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终于是时候期待中国的自动驾驶未来
2019-06-11 14:49

终于是时候期待中国的自动驾驶未来

文章所属专栏 前沿技术情报所

订阅前沿科技专栏的你,可能还会记得专栏的一篇文章——《你暂时干不掉老司机了》,那篇文章中我其实已经总结了下自己对于当前自动驾驶的部分看法。

 

简单总结一下:尽管投入了大量的资金和人力,全球目前的顶级自动驾驶公司目前仍无法拿出同时兼顾稳定性和商业价值的实用自动驾驶解决方案。

 

上面这个结论在那篇“老司机”文章发布之时是成立的,同样的现在也成立的。那么我们应该怎么理解标题里面的这句话呢?

 

让我不禁发出这句感叹的主要有两个原因,一个是最近中国官方机构的一系列动态,另外一个是和高通技术标准高级总监、李俨博士的一次交流沟通。最终让我得出了一个极为乐观的判断:

 

2019,中国的自动驾驶赛道即将迎来新节点。这一节点的出现不仅能让未来真正的自动驾驶落地中国,同时也将让中国的自动驾驶走上具有我们国家优势的道路。

 

这个关键节点的名字你肯定也听过——车联网,更具体的说,是“C-V2X”。

 

“真”车联网和“真”自动驾驶

 

“车联网”本身,其实是一个相当宽泛的词汇,基本上覆盖了各种各样在车上的通信方式。但从系统的能力、影响力潜力来看,上文提及的“C-V2X”当之无愧是翘楚。未来“C-V2X”进一步发展,甚至跟“车联网”直接划上等号,也并非不可能。

 

我们先来做个简单的解释工作,C-V2X、即Cellular V2X,指基于蜂窝技术(移动通信)的V2X技术。而V2X中的X其实又包括了好几种:V2V(Vehicle to Vehicle,车到车)、V2I(Vehicle to Infrastructure,车到设施)、V2P(Vehicle to Pedestrian,车到行人)。

 

听起来复杂,但其实用一句话就可以说出C-V2X的最大特点:这是一整套专门为公路交通系统打造的通信网络。

 


回望之前在汽车上应用的通信网络,要么是从移动设备端上迁移过来的,例如现在汽车的各类车机系统,很多甚至连系统的底层都用的是和手机一样的安卓系统。要么就是用途比较专注,例如已经在中国全面铺开应用的高速ETC收费系统,它就是一种短距离的无线通信标准。

 

还有的类似于汽车应急通信系统,例如很多汽车一开始就配备的“安吉星”(通常在倒后镜上会设置几个按钮),可以在紧急情况下直接连线服务中心,提供解锁汽车、呼叫拖车、救援等一系列操作。

 

这些已经实现并且拓展的车联网尝试,基本都具有“小而美”的特点。

 

相比之下,“C-V2X”从一开始就是奔着“大”去的——借鉴智能手机移动通讯网络的技术,根据公路交通系统中的各类需求,研发并且结合一系列全新的技术,并且最终变成一整套软硬件的生态,应用到整个现实的公路交通系统中去。最终,为公路交通带来一次完整的信息化革命。

 

从远期来看,这场革命不分国度、更不分语言,最终的目标之一就是实现“真正的自动驾驶”,这一点其实可以自己推演出来。


我们在之前的那篇“老司机”中,其实已经谈了不少,但我们不妨再补充一些。



人类到目前为止的自动驾驶演变,主要路线是以“多传感器+AI”为动力。从2007年卡内基梅隆大学赢下Darpa挑战赛,再到现如今最成熟的Waymo,他们所采用路线其实可以归结“为汽车打造类似于人的感官和大脑”,最终的目标只是让电脑驾驶汽车的时候更像人。

 

但这条路线走下来,即便是最极致的Waymo,在实际驾驶中的表现仍与人之间有差距,但这种能力上的“不足”并非不能,而是故意留下来的。

 

因为Waymo自动驾驶车跟人类一样,其智能化的能力依旧只是在个体身上。假如把这些个体放到同一个系统内(公路交通),想要避免事故和相互冲撞的发生,唯一的办法就是给个体之间留好间隙(时间和空间上)。

 

更何况自动驾驶仍处于普及的初期,任何一点小的错误都有可能被放大,进而成为人们抵制的理由,参考之前特斯拉Autopilot致死事故、Uber自动车的致死事故。Waymo的不激进是其远离事故的主要原因。

 

换个角度说,传统人类主导的公路交通本身就是一套并非效率第一的系统,往往在效率之上还有安全和个体自由(目的、驾驶方式)的冗余。当然,这跟人类自我的能力有限也直接相关。

 


这一个基础问题在公路交通发展的早中期并不明显,因为人少车少,加之本身公路交通系统也在不断进化(截至2017年,中国高速公路通车里程达13.1万公里)。可公路交通其实还是有其“天花板”存在:橡胶轮胎的速度不可太快、速度和空气阻力之间的非线性关系、车体材料的特性等等。

 

而在很多局部的交通系统中,例如全球的各个超级大城市,其中的交通系统在经过多年的发展之后开始接近极限,但车辆的数目还在继续增加,进一步压缩整个交通系统剩余空间,反过来直接降低了整体的交通系统效率。对于这种由人类个体能力、根据人类能力设计系统导致的能力问题,Waymo这一类自动驾驶显然不可能是解决方案,因为它们本身的设计就是就要足够“像人”并且和人类驾驶员“共同驾驶”。


究其根本也跟Waymo之流当初的选择有关系:创业公司是打造开一个能够模仿人类驾驶的车,还是凭一己之力造一个全新的交通通信系统?选择的结果显而易见。

 

那么自动驾驶有没有进一步提升交通系统效率的希望呢?重点其实还是在于解决现有交通本身的短板问题上。



外国视频作者“CGP Grey”其实就曾在2016年以“Fundamental problem of traffic(交通堵塞的根本问题)”制作了一期关于讲解人类驾驶方式和交通系统效率缺点的演示视频。

 

视频作者最终的出来的结论是:“不要让猴子(人类)驾驶汽车。”我也同意这个观点,只不过想要达成这个目标显然需要很长的过渡时间。也需要相应的交通新产品(车、出行服务)、全新的交通系统规则来作为过渡点。




2015年,国不莱梅大学就曾公布了一种全新的概念电动汽车“EO smart”,它是一种全电动单人载具,自身亮点不少,尤其是其行进中的多辆车“合体”设计。

 

“EO smart”在高速上行驶的时候,它可以开启自动驾驶功能,将整个驾驶职责托付给自动驾驶程序。然后“EO smart”就会开始搜寻附近其他的“EO smart”,并且在行进中像火车一样,用连接机构连在一起,然后一整列的“EO smart”会调整自己的动力输出,变成像动车一样的前进方式。

 

这毫无疑问是更高效的移动方式,一来,一整列“EO smart”面对的空气阻力并不会比单辆车大太多,二来通过这种“合体”,一整列“EO smart”所占用的公路交通空间也小了不少。

 

这种“合体”的复杂操作能否安全实现暂且不提,基础性的通信能力自然是必须的。在汽车持续移动的场景中,无线可以说是唯一选择。当然,“EO smart”这个方案中也可以不用实体连接,完全可以在通信能力的基础下让数辆“EO smart”紧密的靠在一起,只要让他们的刹车能够完全同步工作(头车刹车之后,后续车执行完全一样的操作),其实也就等于同一辆车了。


通过对于整体交通系统的进一步掌握、调度,公路交通系统关键的运行效率显然将会大幅度提升。

 

中国为什么是C-V2X的沃土?

 

在开篇我们其实就已经提及了,最近中国政府机构在车联网上有所动作。例如这一则工信部5月15日发布在网站上的公告,标题是《2019年智能网联汽车标准化工作要点》,其中关键内容如下:

 

……

切实贯彻《C-V2X标准合作框架协议》,按照“友好合作、专业分工、优势互补、协同推进”原则,研究制定汽车通信应用层相关标准,配合做好道路基础设施、智能交通管理平台等相关标准制定,协同推进车联网标准体系建设。

……

协同开展汽车网联相关标准制定。完成网联车辆方法论标准制定工作,推动智能网联汽车无线通信应用层技术要求、信息交互系统技术要求等标准立项,启动交叉路口碰撞预警等系统应用类标准的预研,完成智能网联汽车通信需求、自动驾驶高精地图标准化需求等研究项目,提出智能网联汽车相关基础设施与服务标准项目建议。

……

 

没错,相关政府机构已经开始制定中国C-V2X的相应底层标准规则。另外根据虎嗅从高通技术标准高级总监、李俨博士处了解到:全国汽车标准化技术委员会(NTCAS)很可能在9月就可以把包含自动驾驶功能在内的一系列V2X车联网标准制定出来。

 

对于向来都是标准先行的通信行业来说,这意味着整个行业有了共同的目标和准则,随之而来的就是整个行业齐心协力的高速共同发展。

 

但就像我们上文分析的那样,因为给交通系统再建一个通信系统是非常艰巨的挑战,所以实现过程必然不可能一步到位。前期的应用还是会以辅助驾驶的能力为主,例如刹车预警、盲区检测这一类ADAS能力在良好通信的前提下可能会实现更低的成本和更低的效果。

 

国内外的C-V2X初期实验演示中已经涉及了一部分这些功能的演示,感兴趣的话可以看看下面的两个视频。



高通、5GAA欧洲V2X互操作性实验



中国V2X“三跨”互联互通展示


除此之外,李俨博士还为我们介绍了另外一个有意思的应用场景:

 

现在大部分自动挡车如果有城市模式,都会有在红绿灯等待时候自动熄火的功能,这个功能的本来目的是节能减排,但假如发动机最终停止的时间很短,这种功能反而不节能还可能损耗发动机

 

但假如红绿灯本身具有通信功能的话,车辆在停下来的时候不仅能够知道自己遇到了红灯,还能知道红绿灯倒数的时间,根据倒数的时间来判断发动机熄火显然要准确不少。这样的优化积少成多也将带来巨大的节约。


假如在通信能力的基础上,红绿灯本身再做一系列升级(例如可变车道指引、拥堵车流导流等),整体对于交通系统的效率提升还有上升空间。

 

当然,同样的,这也意味着巨大的商业机会,李俨博士简单做了个计算:中国起码有40万个路口,其中10万个左右装了红绿灯,未来可能红绿灯的数量还要翻番,假如一个路口的硬件和维护设施要花20万,那么未来这20万路口对应的已经是400亿的市场了。

 

同样的,C-V2X系统中除了车辆自身的通信能力之外,也需要一些信息传播的跳板,例如RSU(Road Side Unit,路边处理单元),人和各种其他交通设施也要进行相应的信息化升级。这些林林总总加起来,又将会是一个大几千亿的市场(就中国而言)。

 

这也就回归到了我在“老司机”中提到的一个问题——自动驾驶领域缺乏“暴力”突破。至少从目前来看,一整套专门为交通系统打造的通信系统是肯定够“暴力”了,更何况是这种“暴力”的投资规模。

 

说来好笑,这一类的基础建设,正好是中国的优势项目。像C-V2X这样变现渠道长而曲折,只靠商业公司自己违背市场规律去投入实在太难了(例如美国)。


相比之下中国的意识形态在大规模的规划项目中,则占尽优势。尤其是通信行业,三大国营通信公司主导下,中国的确享受到了全球最顶级的移动通信技术普及,以及它们所带来的福利。


我们可以简单看一组数字:截至2017年底的数据显示,全美国通信基站数量在20万个左右,其中大部分是4G基站。而中国呢?中国现有各类通信基站近630万个,其中4G基站近340万个。基站数量是美国的32倍,而4G基站数量是美国的近20倍。如果结合国土面积来考虑,中国每1.5平方公里的国土面积就拥有一座通信基站,每2.8平方公里就有一座4G基站,而在美国,每48平方公里的国土面积才会有一座通信基站,中美之间差距高达32倍。


这种基础投入的巨大差别,注定C-V2X在中国拥有全球最好的前景。例如为了普及5G,我们就专门成立了中国铁塔这样的基站资源整合机构,这份“魄力”就是C-V2X发展的最好基础。

 

不过我们还是要切记不能对C-V2X太过“着急”。以中国为例,全国汽车保有量已经突破2亿辆,而每年新增的数量也才3000万辆出头,这3000万辆中还不一定所有车都能够使用上全新的C-V2X功能,而实际道路的C-V2X的信息化如何开展也是个问题。

 

这注定是一场征程,而真正的自动驾驶,将会是这场征程之后的下一场征程。

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