很多場合,“智能駕駛”和“無人駕駛”被混為一談,而后者顯然更為大眾所喜聞樂見。更加專業(yè)的群眾,愿意用“L4”、“L5”來說事。“L5”的車就像變形金剛汽車人,降落到世界任何一個地方,馬上能熟練地匯入滾滾車流,這顯然仍是遙遠(yuǎn)的傳奇。于是“L4”成了圈子里所有人的寄托。當(dāng)然,每個圈子里都有所謂的鄙視鏈,比如這個圈子里:
L4的看不起L3,殊不知L3的極限能力與L4相差無幾,從L3出現(xiàn)意外狀況、到駕駛員接管前的10幾秒,需要無人狀態(tài)的fail operation(比如減速靠邊、停到安全區(qū)域),這種能力已經(jīng)非常接近L4。
在大馬路上練的L4,看不起各種特殊場景的L4。這里也有幾個誤解:
第一,如果跑來跑去只在幾條大馬路上,那幾條大馬路也與“限定場景”無異(機(jī)器學(xué)習(xí)里叫overfit)。你馬上挑出幾條新的馬路來,估計谷歌Waymo也夠嗆。
第二,很多特殊場景也是開放環(huán)境。比如大商場的停車場有社會車輛、出沒不定的行人和擁擠的十字路口,與大馬路相比,主體算法的難度是類似的,差別只是在于訓(xùn)練數(shù)據(jù)和反應(yīng)速度(這又取決于傳感器的工作距離、分辨率和計算芯片的處理速度)。
第三,很多特殊場景是需要A照司機(jī)的,這些場景需要“C照馬路小白”所不具備的駕駛技巧。
第四,很多人看好的大馬路L4,卻是在3、5年內(nèi)很難真正無人駕駛的(需要坐安全測試員),而很多特殊場景的L4,卻是在1、2年內(nèi)可以商業(yè)化的。
更要命的是,今天的L4算法(包括大馬路和特殊場景),很可能都無法到達(dá)終局。換言之,滿城盡跑無人車時,他們大概率是不同的物種,跑不同的人工智能算法。
最后一點(diǎn)似乎是故作驚人之語,這里不妨科學(xué)論證一下。
且看這張圖。
圖中X軸是需要干預(yù)或出現(xiàn)事故的平均里程數(shù)。Waymo在2017年的水平是每自動駕駛5596英里(9006公里)才有1次人的干預(yù),遙遙領(lǐng)先于其他選手。然而再推敲下去,細(xì)思極恐。
第一,Waymo的水平離美國人類駕駛員的平均水平,差距巨大。后者是每16.5萬英里出一次普通事故,每9000萬英里才出一次致命事故。這個數(shù)據(jù)是基于加州城郊公路的30多萬英里,交通場景總體不算特別難。
第二,Waymo的提升速度在減緩。其2015年的水準(zhǔn)是1300英里一次干預(yù),到2016年提升了近3倍,但2017年相較去年只提升了10%出頭。再看月度的數(shù)據(jù),2017年除了年底出現(xiàn)了令人驚異的增長,其他月度還是起伏不定。年底出現(xiàn)躍升,前年也有過,也許跟假期車少有關(guān)?無論怎樣,2018年是否能有顯著增長,還不好說。
第三,Waymo的算法(以及今天幾乎所有L4的算法)都是數(shù)據(jù)驅(qū)動的,見過的大概率會,沒見過的大概率不會,所以Waymo領(lǐng)先主要是領(lǐng)先在數(shù)據(jù)積累,去年底的時候已經(jīng)有640萬公里的實測數(shù)據(jù)。然而,對Waymo來說,通過路測方法收集數(shù)據(jù)已經(jīng)變得異常昂貴:2017年的63次干預(yù)中大致有2/3是因為算法問題,而針對每個問題,要花1萬多公里的油費(fèi)和測試駕駛員人工費(fèi)用,才能獲得1個高價值數(shù)據(jù)。
離人的水平還遠(yuǎn),數(shù)據(jù)的平均價值密度越來越稀疏、采集成本越來越高,今天的方法,要到達(dá)明天,看似不可能的任務(wù)。
有人會問,Waymo不是最近宣稱要在鳳凰城實施前排無安全員的運(yùn)營了嗎?如果是5596英里的平均事故率,Waymo是不可能大規(guī)模商業(yè)化的,他們的做事態(tài)度還是比優(yōu)步/Otto的“安全第三”靠譜,要知道,出一起人命事故,可能就失去顧客對其的信任。我想可能是幾個原因:1. 鳳凰城的路況比加州城郊公路簡單,這個從Waymo的宣傳視頻可以看出來,鳳凰城可以說氣候宜人,人煙稀少。2. 鳳凰城的區(qū)域更小,算法已經(jīng)overfit。3. 無獨(dú)有偶,Waymo也在加州申請了前排無人的測試車牌照,但有遠(yuǎn)程遙控。因此,不排除在鳳凰城也有遠(yuǎn)程遙控作為最后的冗余。
加州的亞軍獲得者,通用汽車2017年的水平是每1200英里有一次干預(yù),考慮到是在舊金山的更復(fù)雜路況中獲得,讓人刮目相看。為此,他們還專門diss了一下Waymo,在各項指標(biāo)的復(fù)雜度上,舊金山是鳳凰城的1.6到46.6倍。但是,最近的一篇文章顯示,通用汽車在舊金山也是撿了些簡單的道路,隧道、掉頭、單車道、一些十字路口和環(huán)狀交叉路口都刻意避過了。去年說好了要去紐約,現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)舊金山的很多經(jīng)驗幾乎很難用在紐約。
那么,是否今天的L4就完全沒有價值了呢?下面該怎么走才能到達(dá)明天?
對此,馭勢科技做了一系列的戰(zhàn)略規(guī)劃,現(xiàn)與大家一起探討。
首先是探索多場景融合后的算法泛化能力。用人話說就是,熟讀唐詩三百首,不會做詩也會吟。
做無人駕駛,需要廣度(大跨度的多種場景)和深度(每個場景下特定技術(shù)的深入研究)雙管齊下,其中開放道路L4也是場景的一種。所有場景的無人駕駛都實現(xiàn)了,全場景無人駕駛才會實現(xiàn)。一方面每種場景都有其獨(dú)特的算法需求,另一方面不同場景下無人駕駛系統(tǒng)大部分的功能是共用的,技術(shù)之間的泛化是可行的。
馭勢科技從去年開始嘗試多種場景的L4,包括機(jī)場滑行道、機(jī)坪和航站樓的無人駕駛(需要A照特殊訓(xùn)練的司機(jī),與飛機(jī)會車、穿過長隧道、上下立交橋),微循環(huán)的無人駕駛(開放的嘈雜環(huán)境、非結(jié)構(gòu)化道路),大型停車場的無人駕駛(開放的狹窄環(huán)境、多層室內(nèi)的精準(zhǔn)定位)等。不同的場景著重訓(xùn)練了駕駛智能的不同能力,比如下面視頻是自動代客泊車在室內(nèi)停車場的表現(xiàn):頻中,在某個主機(jī)廠客戶的現(xiàn)場監(jiān)督下,該車連續(xù)做遠(yuǎn)距離的自動代客泊車,每一次完成后都用紅色膠帶記錄了泊車位置,完成20次后,對記錄位置的誤差進(jìn)行測量,在沒有啟用庫位線相對定位的前提下,絕對定位誤差區(qū)間是左右7厘米、前后10厘米。考慮到其中包括了定位和控制的誤差(車上安裝的是還未量產(chǎn)化的低成本線控系統(tǒng)),而且車上沒有激光雷達(dá),這個基于視覺的定位系統(tǒng)基本達(dá)到了室內(nèi)停車場高精度自動代客泊車的產(chǎn)品化要求。
隨后的一個重要發(fā)現(xiàn)是,在多種異質(zhì)的場景里交叉訓(xùn)練,比在一種場景里(比如熟悉的幾條大馬路)訓(xùn)練更有用。停車場的系統(tǒng)在機(jī)場和微循環(huán)的場景中經(jīng)過了大量的訓(xùn)練和驗證。
緊接著,我們做了一個大膽的嘗試,把算法轉(zhuǎn)移到1輛新的、裝備同樣軟硬件系統(tǒng)的車上,經(jīng)過短短1個星期的適配和訓(xùn)練,這輛車已然具備了相當(dāng)強(qiáng)的復(fù)雜城市環(huán)境L4能力。請看下面這個一鏡到底的視頻:
這條路覆蓋了結(jié)構(gòu)化城市道路、國道、環(huán)島、隧道、換道、城鎮(zhèn)道路,既有簡單的單向車道,也有雙向車道,既有大貨車,更有人車混行。在大約10公里的開放道路上,無論途經(jīng)隧道光線發(fā)生劇烈變化且丟失GPS信號時,還是被大貨車環(huán)繞時,或者在環(huán)島快速轉(zhuǎn)向時,甚至因為季節(jié)變化導(dǎo)致的環(huán)境變化中,視覺系統(tǒng)都全程提供了穩(wěn)定的不亞于高精度導(dǎo)航系統(tǒng)的定位結(jié)果。之所以視覺系統(tǒng)能夠作為主傳感器,源于上面在停車場、機(jī)場和微循環(huán)的積累。
必須說明,這輛車本來是做自動代客泊車的,線控的限速在40公里左右,也沒有64線激光雷達(dá),但是它在短短1個星期所呈現(xiàn)出來的能力,遠(yuǎn)超我們的預(yù)期。目前,北京、上海等地已經(jīng)頒布開放道路測試細(xì)則,我們將與主機(jī)廠合作,基于去年的積累,積極申請牌照,繼續(xù)探索泛化能力的極限。
其次,探索新的人工智能方法。為什么人能夠在駕校學(xué)習(xí)幾十個小時、上路開了幾千公里,就能夠達(dá)到“L5”?如何讓今天的弱人工智能去適應(yīng)開放、動態(tài)、不確定的環(huán)境?如何提升人工智能對未知輸入和欺騙性輸入(或者更專業(yè)的“對抗輸入”)的魯棒性?要回答這些問題,必須在科技的前沿尋找思路。馭勢科技跟包括加州大學(xué)伯克利分校在內(nèi)的國際國內(nèi)多所頂尖大學(xué)展開了合作,短短1年中,我們對未來的道路看得更加清晰了。不妨摘錄一些加州大學(xué)伯克利分校的科研項目以饗讀者。
方向在這些標(biāo)題里面,全新場景的處理,對不確定性的容忍度,自我學(xué)習(xí)提升,和跨領(lǐng)域的遷移學(xué)習(xí)(比如不同城市,或從仿真環(huán)境向真實場景遷移)。
最后,假設(shè)有新的算法被不斷研發(fā)出來,如何證明新算法是安全的呢?
有一段軼事,2016年5月的特斯拉致命車禍,導(dǎo)致了大眾對自動駕駛的信任危機(jī)。馬斯克頗為不忿,他指出Autopilot在此次事故之前安全行駛了1.3億英里,而美國人類駕駛員的平均水平是9000萬英里,已然超越了人類。他這個論證中有兩個謬誤。一是Autopilot是輔助駕駛,還有人類駕駛員在糾正Autopilot的錯誤,所以這個1.3億英里是有水分的。第二,這個數(shù)據(jù)的統(tǒng)計置信度是不夠的,因為里程樣本實在太小了,如果把先前在中國邯鄲發(fā)生的那起致命事故算上,其安全里程一下子從1.3億降到了1.3億除以二,6500萬英里。
那么,到底需要多少里程,才能有足夠的置信度做孰優(yōu)孰劣的判斷呢。美國著名的智庫蘭德公司做了幾個數(shù)學(xué)模型,結(jié)論如下圖:
挑其中1個結(jié)論來說,如果要有95%的置信度判斷無人駕駛比人類水平(9000萬英里/致命事故)好20%,需要跑110億英里。如果說你有一個100輛車的車隊來跑,平均40公里的時速,需要連續(xù)不停跑500年。考慮到全世界最大的車隊Waymo去年也就600臺車,9年跑了400萬英里,這看起來是不可能實現(xiàn)的任務(wù)。況且,除了谷歌之外,常見的開放道路L4測試車在配全傳感器后,要好幾十萬美元,100臺車的車隊已經(jīng)是天價。
那么,只剩下1條路了,想辦法把算法裝到至少100萬臺不那么昂貴的車上,讓每臺車跑1.1萬英里,110億英里就實現(xiàn)了。
首先,這些車必須是增量的車,不可能找現(xiàn)有的車改裝,因此算法公司必須與大車廠進(jìn)行合作。
其次,這些車不可能無緣無故裝一些還在驗證的算法,必須是裝了成熟的、有用的智能駕駛功能,這樣才可能賣掉100萬臺。
第三,這個功能具備某些場景的智能駕駛能力,但在大量的場景仍然需要人來駕駛。那么,在有人駕駛狀態(tài)下,系統(tǒng)切換到“影子模式”,用來跑新型算法、對其進(jìn)行驗證。算法在“影子”中持續(xù)做模擬決策,并且把決策與人的行為進(jìn)行對比,如果兩者顯著不同,那么有兩種情況:一,如果算法有高置信度的把握人開錯了,將給予人警告(類似ADAS);二,算法判斷人做得更好,或場景數(shù)據(jù)在感知、定位方面也具有高價值,那么這些數(shù)據(jù)將自動傳回,后臺工程師判斷是否有利于提升算法。
這里的核心問題是,車上裝什么樣有用的系統(tǒng)?而這個系統(tǒng)如何能夠跑新型L4算法?在這一點(diǎn)上馭勢的嘗試是非常令人鼓舞的,上面我們展示的兩個視頻,自動代客泊車和L4城市開發(fā)道路都是基于同一個車型和系統(tǒng)配置,能夠在兩種模式之間切換。
今天多數(shù)L4系統(tǒng)采用昂貴的傳感器和計算資源(最近百度Apollo在轉(zhuǎn)向低成本方案),而且只適配少數(shù)幾款車型(比如林肯MKZ加AutonomousStuff的線控)。我們從一開始選擇低成本思路,不使用高線數(shù)激光雷達(dá)、高端GPS和慣導(dǎo)系統(tǒng),攻堅關(guān)鍵零部件和底層線控能力(雖然執(zhí)行器性能難稱完美),堅持機(jī)器視覺為主、其他傳感器為輔的思路,并且對算法和系統(tǒng)進(jìn)行深度優(yōu)化、使之能夠運(yùn)行在普通計算資源上。這意味著我們多數(shù)的無人駕駛SKU具備“影子模式”跑開放道路的能力。
未來的3-5年,我們期待與主機(jī)廠合作,將自動代客泊車和L3系統(tǒng)裝在至少100萬臺車上,與此同時,下一代的駕駛智能算法將橫空出世,以“影子模式”的驗證方式快速迭代。
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