智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐與展望

□文/李德毅

智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐與展望

□文/李德毅

李德毅，人工智能領(lǐng)域響當(dāng)當(dāng)?shù)奶┒贰Ｗ鳛樽詣?dòng)化和人工智能專(zhuān)家，李院士對(duì)智能車(chē)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境、工程化實(shí)踐與未來(lái)發(fā)展有自己別具一格的看法，他反復(fù)提及智能車(chē)和輪式機(jī)器人的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與國(guó)產(chǎn)化。雖然個(gè)人力量有限，但他卻希望以一己之力，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)做出彌足珍貴的積極推動(dòng)及改變。

未來(lái)已經(jīng)來(lái)臨，只是還未流行

毫無(wú)疑問(wèn)，在不久的將來(lái)，我們的生活將因智能化而發(fā)生翻天覆地的變化。智能制造和人工智能將會(huì)在更廣泛的領(lǐng)域?yàn)槿祟?lèi)服務(wù)，這一凝結(jié)了人類(lèi)智慧的高科技產(chǎn)業(yè)在一定程度上方便了我們的日常生活，機(jī)器人可以代替人類(lèi)完成許多工作。未來(lái)，像好萊塢電影里那樣的高科技產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)在我們身邊，并逐漸趨向于常規(guī)化，而智能車(chē)就是其中的典型代表。

目前，我國(guó)正加速推進(jìn)智能車(chē)領(lǐng)域的研究，從最早的天津軍事交通學(xué)院的猛獅3號(hào)路測(cè)、北京聯(lián)合大學(xué)的自主駕駛項(xiàng)目、與北汽的研究合作，到去年智能車(chē)挑戰(zhàn)賽上與清華的合作……我國(guó)也積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其中由軍事交通學(xué)院研制的“猛獅3號(hào)”已在京津高速公路上往返20次,這就是我國(guó)自主研發(fā)無(wú)人駕駛的典型案例之一。

猛獅3號(hào)

“萬(wàn)物互聯(lián)，移動(dòng)為先；移動(dòng)生活離不開(kāi)駕駛；把駕駛交給機(jī)器人?！?/p>

智能車(chē)已不再停留在靠愛(ài)好者推動(dòng)的初級(jí)階段，研究所和高校改裝后的汽車(chē)已成為過(guò)去?，F(xiàn)在，智能車(chē)正在進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)階段。未來(lái)，將是用技術(shù)換取市場(chǎng)的時(shí)代。

“生態(tài)十條”

李德毅 中國(guó)工程院院士、歐亞科學(xué)院院士，指揮自動(dòng)化和人工智能專(zhuān)家

縱觀全球百年汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展史，其核心競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)由19世紀(jì)的機(jī)械、輪胎和20世紀(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)電子的競(jìng)爭(zhēng)，轉(zhuǎn)移到如今的輪式機(jī)器人、自主駕駛及自動(dòng)駕駛方面的競(jìng)爭(zhēng)。

盡管智能汽車(chē)在高速公路等結(jié)構(gòu)化道路上順利實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛，但許多汽車(chē)行業(yè)人士仍“冷看”智能車(chē)研發(fā)，并且一些IT專(zhuān)家提出的顛覆汽車(chē)行業(yè)路線——開(kāi)發(fā)不設(shè)方向盤(pán)的無(wú)人駕駛汽車(chē)，其實(shí)并不可取。

人和智能汽車(chē)的關(guān)系，好比騎士和馬。馬的大腦有兩個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)，它知道路該怎么走，也知道要聽(tīng)主人的話。智能汽車(chē)就應(yīng)該像馬一樣，在道路上能自動(dòng)行駛，也接受人的操控，在人工駕駛時(shí)也具有自動(dòng)避險(xiǎn)功能，這便是雙駕雙控系統(tǒng)的原理所在。

當(dāng)前，全球智能駕駛的實(shí)踐近乎火爆。盡管形態(tài)多樣、方法各異，但也趨向于形成共識(shí)，從認(rèn)知試驗(yàn)走向認(rèn)知工程，正迅速為智能車(chē)的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)切入開(kāi)辟道路，建立全新的智能車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。對(duì)此，結(jié)合目前智能車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，我們提出了“生態(tài)十條”。

生態(tài)一：出行有風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)車(chē)須謹(jǐn)慎，安全無(wú)盡頭，智能無(wú)極限。

生態(tài)二：道路信息化有助智能車(chē)工程化的實(shí)現(xiàn)，但重點(diǎn)還是要放在車(chē)的智能性上。

生態(tài)三：車(chē)載傳感器必然是多元異構(gòu)，沒(méi)有哪一種傳感器是完美的，要綜合考慮性能、可靠性和成本。輪式機(jī)器人的傳感器配置方案和智能駕駛實(shí)現(xiàn)途徑具有多樣性。

兩客一危

指從事旅游的包車(chē)、三類(lèi)以上班線客車(chē)和運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品、煙花爆竹、民用爆炸物品的道路專(zhuān)用車(chē)輛

生態(tài)四：包括導(dǎo)航在內(nèi)的、越來(lái)越豐富的、離線的汽車(chē)輔助駕駛手段（ADAS）離在線的自動(dòng)駕駛僅一步之遙。越來(lái)越多的、在線的自動(dòng)駕駛科目離汽車(chē)的全自主駕駛僅一步之遙，跨過(guò)這兩步比人們預(yù)料的要快。

生態(tài)五：引入人類(lèi)生活130年的汽車(chē)，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性質(zhì)已經(jīng)相當(dāng)完善，其人機(jī)工程學(xué)的巨大成功導(dǎo)致縱向控制和橫向控制的解耦，為智能車(chē)的自主駕駛和雙駕雙控奠定了基礎(chǔ)，“人機(jī)協(xié)同共駕”勢(shì)在必行。

生態(tài)六：智能車(chē)帶來(lái)的倫理問(wèn)題和交規(guī)修改沒(méi)有想象的那么難、那么遠(yuǎn)，不太會(huì)影響智能車(chē)的質(zhì)量認(rèn)定和行駛過(guò)程中的事故責(zé)任認(rèn)定，總體上仍然分別歸屬生產(chǎn)廠商和車(chē)輛責(zé)任人。

生態(tài)七：和轎車(chē)相比，“兩客一危”、房車(chē)和中重型貨運(yùn)車(chē)輛智能化需求更為迫切，各種各樣的智能商用車(chē)的社會(huì)化運(yùn)營(yíng)比智能轎車(chē)的私人購(gòu)買(mǎi)要早。

生態(tài)八：各國(guó)都在積極探索建立高效的智能車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)、示范項(xiàng)目，規(guī)范智能車(chē)的測(cè)試與評(píng)估，探索運(yùn)營(yíng)模式。

生態(tài)九：利用包括智能車(chē)傳感器在內(nèi)的大數(shù)據(jù)，可優(yōu)化交通基礎(chǔ)資源，實(shí)時(shí)監(jiān)控交通設(shè)施，提供高效的信息服務(wù)，即時(shí)處置交通事故，緩解交通擁堵，有效建立車(chē)聯(lián)網(wǎng)和物流網(wǎng)。

生態(tài)十：智能車(chē)有望成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代手機(jī)之后的新型端設(shè)備，加上交通設(shè)施的信息化改造和隨身的信息化服務(wù)，包括自主駕駛汽車(chē)在內(nèi)的輪式機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)井噴期, 整車(chē)價(jià)格上不封頂，智能駕駛對(duì)汽車(chē)業(yè)不是災(zāi)難，而是福音。

其實(shí)，在智能車(chē)產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈上，無(wú)論哪一家企業(yè)，違背了智能車(chē)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)都將難以崛起，也不可能茁壯成長(zhǎng)。專(zhuān)職司機(jī)未來(lái)將逐漸失業(yè)，智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化必將興起，智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化要從工程化做起。

駕駛腦占領(lǐng)無(wú)人駕駛“高地”

沒(méi)有智能車(chē)的工程化，就不可能有智能車(chē)的產(chǎn)業(yè)化。我們已經(jīng)從認(rèn)知科學(xué)的研究轉(zhuǎn)向認(rèn)知工程的實(shí)踐。

試想一下，用戶會(huì)購(gòu)買(mǎi)昂貴的、拳打腳踢的、改裝后的試驗(yàn)用車(chē)嗎？當(dāng)然不會(huì)。僅由研究院所和高校利用改裝后的汽車(chē)，在封閉道路環(huán)境下的無(wú)人駕駛試驗(yàn)和比賽，已經(jīng)成為過(guò)去時(shí)，轉(zhuǎn)而進(jìn)入智能車(chē)工程化和市場(chǎng)化的新階段?，F(xiàn)在，ISO26262國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能汽車(chē)生產(chǎn)有了規(guī)定，使得車(chē)廠在生產(chǎn)安全的智能車(chē)上有了遵循標(biāo)準(zhǔn)。車(chē)廠的智能汽車(chē)紛紛上路行駛，智能車(chē)研發(fā)正在進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段。

實(shí)際上，我們已經(jīng)在智能車(chē)工程化實(shí)踐上做了很多工作，我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出“駕駛腦”。其實(shí)，這才是無(wú)人駕駛核心的真正意義。

在駕駛過(guò)程中，駕駛員在回路中的預(yù)測(cè)控制是汽車(chē)自身無(wú)法替代的。10年前，人們把傳感器、交換機(jī)、計(jì)算機(jī)和服務(wù)器移到車(chē)?yán)飦?lái)采集和分析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。5年前，又把傳感器藏于車(chē)身，把工控機(jī)等置于后備箱。而現(xiàn)在，傳感器和車(chē)身一體，“駕駛腦”融入車(chē)內(nèi)總線。“駕駛腦”不同于雷達(dá)等傳感器的感知，它要去完成包括記憶認(rèn)知、計(jì)算認(rèn)知和交互認(rèn)知在內(nèi)的駕駛認(rèn)知，成為智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化鏈條中的重要零部件，是任何車(chē)載計(jì)算機(jī)無(wú)法替代的。

“駕駛腦”的功能決定了它不只是簡(jiǎn)單的自動(dòng)駕駛，而是和駕駛員“取經(jīng)”?！榜{駛腦”在駕駛員開(kāi)車(chē)時(shí)應(yīng)該能“悄悄地”自動(dòng)學(xué)習(xí)，把駕駛大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為價(jià)值，把駕駛員腦轉(zhuǎn)化為機(jī)器駕駛腦，并和機(jī)器行為融合在一起，讓駕駛員教機(jī)器人開(kāi)車(chē)，讓大數(shù)據(jù)開(kāi)車(chē)。

圖2：正學(xué)習(xí)：駕駛腦向經(jīng)驗(yàn)駕駛員學(xué)習(xí)開(kāi)車(chē)

當(dāng)今，深度學(xué)習(xí)正站在全球人工智能的風(fēng)口，人們普遍把卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于點(diǎn)云圖像識(shí)別、完成感知階段的自學(xué)習(xí)。而我們卻另辟蹊徑，把卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于形式化之后的、基于可用路權(quán)的駕駛態(tài)勢(shì)圖和反映駕駛操作全部?jī)?nèi)容的認(rèn)知箭頭形成的圖對(duì)上，用于認(rèn)知階段的深度學(xué)習(xí)，把“駕駛腦”比喻為對(duì)應(yīng)的“駕照”、“駕齡”和“路熟”，大大減少、簡(jiǎn)化了實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)量。

“駕駛腦”成功的背后是云計(jì)算大數(shù)據(jù)的力量，而正是這股力量助推著智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化向前發(fā)展。智能車(chē)零部件從車(chē)載傳感器到“駕駛腦”，從零部件性能、可靠性到整車(chē)的智能魯棒性評(píng)測(cè)，正在形成規(guī)模化生產(chǎn)智能車(chē)的全新產(chǎn)業(yè)鏈條，形成智能車(chē)市場(chǎng)切入的突破口；跨界創(chuàng)新、尤其是人工智能、自動(dòng)化工程和汽車(chē)業(yè)的跨界創(chuàng)新展現(xiàn)出勃勃生機(jī)。

圖3：我國(guó)智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方向

在此大背景下，外企汽車(chē)進(jìn)軍中國(guó)智能車(chē)市場(chǎng)的勢(shì)頭洶涌，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)會(huì)面臨二次“市場(chǎng)換技術(shù)”的噩夢(mèng)嗎？為應(yīng)對(duì)外企汽車(chē)可能對(duì)我國(guó)智能車(chē)市場(chǎng)的影響，國(guó)家提出了相關(guān)的戰(zhàn)略需求，明確了我國(guó)智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的方向。

揭秘認(rèn)知工程方法學(xué)

智能駕駛試驗(yàn)、示范與評(píng)估迫在眉睫。智能車(chē)各種感知和認(rèn)知手段，相互依存，甚至彼此纏繞。在各類(lèi)比賽場(chǎng)、測(cè)試場(chǎng)，智能車(chē)的表現(xiàn)千奇百怪、反反復(fù)復(fù)，人們都困惑過(guò)、迷茫過(guò)，試來(lái)試去理不出頭緒，試驗(yàn)和評(píng)估活動(dòng)混亂無(wú)序。正是在這多姿多彩的實(shí)踐活動(dòng)中，正在逐漸形成明確的試驗(yàn)約束，呼喚智能車(chē)零部件生產(chǎn)與組裝、智能駕駛規(guī)范化試驗(yàn)、智能評(píng)估的認(rèn)知工程方法學(xué)。

我們?cè)谑嗄甑闹悄苘?chē)研發(fā)中，摸索出一條智能駕駛試驗(yàn)與評(píng)估的遞進(jìn)階梯，可解耦合，排先后，拾級(jí)而上。

該方法學(xué)有幾大好處：

第一，由上而下的認(rèn)識(shí)問(wèn)題，由下而上的解決問(wèn)題；

第二，先后有序，遞進(jìn)式調(diào)模塊，不牽一發(fā)動(dòng)全身；

第三，孤立問(wèn)題，減少耦合，增量式調(diào)智商，不相互纏繞；

第四，混合編組，交叉驗(yàn)證、常態(tài)試驗(yàn)。

圖4：認(rèn)知工程方法學(xué)

智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化展望

“智能車(chē)抑或是‘中國(guó)制造2025’的第一張名片，也是我國(guó)智慧城市、智能交通的第一張名片！智能車(chē)產(chǎn)業(yè)給社會(huì)帶來(lái)的變化是全方位的，影響不可低估。”

目前，國(guó)內(nèi)外智能駕駛示范項(xiàng)目將越來(lái)越多，各種各樣的智能商用車(chē)的社會(huì)化運(yùn)營(yíng)比智能轎車(chē)的私人購(gòu)買(mǎi)要早，商用車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展更為迅速，其商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式甚至?xí)淖兂鞘泻蜕鐣?huì)的組織形態(tài)。例如，快速公交、商務(wù)大巴、公路列車(chē)物流、中重型貨車(chē)、特種車(chē)輛、社區(qū)通勤、景區(qū)觀光等。

除此之外，智能車(chē)在更專(zhuān)業(yè)化、私人化的領(lǐng)域也存在潛在市場(chǎng)，如自動(dòng)駕駛賽車(chē)產(chǎn)業(yè)化、智能房車(chē)產(chǎn)業(yè)化。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，輪式機(jī)器人的興起將擠壓乘用車(chē)市場(chǎng)空間。輪式機(jī)器人成為人類(lèi)生產(chǎn)、生活中的常態(tài)。輪式機(jī)器人可于工廠用、農(nóng)田用、港口用、測(cè)量用、戰(zhàn)場(chǎng)用；社區(qū)用、辦公用、家里用、醫(yī)院用；方便、簡(jiǎn)潔、自主、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)；助老、助殘、助兒童、助自理；時(shí)刻在線；它將和手機(jī)一樣，成為人人聯(lián)網(wǎng)、物物聯(lián)網(wǎng)中的基礎(chǔ)型端設(shè)備，正擠壓小轎車(chē)的市場(chǎng)空間。

智能車(chē)產(chǎn)業(yè)化中的7個(gè)重要里程碑

里程碑1：誰(shuí)能成為我國(guó)生產(chǎn)車(chē)載毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)量產(chǎn)首家過(guò)千臺(tái)的企業(yè)？

里程碑2：誰(shuí)能成為我國(guó)生產(chǎn)線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控動(dòng)力系統(tǒng)量產(chǎn)首家過(guò)千臺(tái)的企業(yè)？

里程碑3：誰(shuí)能成為我國(guó)“駕駛腦”量產(chǎn)首家過(guò)千的微電子企業(yè)？

里程碑4： 政府何時(shí)能發(fā)放我國(guó)自主車(chē)生產(chǎn)許可證？何時(shí)能發(fā)放智能車(chē)駕照？

里程碑5： 誰(shuí)能成為我國(guó)智能車(chē)量產(chǎn)首家過(guò)千輛的車(chē)廠？

里程碑6：哪個(gè)企業(yè)能夠成為我國(guó)首個(gè)將智能車(chē)用作移動(dòng)共享工具的服務(wù)性行業(yè)？

里程碑7：哪個(gè)城市能夠成為我國(guó)首個(gè)快速公交智能車(chē)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行城市？

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