有一次,比尔·盖茨在演讲中说,如果汽车工业和信息技术发展的速度一样快,那么我们早就可以开着汽车上月亮了。上月亮那是嫦娥要做的事情,不过在智能汽车领域,信息技术与传统的汽车工业要绑在一起干了。
文/田纳西
10月24日,丰田汽车公司总裁渡边捷昭穿着自己最喜欢的灰色西服、坐在丰田概念车i-Real里,出现在第40届东京车展的丰田展位上。这个形似“轮椅”的构思因在几年间多次出现而变得不再令人兴奋,大家都知道这是“智能汽车秀”。 智能化汽车有一个形象的说法,就是把“人—汽车—道路”这一系统中的“人”去除掉,以减少违反交通规则、拥堵和事故的发生。从这个意义上讲,最好的智能汽车秀就不应该有人出现。 2004年,美国国防部高级研究项目局(DARPA)主办首届机器车挑战大赛(GrandChallenge)。DARPA项目开始于苏联的人造卫星上天、美国国防部感到危机的1957年。起初的研究大多和空间技术有关,而后就五花八门了。“机器车挑战大赛”吸引了众多民间机构的兴趣,冠军奖金100万美元,3月14日的比赛在内华达州的莫哈维沙漠上展开,全程142英里(约合227公里),路程崎岖,看哪一辆无人驾驶的汽车能够最快地跑完全程,关门时间是10个小时。那次大赛共有105支车队报名,15支车队参赛,但没有一辆车跑完7英里,也就是整个赛程的5%。于是,人们有理由嘲笑那些想让车替人做主的幻想狂。 2005年9月,第2次比赛继续进行,冠军奖金也提高到了200万美元。先在加州举办了预赛,共有195支车队报名。入围的23个车队再到沙漠路段进行决赛。比赛前两个小时公布比赛路线,主办方提供的“路书”是一张光盘,上面是比赛路线上的2935个“路点”的方位与海拔等详细资料,沙漠道路上有急转弯、隧道、路口还有山路。10月8日的决赛,共有5支车队在10小时关门时间之内跑完全程,斯坦福大学的“斯坦利”获得了第1名,所用时间是6小时53分58秒,时速达到19.1英里。 斯坦福大学的车队由跨学科的多个研究小组构成,有汽车组,主要负责汽车操作系统,包括传感器与计算机系统,大众汽车集团美国电子研究室(VolkswagenofAmericaElectronicResearchLab)改进了drive-by-wire系统,作为车辆的驱动系统。软件组,主要负责导航系统的软件;测试组独立于前两个小组,主要对汽车进行测试;联络组则负责与媒体和赞助商打交道。“斯坦利”的所有程序由配置了6个奔腾M处理器的电脑处理。车辆移动时,周围的环境是通过4个激光传感器、一个雷达系统、一组立体摄像头和一个单眼视觉系统感知的。车辆本身是在大众TouaregR5柴油发动车的基础上改装而成。有意思的是,当年达喀尔汽车拉力赛,大众途锐柴油汽车也表现不俗。 斯坦福大学的博士生戴维·斯塔文(DavidStavens)是车队的主要参与者之一,他在上高中时候就运营过一个BBS网站,上大学后为NASA写过程序,研究生主攻方向是人工智能。他说,“‘斯坦利’给我们的最大启示是:自动驾驶确实可行”。如今,这个“斯坦利”已经放到了美国史密松尼博物馆展出。斯塔文和他的导师共同撰写的论文刊登在人工智能2006年鉴上,他们认为,人工智能将使目前的汽车安全性能提高50%。 参加挑战赛的车队,有几个共同点,一是赞助商中都有英特尔的影子,他们的处理器来应对各种传感器上的数据;二是都用体量较大的SUV车型进行改装,只有大车才能在车顶、车轮上大动手脚,后备箱里才放得下大个儿的电脑;三是车队里的人都不把这些车当做汽车,而是叫机器人。 今年1月,《科学美国人》杂志刊登比尔·盖茨的文章,谈论机器人的未来。他特意提到了2005年的机器车挑战大赛,他说,当年,互联网的鼻祖Arpanet网也正是靠了DARPA项目的资助才出现。机器人行业和30年前的电脑行业一样,没有统一的操作系统软件,各有各的编程代码,但大学研究人员、实业家、发烧友,乃至高中生都对机器人有极大的热情。他说:“30年前,一兆赫处理能力的成本超过7000美元,今天却只值几美分。一兆比特的存储容量,也经历了类似的价格暴跌。有了如此廉价的计算和存储能力,科学家就能动用大量电脑资源,踢走那些阻碍机器人进入现实世界的绊脚石。” 比尔·盖茨说,现在的智能化汽车研究各自都有自己的软件,所以不利于合作。这种强调让人意识到,微软的触角又伸到了汽车业。如果汽车完全智能化,汽车软件和汽车远程服务、智能化交通系统都将使用他们的产品。今年年初的CES展上,盖茨已经宣布,微软和福特联手研究汽车上的软件问题,“提醒给油量,警示路面状况,参考整个道路交通情况考察备选路线,甚至是自动缴纳高速公路费都是微软将要解决的问题”。 美国得州仪器公司首席院士吉恩·弗朗茨(GeneFrantz)从“机器车挑战大赛”上看到了导航及通讯处理的未来,他预言,无需任何驾驶员的自主汽车(autonomousautomobile),在未来20年内很可能出现。当然,汽车制造商尚未制定应对全自动驾驶的计划,但他们已在交通工具上实现了一些自动驾驶功能:自适应巡航控制、车道保持和避让功能等。最近几年,自动驾驶技术推动各家供应商大幅度增加特定类传感器(如雷达、视觉传感器和长距离激光雷达等)的产量,下游电子设备制造厂商也不断提高其设备性能。 “斯坦利”的合作方之一,大众汽车美国电子研究室曾在两辆奥迪A3车安装了“专门短程通信装置”,并控制这两辆车在旧金山行驶。通用汽车在凯迪拉克车上安装上专门的短程通信装置,让它自动停车避免事故发生。改进的稳定控制系统可以预测前面停在路中间的另一辆安装专门短程通信装置的车,然后电脑系统会自动刹车。丰田公司的一个研究小组正在研究一种类似于副驾驶的人机界面。 2006年5月15日,德国举办了欧洲陆地机器人竞赛〔EuropeanLandRobotTrial,简称(ELROB)〕,这个比赛是由德国军方组织的。与美国的“挑战赛”不同,欧洲赛事更强调自主性(autonomy)。美国的挑战赛,车辆是沿着由GPS导航定义的路标连接起来的轨迹行驶,而ELROB则不容许密集地使用卫星导航。德国的参赛车又是一辆改造“途锐”,其软件负责人说,“在比赛过程中,我们根本没有用到GPS系统”。 德国的比赛只有8公里赛程,但参赛车辆必须通过影像处理来寻找道路,周围景物会被处理成3D影像,由光学定向与测距系统对所收集的信息进行导航决策,分析哪里是行人哪里是树木。那辆途锐在通过关键的十字路口时还是得靠手动驾驶,它自主行驶了90%的赛程。 美国匹兹堡的卡内基·梅隆大学曾派出两个车队参加2005年的“挑战赛”,改装的丰田Highlander跑完了全程,分别获得第2名和第3名。现在他们雄心勃勃准备着第3次大赛。“挑战赛”在2006年休战,今年的比赛将在11月3日进行,共有30支车队参加。第1名可获得200万美元奖金,第2名100万美元,第3名50万美元。比赛地点是美国加州的奥维尔,以前是个空军基地。这次比赛名为“城市挑战赛”,比赛将模拟城市交通环境进行,汽车在6小时、60英里的比赛中要自行判断、通过、停车。说起来不过都是驾校里要学的基本技巧,比如怎么在十字路口左转弯,怎么超车,怎么判断前方车辆是暂时停车还是出了故障。 美国一个科幻小说作家曾经说,以前的男人会做木工活,会当泥瓦匠等等,现在的男人所掌握的生活技巧不如原来的1/4。但这位作家显然忽视了现在男人所掌握的新技巧,比如开汽车、操作电脑。机器人能干的事情不少,现在汽车工业中,流水线上机器人与工人的比例一般是1∶10,但对许多人来说小菜一碟的事情,对机器人还是一筹莫展。比如分清楚门和窗户,根据房间里的家具调整自己的方位,和人交流。《2001年漫游太空》中出现的机器人HAL,依旧是个了不起的目标。卡内基·梅隆大学的BOSS车队在匹兹堡城外40公顷的一块试验田里调试自己的赛车,一辆雪佛兰SUV改装而来的“BOSS”,他们的希望就是这辆装满了传感器、微处理器、GPS的赛车能表现得像HAL一样,能识别红绿灯,能知道拐弯让直行这样的驾驶规则。美国《大众机械师》的一位记者坐上了BOSS的后座,他说,“如果‘BOSS’是一个司机,那这位老兄实在不会开车,太肉,太犹豫。坐在这辆车上的感觉一点也不爽,不过,这玩意儿造出来不是为取悦人的,而是为了战胜别的机器人”。 如果只看斯坦福的“斯坦利”或者卡内基·梅隆大学的车队,人们对智能汽车的未来还是可以有乐观的态度,但前两次“挑战大赛”中,更多的车队根本就没能完成比赛。这样来说,人们也没有理由担心,自己的驾驶乐趣会被机器人或者更多的电子装置剥夺。男性驾驶者中大概只有喜欢喝两杯的人才盼望智能化汽车早日到来,这样在他们喝醉酒的情况下,可以命令自己的汽车沿着设定好的道路开回家,而不再担心警察。现在看,这样的汽车还只是幻想小说,但高度的智能化的确是汽车发展的一大趋势。2010年,欧盟的汽车将广泛安装自动紧急呼救系统,据说,安上这个E-Call系统,交通事故发生率能下降5%至10%,交通堵塞时间减少10%至20%,由此可以节省20亿至40亿欧元。 通用汽车公司派来和卡内·基梅隆大学共同研制“BOSS”的技术人员说:“这辆雪佛兰车上有一个停车系统叫E-Stop,根据周围环境做出判断,让电脑发出停车的指令,自动停下来。但我相信,现在还不会有人愚蠢到要在自己的车上安装这套系统。”