無(wú)人駕駛汽車——從科幻到現(xiàn)實(shí)

崔金泰

長(zhǎng)久以來(lái)，無(wú)人駕駛汽車一直是科幻小說(shuō)描寫的內(nèi)容，也是人們對(duì)未來(lái)汽車的向往。2014年6月，谷歌公司的無(wú)人駕駛汽車率先亮相，預(yù)示著無(wú)人駕駛汽車時(shí)代即將到來(lái)，并將給人類生活和汽車行業(yè)帶來(lái)巨大的變化。

無(wú)人駕駛汽車也被稱為自動(dòng)駕駛汽車或智能汽車，其突出特點(diǎn)是能像人一樣對(duì)外界的情況做出反應(yīng)，即對(duì)所遇到的現(xiàn)實(shí)事物進(jìn)行思考、判斷，進(jìn)而進(jìn)行識(shí)別和處理，具有隨機(jī)應(yīng)變的本領(lǐng)。這種汽車在行駛過(guò)程中，既可以自動(dòng)啟動(dòng)、加速，又可以剎車，還可以自動(dòng)繞開道路上的障礙物，甚至在復(fù)雜多變的情況下能自動(dòng)地選擇最佳行車方案，指揮汽車正常順利地行駛。

無(wú)人駕駛汽車的發(fā)展史

早在1940年，美國(guó)未來(lái)學(xué)家諾爾曼·格迪斯就曾這樣預(yù)言：“你的孫輩將能通過(guò)一條新型高速公路在24小時(shí)內(nèi)橫穿整個(gè)大陸。他們乘坐的是一種全靠按鈕操作而不需要人駕駛的新式汽車。”

在格迪斯做出預(yù)言的50多年后，不需人駕駛的汽車終于變成了現(xiàn)實(shí)。那是在1997年，無(wú)人駕駛汽車在美國(guó)加利福尼亞的一條高速公路上進(jìn)行了展示，8輛無(wú)人駕駛的汽車以時(shí)速105千米的速度保持了一個(gè)車身的車距行駛。10年后的2007年，有6輛無(wú)人駕駛汽車通過(guò)了美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局的“城市挑戰(zhàn)”計(jì)劃，在城市道路上完全按照交通規(guī)則與其他車輛一起行駛。

德國(guó)也是較早研制無(wú)人駕駛汽車的國(guó)家。20世紀(jì)90年代末期，德國(guó)在城市的街道上測(cè)試了一輛由電腦代替人駕駛的自動(dòng)駕駛汽車。這輛汽車上裝有18臺(tái)各種儀器設(shè)備，其中包括袖珍電子攝像機(jī)、電子計(jì)算機(jī)高效圖像實(shí)時(shí)處理器、可能危險(xiǎn)預(yù)測(cè)和剎車自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)控制的腳踩板和方向盤等，它們接收并判斷道路上隨時(shí)出現(xiàn)的各種情況，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的選擇。此外，還具有巧妙超車和臨時(shí)改變行車路線的本領(lǐng)。該汽車已成功地自動(dòng)行駛了1萬(wàn)多千米。

繼德國(guó)之后，法國(guó)于21世紀(jì)初研發(fā)出由電腦控制的自動(dòng)駕駛汽車。車上除裝有電腦外，還裝有與電腦相連的視聽終端、光盤驅(qū)動(dòng)器、電腦鍵盤等，以便為電腦“駕駛員”提供所需信息。汽車的輪軸上裝有傳感器，可將有關(guān)數(shù)據(jù)傳給車內(nèi)電腦，由電腦進(jìn)行操作控制。

谷歌公司研發(fā)的沒(méi)有方向盤的自動(dòng)駕駛汽車，將無(wú)人駕駛汽車推向了一個(gè)新的高峰，徹底改變了傳統(tǒng)汽車在人們心目中的印象。這種自動(dòng)駕駛汽車沒(méi)有方向盤、油門（加速）踏板和剎車等，因?yàn)樗静恍枰@些東西。汽車能啟動(dòng)行駛，完全由車載軟件和傳感器來(lái)完成。車上設(shè)置兩個(gè)有安全帶的座位，有供乘員使用的“開動(dòng)”和“停止”按鈕，還有一個(gè)顯示行車路線的屏幕。汽車由電池驅(qū)動(dòng)，最高時(shí)速為40千米。

無(wú)人駕駛汽車會(huì)開車的奧秘

無(wú)人駕駛汽車之所以聰明智慧，能像人那樣靈活自如地駕駛汽車，奧妙就在于它有著模仿人的“眼”“腦”“腳”裝置。

具體來(lái)說(shuō)，在無(wú)人駕駛汽車的左前方，通常裝有兩部電子攝像機(jī)，這就是它的一雙銳利的“眼睛”。與人的眼睛不同的是，它的兩眼是上下排列的，相距50厘米。在汽車行駛時(shí)，這兩部電子攝像機(jī)像人的雙眼一樣不斷地掃描車前方的道路景物，形成實(shí)物影像。為何采用兩部攝像機(jī)，是因?yàn)樗腿搜劬礀|西一樣，一只眼睛難以分辨景物的遠(yuǎn)近，或區(qū)別不了平面和立體的影像。如果用一部攝像機(jī)，有時(shí)就會(huì)把樹木、建筑物的陰影當(dāng)成障礙物。用兩部攝像機(jī)配合使用，就能在前后和上下兩個(gè)方向上識(shí)別陰影的變化，從而準(zhǔn)確地分清是陰影還是障礙物。無(wú)人駕駛汽車的“眼睛”通常能看清前方5～20米范圍內(nèi)的景物。它一般是把高度在10厘米以上的物體作為障礙物來(lái)處理的。在它的“眼睛”掃描過(guò)程中，如果前方有障礙物，就發(fā)出電信號(hào)。

無(wú)人駕駛汽車的“腦”起什么作用呢？當(dāng)汽車的“眼睛”獲得有障礙物的信號(hào)后，就及時(shí)傳送給它的“大腦”——微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷，即決定汽車是繼續(xù)前進(jìn)，還是停下來(lái)，是后退，還是繞行。這就要求電腦根據(jù)實(shí)際情況正確處理，并選擇出最佳的實(shí)施方案。由于人們將預(yù)先估計(jì)到的各種可能出現(xiàn)的情況以及解決不同問(wèn)題的最佳方案數(shù)據(jù)輸送到電腦中，所以電腦只要相應(yīng)地從所儲(chǔ)存的方案中選擇合適的就行了。

無(wú)人駕駛汽車的“腳”，實(shí)際上就是控制汽車行駛的轉(zhuǎn)向器、制動(dòng)器等。它的“腳”是根據(jù)電腦下達(dá)的命令來(lái)操控汽車的。

無(wú)人駕駛汽車與現(xiàn)在的普通汽車相比，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：首先，由于操控汽車的電腦反應(yīng)時(shí)間更快，無(wú)人駕駛汽車所需的安全車距更短，因而可使高速公路的汽車通過(guò)量增加兩倍。這將能夠基本上消除道路擁堵，從而減少汽車廢氣排放量和碰撞風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)新建道路的需求，使無(wú)人駕駛汽車行駛更安全、更環(huán)保。第二，無(wú)人駕駛汽車無(wú)需人操作駕駛，因而開車不需要駕駛技術(shù)，更不需要考駕照。顯然，這對(duì)于男女老幼甚至殘疾人來(lái)說(shuō)，只要會(huì)按按鈕就能開動(dòng)這種汽車， 使大多數(shù)人都能享受駕車的樂(lè)趣。第三，有了無(wú)人駕駛汽車就不需要停車場(chǎng)，因?yàn)闆](méi)必要每個(gè)人都擁有一輛汽車，當(dāng)你需要它時(shí)，它就像出租車一樣隨叫隨到，這樣既能節(jié)約寶貴的土地，又能有效地利用公路資源，使高速公路更有秩序、能源使用更有效率，還可以防止因醉酒或疲勞駕駛導(dǎo)致的交通事故。

無(wú)人駕駛汽車的未來(lái)

網(wǎng)絡(luò)巨頭谷歌公司跨行業(yè)打造的自動(dòng)駕駛汽車猶如一石激起千層浪，世界幾乎所有的大型汽車企業(yè)都相繼跟進(jìn)，研制各自的無(wú)人駕駛汽車。福特公司最近展出了一輛自動(dòng)駕駛試驗(yàn)車型，并將利用這輛車開發(fā)先進(jìn)的自動(dòng)駕駛技術(shù)， 最終實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛。這款自動(dòng)駕駛試驗(yàn)車型采用4個(gè)光探測(cè)和測(cè)距的紅外感應(yīng)器（傳感器），用來(lái)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行每秒250萬(wàn)次的掃描。感應(yīng)器遇到70米內(nèi)的任何物體都可反射紅外線，并生成實(shí)時(shí)3D圖像。

與此同時(shí)，福特公司還與多所高等院校合作利用先進(jìn)運(yùn)算系統(tǒng)幫助汽車預(yù)測(cè)移動(dòng)中的車輛和行人未來(lái)的位置；探索汽車如何進(jìn)行自動(dòng)化操作，讓感應(yīng)器看到障礙物周圍的情況；開發(fā)更適用于自動(dòng)駕駛車輛的人機(jī)交互界面，使自動(dòng)駕駛技術(shù)的信息可清晰傳達(dá)給駕駛?cè)藛T，讓駕駛?cè)藛T能輕松接管控制功能。

戴姆勒公司也公布了其研制的自動(dòng)駕駛卡車的視頻，這種卡車通過(guò)兩邊的橫向雷達(dá)、前端的全頻雷達(dá)和短程雷達(dá)，以及擋風(fēng)玻璃下的前置攝像頭建立車車通信，以確?？ㄜ嚢踩旭?。與此同時(shí)，該公司旗下的奔馳品牌還與機(jī)器人專家和語(yǔ)言學(xué)家合作，以便讓自動(dòng)駕駛汽車與路人、乘客透過(guò)手勢(shì)等方式溝通，使自動(dòng)駕駛汽車更完善和安全。這款自動(dòng)駕駛卡車被命名為“2025未來(lái)卡車”，意味著它將于2025年正式投入運(yùn)行。

日本日產(chǎn)汽車公司也不示弱，未來(lái)幾年內(nèi)將推出自動(dòng)駕駛汽車的自動(dòng)變道技術(shù)和公路交通管理系統(tǒng)。日產(chǎn)公司推出的自動(dòng)駕駛技術(shù)，是將日常的駕駛操作自動(dòng)化，從而提升道路安全系數(shù)，改善駕駛環(huán)境。與其他自動(dòng)駕駛汽車不同的是，具備自動(dòng)駕駛功能的日產(chǎn)汽車在行駛過(guò)程中仍然可受駕駛者的掌控。預(yù)計(jì)到2016年底，該公司會(huì)將有關(guān)自動(dòng)駕駛汽車的另兩項(xiàng)新技術(shù)投入市場(chǎng)，其中一項(xiàng)為交通擁堵試行計(jì)劃，該技術(shù)可讓車輛在擁堵的路面上自動(dòng)而安全地行駛。到2018年，將推出有關(guān)自動(dòng)駕駛汽車的多車道控制技術(shù)，幫助車輛自動(dòng)應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)和更換車道。到2020年底之前，該公司還將推出路口自動(dòng)化技術(shù)， 以便使車輛在駛過(guò)城市交叉路口時(shí)能自動(dòng)控制，無(wú)需駕駛者操作。

與谷歌同為網(wǎng)絡(luò)巨擘的百度公司也玩起了這項(xiàng)熱門“游戲”。百度于2014年初啟動(dòng)了自動(dòng)駕駛汽車研發(fā)計(jì)劃。它所研發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車更接近于一種輔助系統(tǒng)，即利用百度的位置和路況數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息來(lái)規(guī)劃行駛路線，這與谷歌的全自動(dòng)駕駛不同。具體來(lái)說(shuō)，百度這款自動(dòng)駕駛汽車具有雷達(dá)、照相機(jī)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等電子設(shè)備，并安裝了同步傳感器。車主只要向?qū)Ш较到y(tǒng)輸入目的地，汽車就可以自動(dòng)行駛并到達(dá)所要求的地方。在行駛過(guò)程中，汽車會(huì)通過(guò)傳感設(shè)備上傳路況信息，在大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)定位分析，從而判斷行駛方向和速度。

由于世界各國(guó)的汽車企業(yè)和大公司都在爭(zhēng)相研制無(wú)人駕駛汽車，因而其發(fā)展勢(shì)不可擋。目前，專家對(duì)無(wú)人駕駛汽車未來(lái)的發(fā)展已列出了時(shí)間表，使人們看到了這種汽車未來(lái)的發(fā)展前景。例如美國(guó)專家預(yù)計(jì)，最晚到2030年，全球25%的汽車將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，而且將售出約1.2億輛這種汽車；到2040年，剩余的75%也將實(shí)現(xiàn)汽車駕駛自動(dòng)化。

【責(zé)任編輯】龐 云