从妄想到现实自动驾驶的昨天今天和明

或许,你没注意从什么时候开始,自动驾驶成为了人们茶余饭后热门的谈资,但近年来自动驾驶真真切切的成为了最热门的话题,并且已经开始走入了我们的日常生活。

本月初,在国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划(-年)》中,我们看到中国的新能源汽车规划已经不仅仅是能源形势的变革,自动驾驶和智能化已经正式进入了未来产业的发展规划。在本届广州车展期间,太平洋汽车网打造了《打开想象系列策划》,为您呈现广州车展上最精彩、最好玩、最有料的智能汽车新鲜趣闻。在车展正式开幕之前,我们先来了解一下自动驾驶发展之路上的趣闻。

昨天:从达芬奇到麦卡锡

早期:妄想or畅想

自动驾驶本身并非新鲜的概念,但近年来自动驾驶概念的火热也并非老调重弹,想搞清楚自动驾驶为何近来如此火热,不妨了解一下自动驾驶的发展历史。

最早的自动驾驶车诞生于什么时候?很多国人可能会想到诸葛孔明发明的“木牛流马”,“木牛流马”可不是《三国演义》杜撰的,根据历史文献记载确有其事。不过在其所处的公元-年,人类还没有发明稳定的动力源,“木牛流马”自然也不会是我们所说的自动驾驶。

不过,最早的自动驾驶车真的诞生在汽车发明之前,发明人是大名鼎鼎的达芬奇。

达芬奇在年设计了一款发条驱动,用齿轮“编码”预设轨迹的“自动驾驶车”,后人根据他的设计复制出的实车确实可以实现相应功能。彼时距离尼古拉斯古诺制造出第一款蒸汽汽车相差年,距离卡尔本茨制造最早的实用内燃机汽车相差了年。

达芬奇的故事太过玄幻了,人类真正开始尝试自动驾驶要等到二十世纪来临时了。

和很多科技产品一样,自动驾驶最早也是基于战争的需要被提出来的。不过二十世纪初科技水平有限,最早发展出来的是无线电遥控的小车,用以运送火药等。年美国科学家用一对光感性硒光电管,设计了一个自动驶向光源的小车,被命名为“战争狗”,功能当然是自动驶向敌营自爆。

年美国军方的RaymondE.Vaugha设计了一个无线电遥控的三轮牵引车。四年后,美国陆军前工程师FrancisP.Houdina把无线电遥控装置装在了一辆Chandler牌汽车上,成功的从百老汇开到了第五大道。他本人坐在后面的一辆车上进行遥控,前车便可以“无人”前进、转向、刹车等。

这一事件当时引起了轰动,这台车被命名为“美国奇迹”(AmericanWonder)。虽然与无人驾驶相去甚远,不过这台车实现了在汽车上的“电控”,也就是今天自动驾驶汽车重要的一环——控制。

此后,资本主义世界经历了惨痛的大萧条时期(-),此后的三十年代自动驾驶概念意外在飞机上开始得到应用。

为了减少飞行员的驾驶疲劳,飞机开始使用三轴稳定的自动驾驶仪来保持平直飞行,并且飞机自动驾驶在此后快速发展和完善。

受航空业的启发,人们对自动驾驶汽车产生了浓厚的兴趣。不过飞机飞行在“空旷”的空域,仅需要完成自身状态的感知和控制,而汽车面对的环境要复杂的多。

三十到六十年代:在高速埋电缆解决自动驾驶

年纽约世界博览会上,通用展示了一个名为“Futurama”(未来世界)的作品,畅想六十年代“智慧城市”的图景。

细心的读者可能已经发现了,这些相当“朋克”的老海报上,自动驾驶汽车都是压在虚线正中行驶的。这是因为当时设想通过在道路上埋设电缆等,通过车辆内的传感器识别,在高速上就可以沿着规划的线路实现自动驾驶,驶出高速后再交由人驾驶。这是最早的真正的自动驾驶概念,也可以说是最早的V2X理念雏形。

这种预埋电缆的理念影响了此后数十年自动驾驶的发展方向。但Futurama更深远的影响是对高速公路体系基础的规划。

这种自动驾驶看起来可能有点像有轨汽车,不过这一理念仍是今天L3级自动驾驶汽车特殊场景落地的尝试方向之一。及自动驾驶汽车在专用的封闭道路(专用车道)实现自动驾驶,区域外交由人类接替驾驶。

此后,人类又经历了更为惨痛的第二次世界大战。二战后距离Futurama预想的六十年代已经不再遥远。

年,通用又带来了第二代作品FuturamaII,并在随后发布了具备自动驾驶功能的FirbirdII概念车,这台车的一大创举是设计了自动导航系统。两年后发布的FirbirdIII概念车进一步完善了高速公路上预埋的线缆与车端的接收器通过电子脉冲信号进行通讯,不过可惜这两款车都只停留在了概念阶段。

不过在年,美国人已经在内布拉斯加州一条高速公路上试验了预埋电缆与车端的接收器通过电子脉冲信号进行通讯的自动驾驶试验。

同时期,英国政府资助也资助了同样的实验,使用包括AustinMini、Vanguard和雪铁龙DS19等车型改装的测试车进行预埋电缆自动驾驶的测试,成功控制汽车自动转向、加速或制动。研究得出的结论是,该技术能够减少英国道路上40%的事故。但因为成本和技术难度巨大,最终在七十年代被迫中止。

六十年代之后:人工智能左右自动驾驶

在道路上预埋电缆的路线陷入泥潭时,另一股力量正在悄然崛起。

年达特茅斯学院的会议上,来自不同领域的科学家正式提出人工智能概念,人工智能成为了一门专门的学科。

在-年第一轮人工智能高潮时期,诞生了图灵、麦卡锡、塞缪尔等一批人工智能大师。当时的人工智能研究方向是希望借助机器智能解决代数应用题、证明几何定理、学习和使用英语等等。

不过当时人们对人工智能的预期相当高,认为“二十年内,机器将能完成人能做到的一切工作”,开车当然也是其中之一。

年,麦卡锡(JohnMcCarthy)发表了一篇名为《电脑控制汽车(ComputerControlledCars)》的文章,提出了依靠视觉感知环境的无人驾驶汽车,并且还提出了无人驾驶汽车相比人类驾驶员更安全的理念(文章中认为事故发生概率降至五分之一)。

在此之前,年,斯坦福大学研究院试制了一台依赖视觉感知的无人驾驶小车,该车后来被称为StanfordCart,但由于图像过长的延时并没能取得成功。

年,StanfordCart终于实现了依赖摄像头捕捉白线,沿白线自动行驶。年StanfordCart实现了立体视觉感知,并在年成功地越过了一个没有人为干扰的充满椅子的房间,使其成为最早的自动驾驶汽车的例子之一。

值得一提的是,斯坦福研究院(StanfordResearchInstitute)后来改名为斯坦福国际研究院(SRIInternational),如今以发明了电脑鼠标和语音助手Siri闻名于世。

年之后,人工智能受制于理论和硬件的水平,并没能像预期取得辉煌的成果,进入了第一次AI寒冬,相关领域的研究投入大幅缩水。自动驾驶在这一时期也发展缓慢。

八十年代,专家系统的提出让人工智能再次获得了新生,在-年迎来了第二次AI高潮。

同时期,美国的国防高级研究计划局(DARPA)和卡内基梅隆大学、日本的筑波工程研究实验室、德国的慕尼黑国防军大学与梅赛德斯联合团队等,在自动驾驶领域也取得了不俗的成绩,通过“摄像头为主、其他传感器为辅”的方式开发出了各种自动驾驶汽车原型。

而八十年代的电视剧《霹雳游侠》(KnightRider)中的KITT自动驾驶汽车也风靡一时,自动驾驶在科研科和社会影响力上都取得了一次跃进。

但专家系统依赖人类专家的知识和经验解决问题的方式有很大的局限性,例如在自动驾驶领域人类根本无法将全部的可能情况全部传授给机器。同时随着个人计算机和网络的兴起也冲淡了人们对人工智能的兴趣,年之后第二次AI寒冬来临。

年,英特尔创始人戈登摩尔提出了摩尔定律,及集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍,而价格下降一倍。这一机遇观察得出的经验在此后不断得到印证,随之而来的是芯片的飞速发展。

随着计算机性能的快速提升,云计算、大数据、机器学习、自然语言和机器视觉等领域兴起,人工智能从年开始迎来了第三次高潮并延续至今。年,IBM的国际象棋机器人深蓝战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,使得人工智能被公众广泛

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