近年来,智能网联汽车产业进入发展快车道,政策法规环境持续完善,技术加速迭代,产业应用快速普及。面对智能网联汽车发展全球机遇,各国纷纷加快战略部署,通过发布政策顶层规划、制订/修订相关法规、鼓励技术研发、支持道路测试示范及运营项目等,推动产业落地。当前,国内已经搭建完善的政策体系,全面推动智能网联汽车产业发展,以及与智能交通、智慧能源、智慧城市等的融合发展与生态构建。
8月1日,2022中国智能网联汽车科技周、第九届国际智能网联汽车技术年会(CICV2022)在北京亦庄召开。中国工程院院士,清华大学智能产业研究院(AIR)院长张亚勤发表了主旨演讲,他说,安全是第一要素,车路协同是中国的优势,会让自动驾驶更安全,也给单车智能提供更多冗余,降低整个无人驾驶的成本,也对现阶段智慧交通有更多的帮助。
以下为演讲实录(精编):
大家都知道,无人驾驶在过去的五到十年是一个特别令人关注的题目,不管是在投资界、产业界、科研界都是一个十分活跃的话题。一方面,由于无人驾驶是人类长期的梦想,有着巨大的技术、产业政策的挑战,另一方面就是有巨大的产业前景。无人驾驶也是人工智能的技术、算法、理论和系统面对的挑战,所以是人工智能基础设施的一部分,特别是无人驾驶到智慧交通、智慧城市,这些是人工智能基础设施的重要部分。
感谢清华大学周谷岳副教授和袁继岳博士对今天PPT的内容做了很多贡献,也要感谢百度公司,因为我的工作是和百度一起合作的。下面我就用二十五分钟的时间,简单地谈一谈整个无人驾驶大的背景以及一些关键的决策点,包括我们所做的一些工作。
的确,现在我们正在走入一个新的时代,汽车产业从福特的Model T到现在已经有一百一十多年的历史,现在正在经历大的变革,我们叫做“四化”,可以加上绿色低碳化。智能化是这几化中很重要的一化,确实对整个产业升级有着十分重要的作用。我们七八年前刚开始做无人驾驶研究的时候,那个时候我在百度当总裁,大家说别人都做阿波罗,你们怎么做无人驾驶?现在看来很自然,的确是一个交叉学科,汽车产业要素正在发生大的变化,芯片、软件、人工智能、电池都在变成新的关键技术要素。
从事无人驾驶,安全是最重要的,目前90%以上的事故都是人为的,无人之后可以把事故降到最低,然后就是整个效率,现在每天差不多有一个小时的时间开车或者找停车的地方,如果能够把这个时间利用起来,不仅可以让整个驾驶体验更好,更重要的是提高整体的效率。
四年前在百度的时候,我们和麦肯锡做了一个预测,就是预计2030年自动驾驶乘用车会带来1.1万亿美元的新增市场,现在的汽车市场差不多是3.1万亿美元,所以增量也有30%,这也是算法带来的增长。
我们现在的车长OEM加上Tier正在从事自动驾驶和无人驾驶,很多新的Player也在进入这个市场,包括出行服务、新的势力、物流公司和高科技公司,所以五到十年以后,整个商业格局会和现在完全不一样。
将来这个领域会有很多技术方面的挑战,也有关键决策的因素。如果从人工智能和软件的角度来看,我认为是人工智能在未来五到十年最有挑战的一个问题,同时也是有边界的,就是很复杂的问题可以分解成为一些可以解决的相对简单的问题,如果碰到无解的话,这个领域也很难做,正好是可以解决但又是很难的问题,就是集很多技术之大成,包括规划、决策、执行,这些领域都需要完美的工作,容错的几率很小。
实现无人驾驶也有一些关键的问题,既有市场的因素也有非市场的因素。我们的论坛是和法学院一起共办的,非市场因素、政策、法规、伦理、隐私以及其它人为因素可能对整个无人驾驶的作用,技术和市场的力量同等重要,今天我主要谈一谈市场因素,特别是技术的可行性,包括产业的生态。L4无人驾驶是否可以实现?答案是Yes,实现的路径是以视觉为主还是更多不同的传感器?怎样泛化感知和决策?这些都是技术问题,路线图是通过单车智能还是通过车路协同?渐进式通过ADAS到L4或者L5,生态也是开源Android或者IOS的封闭模式。很多不同领域都在进入这个行业,以后到底谁会赢?现在汽车OEM车厂还是新势力的高科技公司?这些问题不可能都讲,只是大致地讲一讲我的想法。
无人驾驶关键技术分为五个层次:数据层、感知层、认知理解层、决策规划层以及控制抽象层,这里每一层都很重要,就是数据的采集到建立时空三维模型,包括视觉的、激光的或者传感,能够融合形成动态的理解,同时也要建立静态的对道路结构的认知、构图和定位。
感知就是要构建一个环境模型Environmental Model,然后要去做决策规划,同时要把所有数据回到控制层,包括车辆的平台、V2X、数据平台、仿真平台,这些决策和数据又会回到每个层次,所以形成闭环,这个闭环本身基本上是要实时的,同时要做Impeccable完美的决策,容错的几率很低。
有人会问到底用了什么人工智能算法?我也是专门有一个报告是讲不同算法的细节,自动驾驶和无人驾驶可以说用到所有可以想到的AI算法,过去的算法到现在的深度学习算法都有用到,包括对数据的压缩、检测目标、数据场景的补全、仿真模拟定位、全景分割和后来的模型压缩。
为什么这些实现起来很困难?深度学习也好、机器学习也好,整体上是根据目前的数据,遇到新的场景以后必须要有泛化能力,所以就是Corner Case导致事故发生,又不可能测试的时候都包裹,要把第三象限减到最低,但总是会有Corner Case,本身一定要让AI算法可泛化。
我们感知和传感的时候到底是以视觉为主还是需要别的感知?包括激光雷达,大家都知道马斯克很不喜欢激光雷达,认为整个车应该是完全视觉为主。刚才讲到五个层次,感知是机器的优势,可以拿到人看不到的东西,摄像头、激光雷达、毫米波、超声波雷达是有不同的优势,不同的天气、不同的环境,可以作为互补,一定要比人类驾驶的安全性提高一个数量级,如果我们能够得到的信息、获取的信息,机器和人类是一样的,很难比人更安全,有的地方好有的地方差,所以在获取信息方面,机器一定要具有这个优势,应用不同的传感和激光雷达就是其中的一个例子。
大家看到的视频是五年前,我们是用十个摄像头实现无人驾驶,其中也有很多很复杂的算法,但安全性和冗余度肯定是不够的。图中是用三维激光雷达,直接在三维绘制,可以用深度的信息,当然也可以看到不同的车、人、非机动车,包括一些静态的信息都可以感知到。其实这些就是提供了视觉方面没有的,肯定对整个安全性是有好处的。
大家可能会说激光雷达太贵了,刚开始是比较贵,现在用到Hybrid Solid State已经降到几百美金,不仅仅是L4可以使用激光雷达,新的L2都可以使用激光雷达,所以不是价格的问题,更多的是怎样利用这个信息增加我们泛化的能力,提高解决Corner Case的能力。
到底是单车还是车路协同?刚开始做无人驾驶,包括Google、百度都是先从单车来做,做到后面一定会遇到瓶颈,就是一定还会不断进展。很简单,不管是感知还是决策,缺少一些信息,包括视线的问题、距离的问题,当然也包括一些得不到的全局信息,整个城市的信息都相当重要。比如胡乱加塞、交通信息不清楚、视线不良或者有些突发事件,就算再智能也无法感知和决策。
车路协同也有几个层次:感知方面的协同、决策方面的协同,最后是系统范围整个城市车路灯和基础设施的协同。现在我们看的更多的还是第一和第二层次,单车智能和车路协同是二者都需要的,所以协同智能很重要。清华大学的克强院士是最早提出的,车路协同、网联汽车,整体上也是中国的一个优势和路径。看起来单车智能是有L0到L5,路也需要不同的等级,就是C0到C5,C以上就完全是无人,这个时候即使车智能很少,路也可以实现这种能力。
我们可以看到车路协同的优势,比如一个救护车过来,只有车端智能的话,V2X的信息关掉的话你是不知道的,看到车以后马上就需要急刹车,有了V2X信息就会知道路端有车过来,很早就可以刹车或者变道。
全球都在积极部署V2X,美国也好、欧洲也好,但中国在这方面是比较领先的,不管是政策的制定还是整个实验部署,现在好几个城市特别是北京亦庄有高级别的自动驾驶示范区,车路协同方面全球都是走在前面。
我们提出道路怎样分级,去年和百度一起写了一个白皮书,比较详细地把道路做了分级,其中有道路本身基础设施的能力,包括地图、协同感知、网络通讯、协同决策,是不是足够安全的体系,我们有一个白皮书专门有这方面的思考。
无人驾驶、车路协同方面,我们也是和阿波罗、百度合作,后来也有一个ApolloAir计划,其中有不同的子企慕,我们尽量把路侧的感知做到极限。比如我的车没有什么智能,就是最简单的L2级别,但路端的整个能力需要最大化,就是X轴和Y轴最后一块协同。我们做了很多理论方面的模型,但更多的是做了很多测试,部署了很多车在亦庄,不过有些也是在长沙和别的地方。
去年6月,我们发布一份白皮书,其中比较系统地谈到车路协同以及各种不同场景,包括对安全性的提高。我们也有发布全球第一个车路协同的数据集,叫做DAIR V2X,也是基于全场景同步的。现在阿波罗是开源的,我们的数据集也是开源的,目前因为比较敏感,我们只是给国内的合作伙伴开源,没有在国际开源,欢迎在座的各位使用。
我们目前只是预发布阿波罗车路协同开放平台2.0,正式发布可能要过两个月,过去主要能力是在单车方面,现在已经加上一些车路协同的能力,2.0会是一个全新的系统,包括硬件的Reference、软件操作系统,上面的Framework、Hardware Extraction和Calibration能力,应该很快就会推出,这也是一个完全开放的系统,和阿波罗单车是相辅相成呼应的。
下面我简单播放一段视频,总结一下最近Apollo Air的工作,大部分还是在单车智能,这一部分更多的是路侧的智能。
最后总结一下,无人驾驶是不确定性中的确定性,有着很多很多不确定性,很复杂,但很多也是确定的,最确定的就是一定能够实现的。安全是第一要素,不管用什么方式、什么路径推出,最重要的Benefit益处就是安全。我认为垂直领域的自动驾驶和无人驾驶会更先落地,包括物流的、景区的、矿区的,现在乘用无人车在真实和复杂的城市一定会落地,但需要更多的时间。单车智能需要不同的传感器、不同的维度、不同的数据种类,同时感知系统的可泛化性也是现在主要需要解决的问题。车路协同是中国的优势,会让自动驾驶更安全,也给单车智能提供更多冗余,降低整个无人驾驶的成本,也对现在智慧交通有更多的帮助,我们提出C0到C5的道路分级体制。我们主张开放的生态,阿波罗不管是单车、车端还是路端都是开放、开源的数据生态,需要技术也需要政策法规,更重要的是有规模效应。