2017年十大技术突破之自动驾驶卡车

麻省理工《技术评论》网站评选出2017年十大技术突破领域,自动驾驶卡车名列其中。《技术评论》预计自动驾驶卡车将在5到10年内得到广泛应用,并产生一些颠覆性影响。以下是《技术评论》的报道。

车道高速公路上,这时看到迎面而来的一辆汽车在前方几百英尺的位置驶入自己所在的车道。他的右边是一条深沟,左边则是更多迎面而来的汽车,因此,除了按喇叭和踩刹车,他什么都做不了。“我的耳边仿佛回响起教我开车的那个人一直挂在嘴边的首要准则:‘不要伤害任何人,’”他回忆道。

但是,事情却并没有按照这个方向发展。这辆偏离车道的汽车与卡车前部相撞,损毁了卡车的前桥。失事车辆现在与卡车“融合”在一起,卡车司机费了很大力气才让它们在急速行驶的过程中免于撞到其他车辆。他终于把车停下来了,这时才发现驾驶这辆汽车的女人已经在撞车中丧生。

计算机在驾驶方面是否会有更好的表现?还是它的表现会更糟?

未来几年内,我们大概就能找到答案,因为现在有多家公司正在测试自动驾驶卡车。尽管还有许多技术问题没有解决,但支持者称自动驾驶卡车会更安全、更便宜。“这个系统经常开得比我好。”一名拥有40年驾龄的专职卡车司机表示。目前他在美国Otto公司开展的自动驾驶卡车测试中担任安全备用司机。Otto公司位于旧金山,专为卡车提供自动驾驶所需的设备。

乍看之下,自动驾驶卡车所带来的机遇和挑战与自动驾驶汽车所带来的一样。但卡车并不仅仅只是加长版的汽车。首先,自动驾驶卡车的经济理论依据可能比自动驾驶汽车的经济理论依据更强大。前者可以协调自己的运动,在高速公路上横跨较长距离成紧密排列,从而减少风阻并节省燃油。而让卡车在部分时间处于自动驾驶状态则可帮助卡车司机更快地跑完自己的路线。

但是,自动驾驶卡车面临的技术障碍也比自动驾驶汽车面临的要高。Otto公司和其他公司都需要证明,传感器和代码能够比得上专职卡车司机的情境意识。要知道,卡车是极易失去稳定的大型载重车辆,其动力相当于25辆本田雅阁汽车的动力之和。不仅如此,卡车司机还需要应对错综复杂的道路隐患、糟糕的地面条件以及行为无法预测的汽车司机。而情境意识正是卡车司机在这样的背景下,通过多年的驾驶经验和训练磨砺出来的技能。

也许最重要的一点是,如果自动驾驶卡车站稳脚跟,它们会比自动驾驶汽车更有争议。在政治经济格局已经被自动化对就业带来的威胁所颠覆的时代,自动驾驶卡车会影响大量的蓝领阶层工人。根据美国劳工统计局提供的数据,全美有170万个卡车运输工作岗位。尽管相关技术不可能在近期内完全取代卡车司机,但几乎可以肯定的是,它会改变这一职业的性质,并且未必会以大家都接受的方式。

Otto公司的总部位于旧金山曾经破旧不堪的市场南街区(South of Market)。与改造了这一区域的其他技术初创公司不太一样,Otto公司傲然无视了周边的社区环境升级,只对前身为家具仓库的车间略作翻新,将其改造成车库和机械车间。车间里停放着处于不同拆卸状态的半挂式卡车,还有一排排的工具和计算机。该公司干净淸秀的年轻产品经理略带炫耀地说道:“这里没有精心设计的亮光闪闪的办公室。”

他展示了该公司飞速发展的最新一代技术,沃尔沃(Volvo)的半挂式卡车目前正在使用这一技术。该公司在过去一年测试运行的硬件是杂乱接合在一起的,而新版本的传感器和处理阵列则与之不同,它们在沃尔沃卡车的驾驶室里更加条理分明地组装在一起。这套设备包括四个面向前方的摄像头、雷达、以及一盒加速器,该产品经理称其具有“最接近政府允许的导弹制导品质”。

Otto公司技术中尤为重要的部分是激光雷达系统,利用脉冲激光器收集有关卡车周围环境的详细数据。该公司目前从第三方购买激光雷达盒,每台成本约为10万美元。但该公司已经成立了一个团队,准备设计造价低于1万美元的专有版本。

驾驶室内部有一台定制的液冷式微型超级计算机,该产品经理声称,尽管它只有面包箱大小,但计算能力却远超同等体积的其他计算机。该计算机被用于处理海量传感器数据,然后通过制导算法,根据卡车的载重量来调节刹车和转向指令。硬件系统的功能通过线控箱完善,线控箱可将计算机输出的指令转化为实际的卡车控制信号,这是通过安装在卡车机械转向、节流和刹车系统上的电子机械传动器实现的。驾驶室内有两个红色的大按钮,Otto公司称之为大红钮(Big Red Buttons),它们可以切断所有自动驾驶活动。但就算没有大红钮,只要坐在驾驶席上的任何人员紧急转动方向盘或重重踩下刹车,该系统本身的设计就会让它“乖乖照办”。

Otto公司成立于2016年初,创始人共四人,包括一名谷歌自动驾驶汽车团队成员、一名谷歌地图团队的负责人。谷歌的自动驾驶汽车已在美国多个州的道路上行驶了超过200万英里,Otto公司的成立正是基于谷歌这方面丰富经验的自然之举,其目标直指全美400万辆卡车。沃尔沃卡车公司(Volvo Trucks)、戴姆勒卡车公司(Daimler Trucks)和彼得比尔特公司(Peterbilt)都在研发自己的自动驾驶卡车技术。

2016年8月,优步(Uber)与Otto公司的联合更是进一步证明了这一点。据报道,收购价高达6.8亿美元。该产品经理称,这笔交易让Otto公司的团队能够与优步自动驾驶技术研发团队的约500位工程师合作。优步该团队负责人表示,自己的团队旨在构建强大的高度自动化货运及客运网络。

Otto公司目前仅有7辆装备了其技术的卡车在路上行驶,但它希望最终会有更多的卡车车主免费安装这一设备进行试用。该产品经理表示,公司正在努力降低这项技术的成本,希望它能够在一年或两年内提供回报,这就意味着改装费用约为3万美元。“我们希望政府最终能够授权通过这项技术,让卡车制造商在自己的车辆中集成这项技术。”他说,“但新卡车的开发周期为八年,而我们不想等待。”

2016年10月,在科罗拉多州的25号洲际公路上,一辆由Otto装配的自动驾驶卡车载满2,000箱百威啤酒从柯林斯堡出发,行驶200公里抵达科罗拉多斯普林斯。整个过程中,卡车上唯一的人类司机只是坐在驾驶室的后座上,碰都没碰过卡车的方向盘。

这是自动驾驶重型卡车第一次完成商业运输任务,展现了这项技术的潜力。但它也让这项技术当前的局限性暴露出来:在往返高速公路的路上,人类司机需要和以前一样驾驶卡车,因为这项技术不支持卡车在乡村道路和城市道路上自动驾驶。即使在驶上高速公路后,也有一辆汽车在卡车前方开路,确保最右侧车道的畅通。Otto公司的系统编程为保持在这一车道行驶,因为在许多公路上,卡车被限制为在最右侧的车道行驶,而且这一车道通常被认为更安全。这辆卡车的周围还有多辆搭载了Otto公司员工和科罗拉多州巡逻队队员的汽车。

在Otto装备卡车进行的所有其他测试中,都会有一名这样的专业司机坐在驾驶席上,时刻准备着接过方向盘,即使在高速公路上也是如此。驾驶室中还会有另一名Otto员工。专业司机发现公路上有杂物或正在施工时会按下大红钮。“我的手时刻放在方向盘上,我需要十分专注才能随时做好准备。”他说道,“实际上这比正常驾驶还难。”(我曾受邀在Otto公司的测试中试乘,但就在需要到场前不久,我被告知由于安排的沟通有误,当天没有卡车可用。我怀疑取消原因更可能是那天早上的大雨,这会严重干扰自动驾驶车辆,但Otto公司坚持自己的说法。)

事实上,Otto公司坚称自己并未打算发布能够在驾驶室里没有司机的情况下操作卡车的产品。“我们距离让卡车中没有司机的技术水平至少还有十年的差距。”该产品经理表示。但Otto公司的确期望卡车在高速公路上行驶的时候能够解放司机,让他们待在驾驶室后部放松、活动甚至打盹。这就是自动驾驶卡车经济理论依据最强有力的部分。法律规定,司机一天只能驾驶11个小时,一周只能驾驶60个小时。考虑到一辆全新半挂式卡车要价约为15万美元,以及在送货途中靠边停车休息耽搁的大量时间,几乎可以全天候行驶的卡车无疑能够大幅降低运输成本。

美国境内共有23万英里的高速公路,让卡车在这些公路上自动驾驶还会带来其他可预期的节省。燃油约占长途货运卡车运营成本的三分之一。尽管许多司机能够达到最佳燃油消耗量,但还是有很多司机太过用力的踩油门。(该产品经理表示,最好的司机能比最糟的司机节省30%的燃油。)Otto公司的设备编程为让卡车在行驶时保持最优速度和最优加速度。

自动驾驶卡车还有可能减少交通事故。在美国,每年约有4,000人死于和卡车及公交车有关的撞车事故,另外还有10万人因此受伤。在约七分之一的致死卡车交通事故中,驾驶疲劳都是导致因素。超过90%的交通事故中,至少部分原因是某些形式的司机失误。我们尚不知道通过自动驾驶技术能够减少的失误比例是多少,我们也不知道这项技术可能会带来哪些新错误,但自动驾驶汽车的测试表明,这项技术可减少失误。

只要自动驾驶卡车在上路时仍然需要司机在旁待命,卡车司机这个工作岗位看起来就是安全的。从某些方面来看,这些平均年薪为4万美元的工作岗位甚至还可得到改善。原因之一在于,每天驾驶卡车11小时让人充满压力。“你在身体上和精神上都会感到疲劳,”上文所述的2013年德克萨斯州交通事故中的卡车司机说道。(过错并不在他。)产品经理则表示,Otto公司的系统负责驾驶时,司机不仅能够在驾驶室中打个瞌睡放松一下,还能利用这些不开车的时间来补上卡车运输所需的繁重文书工作、寻找可贴补回程成本的“载重返航”货物、与家人和朋友聊天、学习第二职业,或做个小生意。“司机在做这些事情的同时,仍然能够获得司机工作的报酬。”

这些潜在的好处有助于招聘和培训卡车司机。而这正是大家关注的重点,因为美国和欧洲实际上都存在卡车司机严重短缺的问题。美国卡车运输协会(American Trucking Associations)确认,美国当前存在约5万名卡车司机的缺口,并预计在未来八年内总计会需要近90万名新卡车司机。“有些客户打电话告诉我们,如果我们能够同时提供卡车司机,他们愿意从我们这里购买10辆新卡车。”在沃尔沃卡车公司产品安全负责人如是说。

美国俄亥俄州政府对自动驾驶卡车可为卡车运输公司和卡车司机带来的潜在好处表示认可。俄亥俄州是卡车运输中心,拥有超过7万名卡车司机。该州承诺投资1,500万美元在哥伦布市外修建35英里长的高速公路用于测试自动驾驶卡车。美国卡车运输协会和俄亥俄州卡车运输协会(Ohio Trucking Association)的会长都公开表示自动驾驶卡车对卡车司机有好处。

但是,这项技术不仅仅能够让这份工作变得对人类司机更具吸引力;它还可能帮助卡车运输公司临时替代没有空的卡车司机。如果有一天,大家认可自动驾驶系统能够替代卡车司机,那么为什么还要保留人类司机呢?毕竟,司机的工资占卡车每英里运营成本的三分之一。

即使司机会待在自动驾驶卡车的驾驶室内(这在可预见的未来是可能的),但经济学方面的考量是否会对他们有利也尚不明晰。这是因为,目前没有相关法规要求公司为司机待在驾驶室后部的时间支付报酬。更重要的是,货运公司可能会被迫将持续行驶的卡车所带来的成本节省转化为较低的长途货运收费,从而保持竞争力。这些费用的降低可能会对卡车司机的薪酬造成压力。卡车司机说:“如果运费因这项技术而下降,那么货运公司会说,‘你开车的时间只有这么长,所以你的报酬也只能有这么多’”。

安全问题

Otto公司的技术是否能够胜任在繁忙的高速公路上安全驾驶重达36吨的卡车这一任务?根据Otto公司自己的计算,在后部休息的司机最多需要30秒才能完全回到驾驶席并准备好驾驶,因此,在驾驶室内设置一名司机并不能够为系统的存在任何缺点做出什么弥补。

谷歌自动驾驶汽车积累的长期成功记录令人鼓舞,七年来的数百万英里驾驶行程中仅发生了20起撞车事故。其中只有一起撞车事故的过错在于汽车:Otto公司交由司机处理的那类汇入交通情况。

但这项记录并不能简单地转换为对自动驾驶卡车安全性的预测。就像该产品经理所说的,卡车不能像汽车那样通过转弯的方式避开道路隐患。高速行驶时,方向盘的快速急剧转向会让卡车摆尾行驶并可能出现弯折。如果卡车以55英里每小时的速度行驶,从踩下刹车到停下来,卡车需要驶过一个足球场那么长的距离。而卡车的每一侧都只有6英寸宽的车道,这意味着即使是车道一侧的小隐患,卡车也无法在不离开车道的情况下避开。“自动驾驶汽车的许多规避算法都不适用于卡车,”该产品经理表示。

卡车的其中一项优势在于,可在驾驶室顶部安装一些传感器,提供高处视野,能够看见前方较远处的交通状况。但即使是最先进的传感器也难以提供准确、清晰的数据。明亮的阳光可以暂时让摄像头致盲,计算机无法始终区分出路旁的汽车和大型标志,而系统则可能受到冰雪和沙尘的影响。此外,它们也无法解读附近司机的面部表情和手势,因而无法预测其他车辆的驾驶行为。几乎没有系统能够区分搭便车的人和做出靠边停车手势的施工员。

虽然存在这些局限性,自动驾驶汽车在大部分城市驾驶场景中都表现良好,但在高速行驶以及机动性受限时,卡车无计可施的情况会更常见。“我们在应对这些挑战时仍面临很多问题。”沃尔沃卡车公司表示。重型卡车司机通常需要在驾驶学校接受数月的培训,然后完成数千英里的监管驾驶行程,之后才能全权负责一辆半挂式卡车。因此,自动驾驶卡车比自动驾驶汽车更难达到与人类司机相同的技能水平。例如,卡车司机就好奇,如果自动驾驶系统能够做他做的事情会是什么样子:千方百计地让前桥断裂并且前部有撞毁的汽车凹陷进去的卡车安全地停下来。

由于存在此类安全顾虑,沃尔沃目前没有将自己的自动驾驶卡车投入公共道路的计划。相反,该公司打算将它们限制在矿场和港口等偏僻位置。该公司表示,“在公共道路上,我们会使用相关技术为司机提供支持,但不会取代司机。”沃尔沃仍然不确定社会公众对这项技术的接受程度。该公司有时会在测试自己的自动驾驶卡车时识别过路汽车的车牌,然后跟踪这些车主,调查他们的看法。

Otto公司产品经理承认存在挑战,但坚称公司的技术正在快速发展,以便应对这些挑战。“我们确信没有需要人类立即控制卡车的情况后才会推出相关产品。”他表示。

Otto公司还需要向监管当局证明,其系统已经为高速公路驾驶做好准备。该产品经理指出,Otto公司需要严格按规章制度办事,这和优步不同,后者依靠客运服务在消费者中的知名度先上路,再全力应付法规。

即使是沃尔沃也认为,这项技术会在不远的未来用于公共道路。但时机很重要,他补充道:“如果我们太快行动并且发生事故,我们就会伤害整个行业。而一旦失去公众的信任,就很难再赢回来。”

原文发布于微信公众号 - 人工智能快报(AI_News)

原文发表时间:2017-04-21

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