人工智能在無人駕駛中的應用分析與展望

宋星甫

摘要：隨著信息化時代的來臨，人工智能技術在高速發(fā)展的同時，也帶動著無人駕駛技術的進步。作為與人們生活密切相關的技術，人工智能是如何發(fā)展的？無人駕駛的發(fā)展與人工智能有什么關系？人工智能在無人駕駛中是如何應用的？目前無人駕駛的優(yōu)缺點又是什么？這些都是應該讓人們了解與探討的問題。本文將從基本概念出發(fā)，對上述問題進行探討和研究，希望可以為相關發(fā)展做出自己的貢獻。

關鍵詞：人工智能;無人駕駛;應用與展望

1 引言

最近幾年隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能高速發(fā)展并取得了巨大的成果，同時也為其他領域帶來了機會，在此之前無人駕駛由于技術原因，一直處于理論和試驗階段，沒有真正走進人們生活，但是人工智能卻使其進入了新的發(fā)展階段，并讓其進入了人們的生活，真正成為可以為生活帶來便利的新技術。

2 人工智能與無人駕駛的概述

2.1人工智能的概念

人工智能作為現(xiàn)代計算機科學的一個重要分支，涵蓋了生物學，心理學，神經(jīng)科學等各個領域，是指具有人類意識和思考能力的機器或者算法，其本質是讓機器模仿人類并實現(xiàn)與人類相仿的應答機制。人工指代了勞動力，而智能則包含意識和思考等人類智能才具有的能力。人工智能從最初的發(fā)展一直到現(xiàn)在，具有優(yōu)秀的圖像處理和對人思維意識模擬的特性，有些地方甚至已經(jīng)可以超越人類思維，可以獨立作出更優(yōu)于人類的選擇。

人工智能涉及的領域十分廣泛，并且在目前高?；蛘哐芯繖C構中涵蓋了很多的學科，大致分為以下六大類[1]：（1）計算機視覺;（2）自然語言理解與交流;（3）認知與推理;（4）機器人學;（5）博弈與倫理;（6）機器學習。其中無一不是人工智能的重要領域，推動著人工智能蓬勃發(fā)展。

2.2人工智能的發(fā)展歷程

作為一門新技術，人工智能的發(fā)展歷程十分短暫，僅僅發(fā)展了幾十年就達到了今天的成就與地位。李開復在其名為《人工智能》的書中將人工智能分為了三個階段：弱人工智能，強人工智能，超人工智能。但就目前發(fā)展水平來說，大部分人工智能還處于僅僅可以用于生活日常的弱人工智能階段。但隨著科技發(fā)展，人們終將造出可以勝任甚至超過人類的超人工智能。

但人工智能的概念甚至可以追溯到古埃及，智者亞里士多德為形式邏輯奠定了基礎，而這正是人工智能發(fā)展的基本出發(fā)點。后來隨著電氣時代的到來人工智能才開始蓬勃發(fā)展[2]：1941年電子計算機同時出現(xiàn)自美國和德國，它的出現(xiàn)為AI提供了技術基礎;1950年被現(xiàn)代人稱為計算機科學之父，人工智能之父的艾倫·麥席森·圖靈發(fā)表了名為《計算機與智能》，提出了用“圖靈測試”確定一臺計算機是否有智慧行為，這種測試方法科學家們一直沿用至今;1956年人工智能夏季研究會上，正式將該領域取名為了“人工智能”;1981年日本研發(fā)人工智能計算機，作為復興的開端—人工智能迎來了曙光，日本、美國、英國再次為研究提供大量資金;1997年人工智能“深藍”戰(zhàn)勝世界冠軍，2012年Spaun通過基本的智商測試，2016年AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍李世石，世界震驚，次年Alpha Zero通過自主學習戰(zhàn)勝AlphaGo。一個又一個令人驚喜的事件正不斷發(fā)生，人工智能的探索永不止步。

2.3無人駕駛

無人駕駛，全稱無人自動駕駛汽車技術，是一項基于人工智能技術的新興技術，近年來隨著人工智能技術的發(fā)展和在汽車制造等各個領域的運用，更是發(fā)生了催化反應，技術得到迅速發(fā)展。無人駕駛技術利用人工智能技術對路況信息進行分析與判斷，然后規(guī)劃出駕駛路徑來控制汽車進行路徑行駛[3]。

無人駕駛這一概念自一開始被提出，人們就在向著與人工智能結合的方向發(fā)展，因為人工智能與自動駕駛有很高的契合度。隨著人工智能的不斷發(fā)展，思維方式與人越發(fā)接近，自動駕駛的實現(xiàn)也變的更加簡便。這并不是說人工智能涵蓋了自動駕駛的全方面，而是因為以視頻攝像頭、雷達傳感器以及激光測距器等傳感設備作為“硬件”的自動駕駛技術，需要相應的算法系統(tǒng)來支撐運行，如今的硬件技術已達到一定的高度，縱使再有提升，對于自動駕駛的作用也并不是很明顯。人工智能卻不一樣，它是自動駕駛的“軟件”，是計算機技術結合心理學、哲學，通過對人的行為思考進行逆向推演后，開發(fā)出能以人類類似的方式作出反應的智能機器。人工智能的每一次提升都能促進自動駕駛的發(fā)展，從而以同樣的成本實現(xiàn)更加安全，更加高效的自動駕駛技術。

3 人工智能在無人駕駛中的具體應用

人工智能技術是無人駕駛發(fā)展的基礎，并且在系統(tǒng)上有著大量的應用，可以說是密不可分。這其中主要分為三大部分：環(huán)境感知模塊、決策規(guī)劃模塊以及控制執(zhí)行模塊。

（1）環(huán)境感知模塊

作為無人駕駛中最重要的一環(huán)，它的發(fā)展往往決定了無人駕駛的應用程度。無人駕駛最重要的就是實時感知周圍環(huán)境信息，以便及時獲取數(shù)據(jù)信息，這些都是由傳感器完成的，比如攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波傳感器[4]，無論是在熟悉的環(huán)境還是新環(huán)境，汽車可根據(jù)這些傳感器數(shù)據(jù)做聚類處理，并利用各種算法對周圍進行車道線或標志物檢測，并通過系統(tǒng)內的分析模塊來分析。唯一的不足就是已有的自身感知技術無法達到較高精度，只能通過GPS獲取車身狀態(tài)信息，位置來進行導航。

（2）決策規(guī)劃模塊

根據(jù)傳感器傳回的實時路網(wǎng)信息、交通環(huán)境信息和自身駕駛狀態(tài)等信息，無人駕駛系統(tǒng)通過分析來產(chǎn)生決策，比如遵守交通規(guī)則（包括突發(fā)異常狀況）的安全快速的自動駕駛決策[5]。這與最近剛出現(xiàn)的5G技術有關，由于無人駕駛技術在道路上會有巨量的實時數(shù)據(jù)進行傳輸和獲取，原本的網(wǎng)絡技術已經(jīng)滿足不了這種需求，5G就合理的應用起來，既更加保證了行駛的安全，也加速了該技術的發(fā)展。

（3）控制執(zhí)行模塊

根據(jù)規(guī)劃的行駛軌跡，以及當前行駛的位置、姿態(tài)和速度，產(chǎn)生對油門、剎車、方向盤和變速桿等的控制命令。傳統(tǒng)控制方法有PID 控制、滑?？刂?、模糊控制、模型預測控制等[6]。如較低等級的汽車定速巡航到現(xiàn)在的無人駕駛都是這一模塊控制的具體體現(xiàn)。

4 無人駕駛的優(yōu)點與不足

4.1無人駕駛優(yōu)點

隨著近年來技術的完善，無人駕駛技術在生活中諸多領域體現(xiàn)除了極大地潛力，例如無人駕駛技術可以減少交通事故、緩解交通擁堵、降低能耗、保護環(huán)境等等。無人駕駛技術在被發(fā)明制造以前，人就早就有了類似的技術：飛機的自動駕駛，其存在的價值不正是減少人的疲勞，提高安全系數(shù)。無人駕駛亦是如此，且相對而言更加貼近人么生活，與人們息息相關。無人駕駛技術憑借其強大的適應性，正在融入人們的生活。在遵守交通規(guī)則方面，無人駕駛汽車會嚴格按照系統(tǒng)中的設定，一絲不茍的執(zhí)行，不會出現(xiàn)闖紅燈、超速的情況，極大程度上較少了違規(guī)率;在保護人們安全方面，也有巨大成效，憑借其對周圍環(huán)境頻繁的掃描，使汽車可以在緊急情況下提前做出反應;以往出現(xiàn)的疲勞駕駛、醉酒駕駛也會因為無人駕駛技術的存在，變得十分容易解決。

盡管由于技術的應用還處于試驗階段，僅在部分地區(qū)進行了試點應用，但效果顯著，使之成為企業(yè)及國家之間競爭的熱點。

4.2無人駕駛不足

在人工智能背景下，隨著人工智能技術的不斷成熟，自動駕駛汽車的性能必將越來越高，而這在近幾年間是有目共睹的。但有喜也有憂，據(jù)美國 IHS 公司對汽車進行專業(yè)的調查統(tǒng)計，至 2025 年，如果每輛汽車均采用無人駕駛技術，則汽車的成本將大幅增加，增加額度將在7000到10000 美元，資金問題將是制約該技術發(fā)展的重要因素。盡管最終將來無人駕駛汽車將完全不需要由人工進行控制，隨著發(fā)展其技術成本將得到進一步的降低，降低幅度將在3000美元左右。這終歸只是將來，在當前階段這終將成為問題。

此外，盡管當前無人駕駛技術發(fā)展很快，還有許多技術問題存在，例如在極端天氣下汽車傳感器的靈敏度問題等等，都是其發(fā)展的巨大阻力。

5 總結與展望

人工智能和無人駕駛產(chǎn)業(yè)相比于其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間很短，幾十年的發(fā)展已經(jīng)讓人工智能運用滲透進各行各業(yè)，國民經(jīng)濟、家庭生活方方面面均有它的身影，是我國實施創(chuàng)新驅動、轉型升級的主流領域，是我國實現(xiàn)科技興國、跨越發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，國家要從頂層設計規(guī)劃好這個行業(yè)發(fā)展的目標、任務，企業(yè)在政策允許的條件下大力引進人才、進行技術創(chuàng)新，做大做強，增強我國人工智能和自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

參考文獻：

[1]田金萍.人工智能發(fā)展綜述[J].科技廣場，2007 （1）：230-232.

[2]王江濤.淺析人工智能的發(fā)展及其應用[J].電子技術與軟件工程，2015 （5）：264.

[3]喬維高，徐學進.無人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及方向[J].上海汽車，2007 （7）：40-43.

[4]周路菡.人工智能下一站：無人駕駛汽車[J].新經(jīng)濟導刊，2017 （Z1）：89-93.

[5]田國強.人工智能技術在無人駕駛汽車領域的應用研究[J].江蘇科技信息，2017 （14）：56-57.

[6]郭旭.人工智能視角下的無人駕駛技術分析與展望[J].電子世界，2017 （20）：64-65.