無(wú)人駕駛說(shuō)了快一百年了，史上有名的車(chē)和技術(shù)都有哪些？

雷鋒網(wǎng)按：本文作者系北郵人機(jī)交互與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室劉偉/張玉坤。

| 無(wú)人駕駛的歷史

• 1920年代——起源：“無(wú)人”駕駛

早在1925年，無(wú)線(xiàn)電設(shè)備公司Houdina Radio Control設(shè)計(jì)了一輛“無(wú)人”駕駛汽車(chē)American Wonder，這輛車(chē)由一輛1926 Chandler（美國(guó)汽車(chē)品牌，現(xiàn)已消失）改裝而來(lái)，它的后座上安裝了一個(gè)無(wú)線(xiàn)電接收設(shè)備，通過(guò)接收后車(chē)發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)譯碼，再通過(guò)一個(gè)小電動(dòng)馬達(dá)來(lái)操作車(chē)的方向盤(pán)、制動(dòng)器、加速器等，進(jìn)而控制車(chē)的運(yùn)動(dòng)。研發(fā)成功后這個(gè)American Wonder還在紐約市進(jìn)行了展示，并穿越擁擠的交通，從百老匯開(kāi)到了第五大道。

無(wú)人駕駛汽車(chē)（Driverless car）也叫自動(dòng)駕駛汽車(chē) (Automatic car），它是在沒(méi)有人工參與的情況下具備感知環(huán)境和進(jìn)行導(dǎo)航的汽車(chē)。其核心在于其“自主性”、“智能化”。顯然American Wonder的“無(wú)人駕駛”是打了雙引號(hào)的無(wú)人駕駛，其“無(wú)人”僅為“車(chē)上無(wú)人”，但是還需要人來(lái)控制，嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)它應(yīng)該叫做“遙控駕駛”。雖然如此，這輛車(chē)還是在當(dāng)時(shí)引起了很多人的興趣，后來(lái)還分別于1926年在密爾沃基和1932年在弗雷德里克斯堡（Fredericksburg)做了展示。

• 1930年代——世界博覽會(huì)上的暢想

1939年紐約世界博覽會(huì)，由通用汽車(chē)公司贊助建造了一個(gè)名為“Futurama”（未來(lái)世界展覽）的展覽，設(shè)計(jì)師 Norman Bel Geddes向當(dāng)時(shí)的人們展示了他對(duì)未來(lái)汽車(chē)及交通的想法——未來(lái)汽車(chē)采用無(wú)線(xiàn)電控制，使用電力驅(qū)動(dòng)，由嵌在道路中的電磁場(chǎng)提供能量來(lái)源。

1940年Bel Geddes在他的新書(shū)“Magic Motorways”中進(jìn)一步闡述了他的觀(guān)點(diǎn)——人類(lèi)應(yīng)該從駕駛中脫離出來(lái)。他設(shè)計(jì)了一種高速公路及運(yùn)輸系統(tǒng)，在高速公路上采用自動(dòng)駕駛，駛出高速公路后才由人手動(dòng)駕駛。并且，他預(yù)測(cè)這種設(shè)想會(huì)在1960年代實(shí)現(xiàn)。可惜Bel Geddes先生在1958年就去世了，沒(méi)能看到他的愿望在60年代并未實(shí)現(xiàn)，即使從60年代又過(guò)去半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去后仍未實(shí)現(xiàn)。

• 1950年代——“自動(dòng)高速公路”

時(shí)間回到50年代，研究人員開(kāi)始按照上述設(shè)想進(jìn)行試驗(yàn)，1953年RCA（Radio Corporation of America 美國(guó)無(wú)線(xiàn)電公司）實(shí)驗(yàn)室成功的研制了一輛微型汽車(chē)，它由按一定模式鋪設(shè)在地板里的電線(xiàn)進(jìn)行導(dǎo)航和控制。

幾年后的1958年，通過(guò)與內(nèi)布拉斯加州及通用汽車(chē)公司合作，RCA實(shí)驗(yàn)室又成功在該州林肯市外的高速公路上進(jìn)行了400英尺的真實(shí)路況、全尺寸汽車(chē)試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)的成功讓當(dāng)時(shí)的人們很看好這種方法的前景，并且引起了許多公司的注意。例如中部電力與照明公司（Central Power and Light Company）就曾在很多報(bào)紙上刊登廣告介紹介紹無(wú)人駕駛，先來(lái)看下當(dāng)時(shí)的廣告：有一天你和你的愛(ài)車(chē)會(huì)疾馳在一條電子超級(jí)高速公路上，它的速度和方向由嵌入公路里的電子設(shè)備自動(dòng)控制。高速公路將會(huì)變得非常安全：沒(méi)有擁堵、沒(méi)有碰撞、沒(méi)有疲勞......當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)這一切在1975年就會(huì)發(fā)生。

50年代和60年代，通用汽車(chē)公司還陸續(xù)推出了幾款試驗(yàn)車(chē)——Firebirds系列，它的廣告是這樣的：電子導(dǎo)航系統(tǒng)可以在駕駛員休息的時(shí)候讓汽車(chē)飛速通過(guò)自動(dòng)高速公路。

• 1960、70年代——新希望的出現(xiàn)

進(jìn)入60年代，很多企業(yè)、機(jī)構(gòu)也開(kāi)始研發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，大部分都沿用了之前的技術(shù)，通過(guò)埋設(shè)在道路中的電子設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航。俄亥俄州立大學(xué)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Dr. Cosgriff 預(yù)言，這套系統(tǒng)將可以在15年內(nèi)推向公共道路。英國(guó)運(yùn)輸與道路研究實(shí)驗(yàn)室使用改裝的Citroen DS采用相同的方法，以130Km/h的速度在各種天氣狀況下進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果汽車(chē)的速度和方向都沒(méi)有發(fā)生偏離。同時(shí)根據(jù)分析，采用這個(gè)系統(tǒng)后，道路的負(fù)載能力將提高50%，而交通事故將減少40%。不過(guò)在70年代中期，由于研究資金撤出，試驗(yàn)被迫中斷。雖然在道路中埋設(shè)電子設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的方法在50年代開(kāi)始進(jìn)行了眾多次試驗(yàn)，但是由于其需要對(duì)道路進(jìn)行改造，添加外部設(shè)備的成本和改造難度都比較大。70年代以后這種方法逐漸消失。

從1970年代中期開(kāi)始，伊力諾依大學(xué)對(duì)智能駕駛邏輯算法展開(kāi)研究。同期，1977年，日本筑波工程研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了第一個(gè)基于攝像頭來(lái)檢測(cè)前方環(huán)境的無(wú)人駕駛汽車(chē)。這輛車(chē)內(nèi)配備了兩個(gè)攝像頭，可以不用在路里面再埋入一些外部設(shè)備了。這是所知最早的開(kāi)始使用視覺(jué)設(shè)備進(jìn)行無(wú)人駕駛的嘗試，由此翻開(kāi)了無(wú)人駕駛新的一頁(yè)。

• 1980年代——在激勵(lì)下起步

進(jìn)入80年代，基于視覺(jué)的的無(wú)人車(chē)導(dǎo)航開(kāi)始流行。

80年代初，慕尼黑聯(lián)邦國(guó)防軍大學(xué)（Bundeswehr University Munich）的Ernst Dickmanns帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)以一輛奔馳汽車(chē)為基礎(chǔ)，研制了一輛采用視覺(jué)導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛汽車(chē)，這輛車(chē)在交通順暢的情況下達(dá)到了63Km/h的速度。隨后EUREKA公布了普羅米修斯計(jì)劃，投入7.5億歐元用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的研發(fā)，在EUREKA項(xiàng)目的資助下，成功的開(kāi)發(fā)出了多輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)原型。同一時(shí)期，美國(guó)DARPA建立了ALV計(jì)劃，與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、斯坦福大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作，利用激光雷達(dá)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)第一次實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人自主控制下的自動(dòng)駕駛，并在無(wú)人車(chē)上首次使用了便攜式計(jì)算設(shè)備，速度達(dá)到了31Km/h。

1987年HRL實(shí)驗(yàn)室展示了第一款在越野環(huán)境下基于傳感器的自主導(dǎo)航的ALV，在亂石、山坡、溝壑等地形成功以3.1Km/h的速度行駛了超過(guò)600多米。

1989年，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)率先使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)引導(dǎo)控制自動(dòng)駕駛汽車(chē)，由此發(fā)展形成了現(xiàn)代控制策略的基礎(chǔ)。

• 1990、2000年代——加速發(fā)展

1995年卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Navlab計(jì)劃，通過(guò)在車(chē)上加裝多臺(tái)便攜式計(jì)算設(shè)備、攝像頭、GPS設(shè)備，來(lái)增強(qiáng)車(chē)輛的自動(dòng)駕駛能力，在穿越國(guó)家的行程中，行駛了超過(guò)5000公里，據(jù)稱(chēng)98.2%的都是“無(wú)手”自主控制，實(shí)際上這輛車(chē)只是半自動(dòng)駕駛，因?yàn)樗皇鞘褂蒙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制車(chē)的方向，油門(mén)和剎車(chē)仍是人控制的。卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)的研究成果對(duì)于現(xiàn)在的無(wú)人駕駛技術(shù)提供了非常高的借鑒意義。

從2004年開(kāi)始DARPA舉辦了3次無(wú)人車(chē)挑戰(zhàn)賽，考驗(yàn)無(wú)人駕駛在惡劣和復(fù)雜環(huán)境下的能力，同時(shí)對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)咛峁┚揞~獎(jiǎng)勵(lì)。前兩次比賽都是在沙漠中進(jìn)行，比賽規(guī)則要求參賽的機(jī)器人只能依靠GPS來(lái)引導(dǎo)行駛，并依靠傳感器或攝像頭來(lái)繞開(kāi)天然障礙物，從而通過(guò)230公里長(zhǎng)的純天然沙漠地帶。

第一屆沒(méi)有隊(duì)伍完成任務(wù)，第二屆比賽斯坦福大學(xué)取得了冠軍，那輛車(chē)配備了攝像頭、激光測(cè)距儀、雷達(dá)遠(yuǎn)程測(cè)距、GPS還配有英特爾奔騰M處理器。第三屆比賽改為在城市中進(jìn)行，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、斯坦福大學(xué)、佐治亞理工大學(xué)奪得前三名，不過(guò)第三屆比賽結(jié)束之后，該項(xiàng)賽事沒(méi)有再次舉行。但是比賽中最先采用的一些設(shè)備與技術(shù)后來(lái)也被推廣，有些也成為必備配置，如激光測(cè)距儀，雷達(dá)測(cè)距等。

| 現(xiàn)在與未來(lái)

從00年代中期以來(lái)，無(wú)人駕駛技術(shù)開(kāi)始了飛躍式的發(fā)展。現(xiàn)在無(wú)人車(chē)做的最知名的估計(jì)要數(shù)谷歌了，而谷歌的無(wú)人駕駛技術(shù)，正是源于斯坦福大學(xué)，其無(wú)人車(chē)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人就是從斯坦福大學(xué)出來(lái)的，在無(wú)人駕駛上企業(yè)正逐步從高校研究所中接過(guò)接力棒。

除了一些大學(xué)研究機(jī)構(gòu)外，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、傳統(tǒng)的汽車(chē)廠(chǎng)商紛紛進(jìn)入無(wú)人車(chē)行業(yè)。隨著計(jì)算、算法及傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在的無(wú)人車(chē)已經(jīng)越來(lái)越智能，有的在技術(shù)上已經(jīng)基本可以做到完全脫離人來(lái)駕駛，雖然還沒(méi)有正式開(kāi)始商用，但是隨著無(wú)人駕駛發(fā)展起來(lái)的一些技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段，如自動(dòng)泊車(chē)、自動(dòng)巡航、自動(dòng)車(chē)道保持等等，這些都使駕駛更加輕松，同時(shí)也更加安全。

現(xiàn)在無(wú)人駕駛汽車(chē)的障礙除了技術(shù)方面的之外，私以為可能更多的是法律上的限制，和人們心理上對(duì)自動(dòng)駕駛的擔(dān)心與恐懼，不過(guò)相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步提高和完善，以及隨著人們接受能力的提高，這些問(wèn)題都將解決。這次可能不會(huì)等太久，Bel Geddes們“人類(lèi)應(yīng)該從駕駛中脫離出來(lái)”的愿望真的就要實(shí)現(xiàn)了，雖然不是按照他們想的那種方式。

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