由其輸入數(shù)據(jù)，告知汽車何處停車，或發(fā)出“前行10米”等簡單指令；同時，另一套感應(yīng)裝置用來感知行駛過程中的環(huán)境，例如樹木、路燈及一些知名的標識等。此項專利中“路線帶”主要是通過在道路上設(shè)立標記來實現(xiàn)，盡管射頻鏈接似乎是一種更可行的方式。盡管Google在研究無人駕駛技術(shù)已經(jīng)是個眾所周知的事實，但目前為止這項技術(shù)并沒有定型，因此也尚未能夠大規(guī)模走向市場。

那么在這種汽車中的感受又是如何呢？今年4月，美國汽車工業(yè)聯(lián)盟主席Mr.Mitch Bainwol曾經(jīng)在采訪中提到過Google的無人駕駛汽車。他早先曾在加利福尼亞租到一輛Google車。就他的體驗來說，他認為這種車的舒適性很好。而且車內(nèi)360度的信息流，能夠時時接收信息，真正實現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想。他介紹說，Google汽車里有很多自動駕駛相關(guān)的技術(shù)，而且運用的很好，包括路況的展示、頂部傳感器等。

當(dāng)然，Google并非唯一研究無人駕駛汽車的公司。事實上，幾乎所有傳統(tǒng)大汽車公司都在研制各自的無人駕駛自動汽車。此外，還有一些硅谷的研發(fā)實驗室也加入了這個行列。就在今年6月的蘋果全球開發(fā)者大會（簡稱WWDC）上，蘋果宣布了全新的“iOS in the Car”計劃，期望將iOS 7全面整合到各大主流汽車廠商的車載系統(tǒng)之中。眾所周知，蘋果公司的核心業(yè)務(wù)為電子科技產(chǎn)品，而該公司即使在高科技企業(yè)中仍是以創(chuàng)新而聞名的實力戰(zhàn)將。蘋果公布的“iOS in the Car”計劃旨在提供一個全新的技術(shù)平臺，讓汽車駕駛者將iPhone的功能投射到車載系統(tǒng)屏幕上。據(jù)了解，蘋果將自己的技術(shù)與汽車融合的設(shè)想并非是今年才有的。在去年的WWDC大會上，蘋果就推出了一個名為“免視”（Eyes-Free）Siri服務(wù)的概念，它使得用戶可以將iPhone與汽車相連，并在iPhone屏幕鎖定的情況下繼續(xù)使用Siri服務(wù)。然而這種技術(shù)的弊端在于可能會干擾駕駛。相比之下“iOS in the Car”整合度更高，在駕駛不受干擾的情況下，車主將可使用地圖導(dǎo)航、播放音樂、收發(fā)信息、撥打電話等功能。到目前12家汽車廠商這一計劃，若能順利進行，則有可能將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大規(guī)模推廣下去。

由于智能汽車是計算機科學(xué)、模式識別和智能控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，因此近年來互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛搶灘車聯(lián)網(wǎng)，希望能夠盡早在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域占得一席之地。從特斯拉等品牌裝配的大觸摸屏到智能手機同步，汽車車載信息系統(tǒng)已然越來越IT化。

在我們的印象中，汽車智能化程度越高，其價格就會越昂貴。這自然是無可辯駁的事實，至少在現(xiàn)階段確實如此。然而總會有人試圖打破這個規(guī)律。據(jù)了解，荷蘭汽車研發(fā)公司“移動之眼”7月8日發(fā)布消息說，該公司目前已融資4億美元，用于研發(fā)一種消費者買得起的自動駕駛汽車，并將在2016年將此車推向市場。按照該公司首席執(zhí)行官齊夫·阿維拉姆的說法，這種車上將有一個相機和一個芯片，此外并沒有任何夸張的高科技。這家公司所研發(fā)的自動駕駛汽車在自主操控等性能上還有一定差距，但他們希望通過減少技術(shù)復(fù)雜度與硬件投入，將這種類型的汽車價格大幅降低。然而眾所周知，一項新技術(shù)在其推廣的初始階段總會價格高昂，因此“移動之眼”此舉是否能夠成功還是一個未知數(shù)。

目前，智能汽車所需要的技術(shù)已經(jīng)基本具備，但想要達到夢想中的無人駕駛的程度則仍需一些時日。一方面還有一些技術(shù)難題未能解決，另一方面則是人為因素，即政府的規(guī)章以及有人偏愛自己駕馭汽車，享受一切盡在控制中的感覺。此外，智能化交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還未能跟上智能汽車的技術(shù)發(fā)展，這也為這種智能汽車的上路設(shè)置了障礙。

Mr.Mitch Bainwol談到這一問題時表示，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對未來汽車新技術(shù)和汽車安全的發(fā)展都是非常重要的，但同時它的發(fā)展對于政府機構(gòu)來說十分具有挑戰(zhàn)性。“毫無疑問信息豐富肯定是好事，但是我們認為信息過量可能會帶來安全隱患。例如，美國政府規(guī)定，駕駛員在開車時，手機一定要放在儲物盒中。但通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，57%的人把手機放在杯托上面，還有些人放在車門上，只有1%的人能按政府的要求放在儲物盒里。所以在政府這邊有一個進退兩難的境地，他們一方面限制人物在開車時使用手機，同時又使用推特發(fā)布路道信息。”很顯然，到目前為止很多推廣智能汽車的條件還未成熟。盡管如此，Mitch Bainwol仍舊堅持認為，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在一開始一定會有很多問題，但是因為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以帶來很多安全和輔助系統(tǒng)，長期發(fā)展下去肯定會給人們帶來很多益處。

安全會是重大問題？

汽車智能化了，這意味著會有越來越多的汽車公司將消費類電子的許多功能特征整合到汽車中控臺上。在智能化還未達到自動駕駛的階段時，這種整合很可能將影響駕駛者的注意力，造成安全隱患。

據(jù)AAA（American Automobile Association，美國汽車協(xié)會）對導(dǎo)致分心駕駛的行為研究顯示，聽廣播、閑聊、打電話、郵件處理等行為會導(dǎo)致駕駛者反應(yīng)遲緩，影響開車時的視覺，尤其是使用語音指令來收發(fā)郵件和打電話。為此，美國國家公路交通安全管理局提議禁止司機在開車時使用那些“令司機分心的移動設(shè)備”。很顯然，該提議將對汽車制造商、車載信息系統(tǒng)服務(wù)提供商造成一定的沖擊。2012年8月，美國聯(lián)邦政府還宣布了一項為期一年的智能汽車計劃，并投入了2500萬美元，希望通過此項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來證明聯(lián)網(wǎng)汽車的無線通訊能夠改善美國高速公路的交通安全問題。可見，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，車聯(lián)網(wǎng)的普及產(chǎn)生的利弊孰輕孰重仍是一個未知數(shù)。

針對這一問題，不少汽車零配件供應(yīng)商另辟蹊徑，在分析了干擾駕駛員的因素之后開發(fā)了前向、側(cè)后向碰撞預(yù)警系統(tǒng)和駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等輔助駕駛系統(tǒng)。據(jù)一位汽車電子零部件供應(yīng)商介紹，其中的駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)可以通過對駕駛員的眼睛、頭部的偏移位置和手心溫度的監(jiān)控來判斷駕駛員是否已經(jīng)疲勞或身體不適，從而采取相應(yīng)的安全措施。不過到目前為止這一系統(tǒng)還未能投入實踐。

此外，近年來隨著福特、通用、蘋果等整車或電子科技產(chǎn)品生產(chǎn)商紛紛涉足智能汽車領(lǐng)域，汽車越來越“智能”，黑客也可能趁虛而入控制這些智能汽車。近日，美國著名調(diào)查記者麥克·黑斯廷斯（Michael Hastings）死于一場離奇的車禍。他在死前曾向親友發(fā)出郵件稱自己正在做一個大新聞，而自己正被FBI調(diào)查，需要消失一段時間。15小時后，這位曾靠一篇采訪讓美軍駐阿富汗最高指揮官下臺的記者因開車撞樹引燃大火而身亡。由于事件中疑點重重，有聲音稱，麥克·黑斯廷斯的汽車可能被人動過手腳，或被暗中更換，也有可能是有黑客入侵汽車系統(tǒng)造成車禍。這種猜測顯然與近年來汽車越來越“智能”有直接關(guān)系。專家表示，黑客入侵智能汽車系統(tǒng)造成的威脅有很多可能性，這主要取決于智能汽車的控制模塊控制的范圍，以及系統(tǒng)是否具有可入侵性。比如說，控制溫度的簡單電子模塊不會影響到駕駛?cè)说男熊嚢踩?；GPS模塊被侵入會導(dǎo)致車輛行駛軌跡的泄露；侵入系統(tǒng)在車內(nèi)安裝攝像頭會致使個人隱私被盜。因此，對于涉及到行車安全的模塊和系統(tǒng)，需持謹慎態(tài)度。

如此看來，人們似乎不能對汽車的智能化完全信賴。當(dāng)然，針對這些可能出現(xiàn)的問題，汽車公司也采取了相應(yīng)措施。福特汽車就曾在它與微軟、大陸合作打造的SYNC系統(tǒng)中采取大量安全措施，其中包括只允許用戶安裝福特批準的出廠軟件和安全設(shè)置、要求客戶上網(wǎng)時輸入隨機給出的密碼等。汽車在路上行使時，為保護駕駛員安全，WiFi熱點功能會被激活，福特汽車還在SYNC系統(tǒng)上使用兩款防火墻，一款類似于家庭WiFi路由器，一款為獨立的CPU，用來防止車內(nèi)非法信息發(fā)送到其它模塊。

經(jīng)過幾代人的潛心研發(fā)，智能汽車已經(jīng)逐漸從夢想變?yōu)楝F(xiàn)實，也正在慢慢走進我們的生活。而目前為止，許多汽車廠商甚至高科技公司都對智能汽車技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域頗有興趣，并十分重視，但現(xiàn)在真正的無人駕駛技術(shù)更多地是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域或停留在實驗室中。在我們的日常生活中也許并不會那么快就會有無人駕駛智能汽車的身影。就現(xiàn)在的技術(shù)而言，我們最多只是享受下局部的智能技術(shù)之便。而完全不用人駕駛、放心地交給智能技術(shù)，光是讓人們適應(yīng)和放心，大概也將需要很長的一段時日。