無人駕駛技術(shù)發(fā)展對策研究

楊艷明 ，高增桂，張子龍 ，沈悅 ，王林軍

（1.清華大學公共管理學院，北京100084；2.上海大學材料科學與工程學院，上海200444）

21世紀最具顛覆性的技術(shù)是無人駕駛技術(shù)[1]。無人駕駛汽車應(yīng)該具有學習能力并能自主探索，能夠應(yīng)對各種復雜路況。未來的汽車將會是一個具有學習能力的輪式機器人。人和這種輪式機器人之間的分工合作可分為四種狀態(tài)：一是人類開車，輪式機器人進行記錄和學習；二是輪式機器人開車，人類監(jiān)督；三是輪式機器人自主學習開車，人類并不干預(yù)；四是輪式機器人教人開車[1]。這樣，未來的汽車不僅會學到人類駕駛技巧，還將自主探索，掌握復雜環(huán)境下的駕駛技術(shù)。隨著駕駛數(shù)據(jù)的大量收集和智能技術(shù)的不斷提升，無人駕駛的核心技術(shù)將不斷完善，技術(shù)將日趨成熟。

一、無人駕駛技術(shù)行業(yè)發(fā)展態(tài)勢

地面運載領(lǐng)域在社會生活中具體表現(xiàn)為道路交通，而道路交通事故一直是社會關(guān)注的焦點。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，雖然近年來我國道路交通事故降幅明顯，但年死亡人數(shù)仍高居世界第二[2]。因此，迫切需要全新、安全的交通駕駛模式來改善這一情況。

近年來，隨著智能技術(shù)逐漸進入汽車行業(yè)，汽車智能化讓駕駛變得更加方便、安全。無人駕駛技術(shù)通過安裝智能軟件和多種感應(yīng)裝置實現(xiàn)汽車的自動駕駛，在行駛途中可完全避免交通事故。智能技術(shù)的發(fā)展激發(fā)了人們對汽車安全性和智能化的需求，據(jù)美國電氣電子工程師協(xié)會預(yù)測，無人駕駛汽車占汽車總量比重會持續(xù)上升，2040年將達到75%[3]。

當前無人駕駛領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展路線可分為漸進式和顛覆性兩類[4]。漸進式路線指的是在汽車上加裝智能傳感器、通信設(shè)備實現(xiàn)路況實時分析，從而實現(xiàn)自動駕駛，汽車制造商一般采用此路線；顛覆性發(fā)展路線跳過輔助駕駛階段，研制L4或L5級別的自動駕駛汽車，如谷歌和優(yōu)步等非傳統(tǒng)汽車公司的無人駕駛汽車，具備完善的感知、認知和執(zhí)行能力，可以看作行駛在馬路上的智能移動機器人。目前，汽車以人工駕駛為主，輔助駕駛技術(shù)發(fā)展迅速，無人駕駛尚未普及。

二、無人駕駛技術(shù)發(fā)展階段

無人駕駛所需的基本技術(shù)多種多樣，主要有車對車通信、巡航控制、自動剎車、視頻攝影機、位置估計器、全球定位系統(tǒng)等9項[5]。自動駕駛分為6個等級，分別為L0無自動化、L1駕駛輔助、L2部分自動化、L3有條件自動化、L4高度自動化和L5完全自動化。

在我國，自動駕駛技術(shù)依舊處于開發(fā)的起步階段。1980年“遙控駕駛的防核化偵察車”由國家立項研發(fā)。國防科技大學一直走在汽車智能化的前列，1989年就研制出我國首輛智能小車，1992年研制出我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車，2011年國防科技大學聯(lián)合研制的無人駕駛汽車通過了高速公路無人駕駛實驗，2012年中國人民解放軍軍事交通學院研制成功我國第一輛官方認證的高速測試無人駕駛智能汽車[6]。

三、無人駕駛技術(shù)發(fā)展評估

（一）無人駕駛技術(shù)的基本概況

“無人駕駛”這一概念首先由美國工業(yè)設(shè)計師諾曼·貝爾·格迪斯提出[7]。國內(nèi)外汽車巨頭如沃爾沃集團、戴姆勒汽車公司、上海汽車集團股份有限公司、中國第一汽車集團有限公司、廣州汽車集團股份有限公司、比亞迪股份有限公司等，卡內(nèi)基·梅隆大學、斯坦福大學、中國科學院、中國航天科工集團第三研究院、國防科技大學、北京理工大學等院校及科研機構(gòu)，蘋果、谷歌、百度等所謂造車新勢力，紛紛參與無人駕駛技術(shù)的研發(fā)。

（二）無人駕駛技術(shù)的潛在價值

無人駕駛技術(shù)不僅有利于促進汽車消費升級，還將重振優(yōu)化整個汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。此外，技術(shù)變革還將創(chuàng)造汽車新業(yè)務(wù)，如共享汽車將更加普及。汽車智能化程度提高以后，物流行業(yè)、道路交通等方面也將受益[8]。掌握核心技術(shù)壁壘的企業(yè)會在共享汽車盈利的“下半場”占得先機。無人駕駛技術(shù)可以讓用戶與汽車精準對接，從而降低車輛運維的人力成本。另外，人臉識別和大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)的應(yīng)用也降低了共享汽車公司的風險。

無人駕駛帶來的潛在價值包括積累海量數(shù)據(jù)、節(jié)約時間成本、方便行動障礙人士、推動汽車行業(yè)、出行行業(yè)的健康發(fā)展等多個方面。

（三）無人駕駛技術(shù)的社會影響

無人駕駛技術(shù)將對社會產(chǎn)生重大影響。構(gòu)建在傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上的金融、能源、交通等社會規(guī)范及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，需要重新修訂以適應(yīng)無人駕駛技術(shù)所帶來的沖擊[7]。無人駕駛技術(shù)雖然尚未普及，但需要提前研究相關(guān)法律法規(guī)。

無人駕駛技術(shù)將使汽車具有獨立思考能力，并且通過大數(shù)據(jù)及深度學習，可自主處理大部分狀況。該技術(shù)與人類的關(guān)系將更為復雜，未來的發(fā)展推廣也將是一個長期博弈的過程。以就業(yè)為例，美國通用汽車公司因生產(chǎn)技術(shù)革新關(guān)閉舊工廠，導致大量人員失業(yè)。無人駕駛技術(shù)普及以后，出租車司機這一職業(yè)可能首當其沖受到?jīng)_擊。類似矛盾的解決需要我們提前謀劃研究。

（四）無人駕駛技術(shù)國內(nèi)外研發(fā)情況及分析

業(yè)界普遍認為，汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢是無人駕駛。國內(nèi)外的互聯(lián)網(wǎng)公司看到這一發(fā)展趨勢，也紛紛加入到無人駕駛技術(shù)這一可能是最具顛覆性的技術(shù)研發(fā)中[9]。國內(nèi)外對比情況如表1所示[8]。

互聯(lián)網(wǎng)廠商與整車廠商的發(fā)展路徑相比具有顛覆性。整車廠商多在現(xiàn)有成熟的汽車制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，從輔助駕駛演進到高級輔助駕駛系統(tǒng)，最后走向自動駕駛?；ヂ?lián)網(wǎng)廠商沒有汽車制造歷史包袱，直接從無人駕駛開始，采用人工智能、高精度地圖和激光雷達等一系列先進技術(shù)，希望制造出高級別的無人駕駛汽車[10]。

企業(yè)嘗試多種方法來實現(xiàn)汽車無人駕駛。在環(huán)境感知方面，特斯拉等廠商融合多種傳感器，利用視頻、圖像分析，以視覺為主導。谷歌、百度等公司以激光雷達為主導，輔助以其他傳感器。在行駛決策方面，一是以芯片為主導；二是以算法為主導。在行動控制方面，一類是基于規(guī)劃-跟蹤的間接控制；一類是基于人工智能的直接控制，模擬駕駛員大腦感知信息后作出判斷和控制，實現(xiàn)無人駕駛[7]。

四、促進無人駕駛技術(shù)發(fā)展的對策建議

無人駕駛技術(shù)發(fā)展雖然迅速，但離真正普及還有很長的路要走。我國汽車產(chǎn)業(yè)還存在關(guān)鍵技術(shù)水平不高，零部件非國產(chǎn)化嚴重、政策法規(guī)空洞需要完善等問題。僅就促進無人駕駛技術(shù)發(fā)展而言，我們應(yīng)從以下三個方面著手，加速無人駕駛技術(shù)的快速發(fā)展[11]。

（一）大力發(fā)展汽車線控技術(shù)

線控底盤就像是傳統(tǒng)駕駛員的手腳，將成為汽車智能化的基礎(chǔ)。線控油門、線控轉(zhuǎn)向、線控制動等技術(shù)的突破將極大促進汽車的智能化發(fā)展。

（二）重點突破能源動力技術(shù)

由于車載傳感器、計算機、數(shù)據(jù)通信、車載設(shè)備增重等原因，無人駕駛汽車用電量將大幅增加。現(xiàn)有燃油、油電混動及純電動汽車在供電能力方面還存在不足，長期來看不足以支撐用電需求。氫燃料電池和太陽能汽車發(fā)展前景較好，應(yīng)成為汽車能源技術(shù)突破的重點。

表1 國內(nèi)外無人駕駛汽車對照表

（三）不斷提高駕駛認知技術(shù)

無人駕駛汽車需要學習人類駕駛經(jīng)驗，達到和超越人類的駕駛水平。通過駕駛認知形式化、在線學習、預(yù)測控制等方法，不斷提高駕駛認知技術(shù)。