智能:全方位感知、自动泊车、安全执行、联网汽车

智能:全方位感知、自动泊车、安全执行、联网汽车

我正驾车穿越法国东部,车道标志以每小时 90 英里的速度从我的余光中闪过。我看了看后视镜:什么都没有。我假装打瞌睡,让汽车轻轻地向左漂移。就在它开始越过虚线时,我的座椅左侧开始震动,这是由一个观察路面油漆的红外传感器激活的。向右行驶,我的右大腿就会收到警告。如果这真的是由于疏忽而不是新闻调查,我可以向你保证,嗡嗡作响的座椅会把我吓回手头的工作。我驾驶的汽车是法国汽车制造商标致雪铁龙的原型车,但几个月后就会有一款可供展示的仿制品。

回想五个月前:我在日本富士山脚下的一条测试跑道上,驾驶着一辆装有预碰撞安全系统的雷克萨斯。我以每小时 40 英里的速度沿着跑道向一个橡胶柱子驶去。本能和知识让我很难不踩刹车,但一群认真的工程师坚持让我把他们价值 7 万美元的轿车直接对准柱子。在最后一秒,当汽车的雷达传感器和微处理器确定驾驶座上的白痴不会绕过障碍物时,安全系统开始发挥作用。安全带预紧器收紧,前后悬架减震器变硬。我一踩刹车踏板——迟做总比不做好——汽车的制动辅助系统就会以最大的力度拉动它们。这不足以避免撞车,但撞击速度大约是没有新系统时的一半。

下一代环境感应汽车将不仅仅使用雷达和红外传感器来监测故障迹象。摄像机将寻找变红的红绿灯和跑向马路的儿童。距离感应激光器将检查驾驶员盲区和超车道中的车辆。这些传感器不会做任何警惕的驾驶员无法做到的事情,但如果它们可以做到呢?如果你的汽车可以感知你视线之外的道路状况和交通问题,那会怎样?这也即将实现。

传感技术的下一个巨大飞跃将是无线电网络,它使汽车能够交换信息。戴姆勒克莱斯勒汽车 IT 研究主管 Ralf Herrtwich 表示:“[汽车之间的] 通信将像一个额外的传感器。”车对车通信将确保您的汽车准确无误地了解前方道路状况。而且这个额外的“传感器”的范围几乎是无限的,因为信息可以即时从一辆车传递到下一辆车,再传递到下一辆车,依此类推。

没有人怀疑未来联网汽车将具备的信息收集和通信功能。其中一些功能只是辅助驾驶员,例如指出下一个弯道附近的黑冰区域。但是,如果驾驶员没有按照警告采取行动,该怎么办?他的汽车是否应该被授权“接管方向盘”?一些汽车专家预测,有一天我们的汽车将获得如此多的信息,以至于我们最好把一些驾驶权交给它们。

是时候再做一次演示了。这是柏林,我坐在一辆 Smart 车里,这是戴姆勒克莱斯勒的小型双座汽车,在欧洲拥挤的城市街道上已经成为常见的景象。但这辆 Smart 不同:它很智能。在仪表盘上,一个闪烁的显示屏警告我两条街外有事故,而
导航系统建议绕行。我的车配备了 GPS 定位器和离网
现成的无线局域网
网络(WLAN)通信系统,被另一辆装有相同装备的汽车通风报信。

如果知识就是力量,那么未来车辆的智力马力等级将是柏油路面——
非常高。假设一辆汽车的稳定控制系统在高速公路出口匝道上以异常低的速度启动。它会发出路面湿滑警告。附近所有配备 WLAN 的汽车都会收到消息,但只有当它们驶向同一个出口匝道时,才会警告司机。

该系统还将根据需要提供交通信息。想象一下,在你行驶的路线上,有一辆卡车在下一条街卸货。它永远不会在广播中报道,但你可能会被困在车里 10 分钟。WLAN——赫特威奇称之为“交通雷达”——将通知你并重新规划你的路线。这里真正新颖的是交通的行为方式几乎像生物学一样,就像一群蜜蜂,一个自我教育的网络。

这是一个杀手级应用,因为它不需要昂贵的基础设施。没有交通控制中心或信息交换。不需要当局必须安装的路边信标。相反,汽车将无缝设置
自组织网络,在汽车之间传递信息。

博世、德尔福和三星等公司实际上已经拥有了所有必要的硬件。现在需要的是将传感器、无线电网络和 GPS 导航系统等所有东西连接在一起的软件。这些技术共同构成了一个系统,可以立即警告延误、事故、临时限速和道路状况——这些都是每天都在等待的危险。而且由于系统确切地知道每个司机的位置,它不会让司机淹没在关于城镇另一边正在发生的事情的连续评论中(除非城镇的另一边是他们已在导航系统中设定的目的地)。

当然,如果没有足够的车辆配备这种设备,该系统将无法很好地发挥作用。问题是如何达到临界规模。幸运的是,WLAN 网络不仅可用于交通雷达;它们还可用于下载娱乐内容。“十年后,我们谈论的是一种彻底改变的听音乐、看电视和视频的方式,”赫特维奇说。一旦 WLAN 被用于车载娱乐,该技术还可以用于道路安全和交通网络功能。赫特维奇认为其成本远低于与之配套的导航系统。相当于今天的几百美元。

但不要太过担心。技术标准还需要几年才能实现——赫特维奇预测 2008 年。如果第一批联网汽车在 2010 年推出,那么这些功能至少在十年内都不会成为标准。

这种缓慢的进步速度或许能让我们有足够的时间来解决一些关于驾驶辅助技术局限性的争论——汽车在嗅到
关于周围世界的大量信息,切换到(也许是未经请求的)自动驾驶模式。

试试这个思维实验:你的智能汽车配备了一种称为智能速度自适应的装置。它知道任何地方的速度限制——永久限制在导航系统中,临时限制通过无线链路发送。它一丝不苟地遵守,当你接近限速时,它的油门就会软​​弱无力。此外,你的汽车可以将其位置上传给道路管理部门,这样他们就可以使用可变的道路收费作为交通管理工具——在高峰时段提高繁忙路段的价格。你喜欢某个地方的某个人总是记录着你的汽车的位置(和速度)吗?同时,你的汽车可以感知高速公路车道标记和前方汽车的位置。如果它感觉到危险,它甚至可以踩刹车。谁是这里的负责人?当然似乎不是你,所谓的司机。

一些研究人员坚持认为司机根本就不可信,外部干预是拯救他们的唯一方法。1997 年,英国利兹大学交通安全教授奥利弗·卡斯滕 (Oliver Carsten) 协调了一项关于智能速度适应的欧洲重大研究项目。他得出的结论是,如果司机受到物理阻止,不超速(包括因恶劣天气或交通而实施的临时限速),致命事故将减少 59%。

但其他专家坚持认为,不可信的是控制装置,而不是驾驶员。宝马研究与技术集团董事总经理雷蒙德·弗雷曼一提到速度限制就显得十分激动,这不仅仅是因为客户不太可能为一辆性能不佳的终极驾驶机器支付高价。宝马汽车的所有关键系统
现代汽车的发动机、变速器、刹车、稳定控制系统都连接到一个称为控制器局域网总线(CAN 总线)的电子系统。Freymann 说,如果 CAN 总线可以编程来控制汽车的速度,那么它也很容易受到黑客的攻击——以每小时 70 英里的速度行驶,想想就让人不寒而栗。他指出,路边的杀手可以通过远程控制来禁用你的刹车。“如果有人想杀你,他就会用这种方法。”

尽管弗雷曼是德国技术专家,但他也对自动防撞系统的可靠性表示怀疑。他认为,防抱死制动和稳定系统可以实现 100% 的可靠性,因为它们只是监测车内的信号:车轮速度、制动踏板的压力等。“当我们走出车外观察周围环境时,情况就变得非常复杂。没有时间做出反应。所有决定都必须在一秒钟内做出。”

福特环境与安全工程主管苏·西施克 (Sue Cischke) 也同样谨慎。“我们可以通过降低碰撞速度来减轻碰撞。但我们必须给这类系统充足的开发时间。你需要对即将发生的事故有充分的了解,而这正是我们所不具备的。”

尽管存在这些限制,福特和其他汽车制造商仍在推进实验系统,帮助汽车预测事故。雷克萨斯的预碰撞安全系统只不过是全球范围内研发热潮中的一个尝试,旨在在危险时刻支持或取代驾驶员。视频处理算法很快就会强大到可以识别出即将发生碰撞的另一辆车。如果驾驶员没有意识到危险,汽车可以及时刹车停车。但奇怪的是,目前还没有一家汽车制造商公开计划在展厅车辆上安装这种完全自动驾驶系统。原因有二:第一,驾驶员喜欢认为自己掌控一切。第二,如果出了问题,驾驶员喜欢起诉。而且他们往往会“起诉钱”,而钱是腰缠万贯的汽车制造商。

“人们说他们永远不想让汽车控制自己,”Cischke 评论道,但她补充说,事后回想起来,他们避免了事故,可能会持不同看法。当防抱死制动系统刚出现时,有些人担心这项技术会延长停车距离,
但如今大多数司机都离不开它。然而,防撞系统更容易引发诉讼。正如大众前研究主管乌尔里希·艾希霍恩所说,“人们会起诉你——如果系统没有阻止你,他们会起诉;如果系统在误报后阻止了你,你坐在后座的祖母摔断了脖子,他们也会起诉。”

美国人比欧洲人更喜欢诉讼,这也是为什么大多数“驾驶员支持系统”实验都在欧洲进行的原因之一。拥挤的欧洲城市中心——许多城市中心是在汽车发明的几个世纪前建成的——也为采用有助于缓解交通拥堵的技术提供了动力。而且欧洲文化通常更能容忍对个人自由的限制。举个例子:在欧洲空客飞机上,如果飞行员将操纵杆拉回得太远,以至于飞机即将失速,操纵杆就会有效地锁住。如果美国制造的波音飞机即将超出飞行范围,驾驶舱会发出警报,但操纵杆仍会做出反应。

类似波音的系统可能是未来美国汽车的典范。例如,当车速过高时,汽车可以慢慢增加油门弹簧压力(记住,导航系统知道即将到来的弯道有多急),或者当汽车偏离路线时轻轻转动方向盘。不过,实际驾驶仍将由驾驶员决定。

拥护者表示,司机也不必牺牲自己的隐私,因为汽车无需广播自己的身份来分享有用的信息。宝马的弗雷曼说:“我们需要知道车速,才能知道是否有交通堵塞。但我们对哪辆车在[发送信息]或谁在驾驶它不感兴趣。”

传感和网络技术最有可能首先应用于豪华轿车——这些汽车的购买者往往承担将新功能投入量产的成本。但不久之后,所有这些车载智能无疑将使新一代小型城市汽车受益。先进的网络将使它们在应对城市交通混乱时变得得心应手。而防撞系统将为担心被大型车辆碾压的小型车驾驶员提供额外的安全保障。也许力量不足,但智能性强。

问题并不在于技术的发展路径,也不在于技术背后的动机:提高安全性和便利性。关键在于我们这些讨厌的人类会如何反应。我们会跟随那些认为我们只配被控制的官僚吗?还是我们会以我们自己的方式,行使我们不可剥夺的权利,把事情搞糟?

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