Waymo无人车的两件秘密武器:模拟软件Carcraft,秘密基地Castle

李杉 李林 编译整理 量子位 报道 | 公众号 QbitAI

在自动驾驶领域的诸多玩家之中,Waymo拥有最多的测试车辆,也积累了最长的全自动驾驶测试里程。

不过,600辆全副武装的克莱斯勒Pacifica、累计300万英里(约483万公里)的路测,还远不够让计算机完全学会开车。

Waymo当然还有其他秘密武器。

今天《大西洋月刊》发表的一篇长长长文,首次曝光了Waymo用于无人车测试的两个辅助系统:Carcraft和Castle。

路测之后

如果运气足够好,无人车在路测的时候就能遇到各种问题,于是工程师会发现,他们的无人车对什么样的场景处理得不够好,还需要更多练习。

这些场景,就像你背了没记住的单词和做错了的数学题。

为了让无人车进行复习,Waymo搞了一个“结构化测试”流程。无人车路测遇到问题后,他们会在一个名为Castle的训练基地,实地重建所遇到的场景,供无人车继续练习。

Castle内景

实地练习后,还有虚拟练习。在路测和Castle基地的测试中,Waymo的车辆都会收集大量数据,随后,这些数据会被用到他们的模拟软件Carcraft之中,在虚拟环境中重现这个场景。

CarCraft中的模拟场景

没有了现实环境的限制,Waymo的工程师可以为一个场景创建上千个变体,然后让虚拟的车辆在所有变体中测试。

这些重现的场景和变体,就是无人车的错题集。

经历了一轮又一轮的练习,自动驾驶程序的能力得到提升后,会被下载到实体的路测车辆之中,去完成更多、更复杂的路测里程。

这个过程,周而复始。

Carcraft与Castle相互配合,形成了一座属于Waymo的城市,虚实结合快速模拟不同场景。

CarCraft

Carcraft这个名字,会让人联想到暴雪的经典游戏:星际争霸StarCraft、魔兽WarCraft。

这个系统开发之初,只是用来“回放”车辆在公共道路上遇到的场景,模拟在特殊情况下,如果人类司机没有接管车辆控制权会发生什么。

但后来,这类模拟环境在自动驾驶项目扮演了越来越重要的角色。

在虚拟的奥斯汀、山景城、凤凰城,以及那些模拟的测试场景里,有25000辆虚拟的无人车穿梭其中。它们每天总共要行驶800万英里(约1287万公里),去年一整年,Waymo的虚拟无人车行驶了25亿英里,而实体测试车全年累积的里程,只有300万英里。

更关键的是,虚拟环境中所积累的里程,没有平稳的高速公路,几乎都是Waymo所谓“有趣”的里程,可以让系统从中学习新东西。

在Waymo负责模拟的团队办公区域,每个人的电脑上都显示着Carcraft和XView的界面。XView也是Waymo无人车测试用的软件,实地测试时,副驾上的人就负责抱着一台笔记本,用XView来监控车的状况。

XView界面

XView不仅能回放无人车实地测试的记录,还能显示Carcraft创建出的模拟场景。

在Waymo负责模拟测试维护的Elena Kolarov演示了Carcraft系统中,凤凰城的一个十字路口,工程师也可以在上面加入一些模拟的汽车、行人、自行车,创造一个虚拟的场景。

敲一下键盘,屏幕上的物体就开始各自移动。同样的场景,在XView里看起来是这样的,画面顶部会显示红色的“Simulation”提示:

XView中的场景

你大概能猜出模拟过程中最难的部分是什么:当然是其他人的行为,而Waymo对这一点充满信心。

“我们的汽车能看到世界,理解世界,然后针对环境中的所有动态参与者——汽车、行人和摩托车——让我们的车辆理解他们的意图。单纯追踪一个东西还不够,必须要理解它在做什么。”Waymo软件主管Dmitri Dolgov说,在虚拟环境中模拟这些行为,也和理解它们非常相似。

在Carcraft里加入各种角色,就能创建一个十字路口的基本场景,Waymo为这些角色,都准备了一套根据真实世界得来的、自己的行为逻辑。

而这个基本场景,还会有各种各样的变体:行人走到路口的时间不同、自行车停留的时间不同……在上面展示的这个十字路口,Waymo的工程师们创建了800种场景变体,然后用一张图表来展示无人车会采取的各种策略。

各种变体下无人车采取策略的图表

如果Waymo的无人车几年后商用,Carcraft这个虚拟世界功不可没。

Castle

Carcraft建立虚拟场景的数据,有一些来自路测,更多则来自Waymo的测试基地Castle。

这个神秘的基地,位于美国加州中央山谷地区的小城默塞德附近,甚至在地图上都找不到地址。《大西洋月刊》的记者按照GPS坐标指示开车到达Castle的时候,只见到了这样一片高高的围栏。

Castle之中,有可移动的建筑物模型,圆顶的仓库,还有各种各样的无人车:Waymo现在用的克莱斯勒Pacifica、路上常见的Lexus、还有已经退役的普锐斯。

最初,为了创建测试场景,他们搜集了各种各样的道具:人偶、小孩儿骑的三轮车、各种路障、玩具、滑板、球……现在,这些东西都在Castle的仓库里。

Castle的仓库

最开始,他们占用体育场空地,进行着小型测试,后来,干脆租下一片空地建造了一座“城市”,街道、居民区、死胡同、停车场等等,一应俱全。

在Castle里,甚至还有一处两车道转盘,还附带自行车道。测试场的管理者Steph Villegas说,Castle原本只有单车道转盘,当时他们以为,好厉啊连转盘都考虑到了。后来,Waymo的测试车在奥斯汀的一处多车道转盘出了点问题,他们才发现开车的场景有多复杂,又建了现在这个模型。

Castle里的两车道转盘

除了这些场景设施,在真正测试的时候,还需要“测试助理”的配合,也就是群众演员。他们会在测试中开车、过马路、骑自行车,扮演着现实道路上各种各样的角色。

模拟,并不是Waymo的专用玩法

利用模拟软件做更多测试,在无人车领域是一种常见的做法。

知名风投A16Z合伙人Chris Dixon说:“现在,你几乎可以从一个自动系统团队对待模拟的严肃程度,来衡量他们的成熟度,自动驾驶汽车、无人机团队都是如此。而Waymo是最顶级、最成熟的。”

密歇根州立大学的自动驾驶专家Huei Peng也非常认同这种路线,他说,任何成功的自动驾驶系统都是99%以上的模拟,加上一些精心设计的结构化测试,再加一些路测。

以上内容,来自《大西洋月刊》的报道“Inside Waymo’s Secret World for Training Self-Driving Cars”,量子位阅读全文后梳理了文中要点。文章较长,感兴趣的同学请戳左下角“阅读原文”。

原文发布于微信公众号 - 量子位(QbitAI)

原文发表时间:2017-08-24

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