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苏奎:无人驾驶需要5G“临门一脚”

2019-03-13 08:33:26

【在今年全国两会上,多位IT企业负责人不约而同都提到了“无人驾驶”与5G。雷军表示,5G技术能满足机器类通信、大规模通信、关键性任务通信对网络速率、稳定性和时延的高要求,尤其与车联网、无人驾驶等产业深度融合。李彦宏则称今年就将在长沙开始商业化的试运营,乘客可以打到无人车。

无人驾驶到底离我们有多远,在5G渐渐铺开的过程中,怎样的“无人驾驶”能更快商业化?交通与互联网研究专家苏奎基于目前的技术水平,分析了近期可行的发展路径。】

达芬奇难题

1478年,达·芬奇设计了点燃现代机动车发明灵感之火的“达·芬奇自驱车”,但他的天才设计只能束之高阁,一直到323年后(1801年),英国发明家特里维西克,才制造出了全世界第一辆可载人高压蒸汽机车——“喷烟魔鬼”。这就是所谓的达芬奇难题,发明家设计出了一种在理论上可行,超越时代的伟大产品,但由于关键技术或者材料的约束,却无法实际制造出来。

《阿特兰提科斯法则》手稿第812页绘制的机械车设计草图(本文图片均由作者收集,下同)

自动驾驶,在很大程度上也是一个达芬奇难题。自动驾驶的设想已经提出并摸索了近百年了,却始终没有能够真正驶上大街,即使是今天,无人驾驶的最后实现仍然没有时间表。

1925年在纽约测试的远程驾驶汽车

美国陆军电气工程师弗朗西斯(Francis P.Houdina)创立的无线电设备公司发明了无线电远程汽车驾驶系统,并将其加装到一辆1926 Chandler汽车上。1925年夏天,这辆经过改装的Chandler老爷车沿着纽约的百老汇大街行驶,“远程驾驶员”则在紧随其后的汽车上。

但遗憾的是,因为技术并不成熟,在纽约最繁忙的道路上的测试意外不断,远称不上成功。这辆车从百老汇一直行驶到第五大道,途中险情连连,甚至与载有摄影师的专车和消防车发生了碰撞,尽管警察要求其暂停测试,但倔强的工程师又在中央公园路进行了测试。

饶是如此,还是在当时引起了巨大的轰动,这辆远程驾驶车被称为“美国奇迹”,《纽约时报》等媒体在报道中也将无人驾驶车称为“幽灵车”(phantom)。

然而,由于发明的商用价值和技术成熟度等,这项发明并没有能够继续下去,这是一个提前太多的早产儿。不过,经过了90多年的沉寂,这个伟大的设想今天可能很快就要向世界显示出它的价值。

1925年《纽约时报》报道远程驾驶测试

自动驾驶快来了吗

加州车辆管理局(DMV)2月13日发布了《2018年自动驾驶接管报告》。人工接管自动驾驶车辆的平均间隔里程是自动驾驶技术成熟度的关键指标,也就是说这份报告将所涉48家自动驾驶公司技术实力集中在了暴露公众面前。世界上主要的自动驾驶公司几乎齐聚于此,实际上也是各国自动驾驶发展水平的比拼。

毫无悬念,谷歌系Waymo仍然排名第一且遥遥领先,通用旗下Cruise紧随其后, Zoox则排名第三,但人工接管平均间隔里程的成绩分别只有Waymo的47%和17%。华人自动驾驶玩家Nuro、Pony.ai(小马智行)、百度和Weride(文远知行),分别位列第四、第五、第七和第九,应该说总体成绩相当不错。Uber倒数第一、苹果倒数第二,确实令人意外。

Waymo的测试车辆平均每跑17847公里才需要人工接管一次,这已经超过了绝大多数私家车一年的行驶里程(北京约13000公里),也就是说对于一辆北京的私家车,平均行驶16个月才需要人工接管一次,达到了这样的技术水平,确实令人欣欣鼓舞,照理我们应该也有充分的理由相信自动驾驶离应用很近很近了。

然而,这些数据并非事实的全部。

Waymo早在2017年4月就推出了Early Rider试乘计划,向经过注册审核的用户开放试用,在APP上下单,即可叫一辆Waymo的自动驾驶车前来,但Waymo却与试乘用户签署了保密协议,要求不得向外透露车辆运行情况。可以合理推测,自动驾驶技术距离公众的期待还有不少距离,使得即使Waymo这样的头部企业也要故作神秘,不敢完全向公众呈现自动驾驶的细节。

2018年2月20日,亚利桑那州交通部门批准了Waymo公司的网约车许可,由此Waymo成为全世界第一个获准开展网约车正式运营的自动驾驶公司。十个月后(12月5日),Waymo公司终于正式推出自动驾驶网约车商业服务——Waymo One,也就是说不再是测试,尽管仍保留了车内安全员且乘客仍限制在此前的数百名试乘用户,开始正式运营并收费了。

然而,据媒体对用户的私下调查,Waymo的自动驾驶网约服务还远达不到人类驾驶员的交通适应能力,仍需要安全员不时干预,与报告所显示的无接管驾驶能力(人工接管间隔里程高达17847公里)并不完全相符,甚至相差甚远。

加州车管局将人工接管定义为两种情形,即面临紧急安全风险和自动驾驶系统失败而发生的人工主动紧急接管。加州车管局在答复记者对数据的疑问时,曾称车管局只负责审核报告的完整性,数据的真实性并没有经过第三方审核。实际上,各公司报告的人工接管数据并不是真实发生的人工接管数据,而是按照自己理解,统计所谓符合加州车管局标准的人工接管(qualifying disengagement)次数。

更重要的是,不同公司测试环境可能差异很大(如测试路段交通环境复杂程度的差异),而公布的数据并没有路段分级统计,再加上各公司对于数据公开有不同的目的(如有的公司需要给投资人看靓丽的数据)。可想而知,这样的数据可以参考,完全依靠这些指标来判断自动驾驶技术的发展水平恐怕就是很傻很天真了,不同公司之间的对比更不能当真。换句话说,“垫底”的苹果公司或许也是更诚实的公司,毕竟不差钱的苹果不需要找风险投资人。

2018年11月13日,Waymo公司CEO克拉富西克(John Krafcik)在华尔街日报组织的加州拉古纳海滩论坛上表示,他不认为无人驾驶汽车能够达到在任何时间和任何环境下使用,自动驾驶技术总是有一些局限,(完全无人驾驶)真的很难很难。他甚至预言,自动驾驶的广泛使用还需要数十年。相比那些精确的数字,克拉富西克的发言或许更值得信赖。

Waymo公司 CEO 克拉富西克(右)在论坛上接受采访

作为自动驾驶业内顶级企业的负责人,其相对悲观的言论有些出人意料,毕竟他在一年前的言论还记忆犹新。2017年10月30日,克拉富西克彼时极为乐观地表示,无人驾驶车辆将比许多人预计的时间更早出现在大街和公路上。我们已经很近了,尽管还不能给出一个确切的日期,请大家耐心等待(stay tuned)。

自动驾驶业内这样的豪言壮语不时见诸媒体,无人驾驶车辆即将进入我们的日常生活的言论更是比比皆是。通用汽车的女CEO巴拉(Mary Barra)更是信心满满,称无人驾驶汽车距离我们的时间不是以年来计算,而是季度。“钢铁侠”马斯克先生在特斯拉2018年Q4的财报发布会上,更敢放言,其称特斯拉的Autopilot系统将会在2019年底,具备“完全”自动驾驶能力。

事实上,克拉富西克的观点并不孤单。自动驾驶行业还存在一个并不广为人知的派别——远程驾驶,其存在的前提就是认为无人驾驶在可见的将来并不能完全实现,自动驾驶,特别是专业运输行业的自动驾驶需要远程驾驶技术来处理自动驾驶系统不能识别的极端情况(edge case),只有在远程驾驶系统的安全支持下,自动驾驶才能实际投入应用。

幽灵汽车

2017年,有着丰富游戏行业经验的犹太人沙伊(Shai Magzimof),源于93年前的灵感,在美国硅谷创建了“幽灵汽车”(Phantom Auto)公司。这家自动驾驶初创公司并没有如众多的同行那样,将重兵投入到高度自动驾驶技术(即国际公认的美国汽车工程师学会定义的第四级别自动驾驶技术,也称为L4),反而是另辟蹊径,重点开发远程驾驶技术。

但远程驾驶本身却并不是其目标,其真正的目标是通过远程驾驶解决“极端情况”,为自动驾驶车辆提供远程驾驶支持服务(TAAS, teleoperation-as-a-service),通过远程驾驶技术促使无人驾驶技术(即不需要人工驾驶员进行干预,可以实现完全自动驾驶的第五级自动驾驶技术L5)尽快商用。

换句话说,远程驾驶是无人驾驶的人工远程备份,通过远程技术将车辆变成了无人驾驶,相当于将高度自动驾驶(L4)技术升级为完全自动驾驶(L5)。

幽灵汽车的远程驾驶操作台

持有类似理念的当然远不止幽灵汽车,硅谷仍然集中了最多开发远程驾驶的初创公司。同样是2017年成立于硅谷的另外一家初创企业——Scotty Lab,也正在开发相同的技术。2018年3月,谷歌旗下的投资基金(Gradient Ventures)在其新一轮种子融资中榜上有名。目前,Scotty Lab的第一个合作伙伴就是致力于开发自动驾驶出租车的另一家硅谷自动驾驶企业Voyage。

2016年成立的另外一家硅谷企业——Starsky Robotics ,则是专注于重型卡车行业的远程驾驶技术研发。2018年2月,这家卡车自动驾驶公司在行业内率先在公共道路上实现完全无人驾驶测试,而远程驾驶员(安全员)却在100英里外的控制中心。其理念是远程驾驶解决货运行业进出高速公路的开始一英里和最后一英里,中间部分则是L4级别的自动驾驶,把人真正从驾驶现场解放出来。

据美国联邦运输部公布的13份企业自愿安全评估报告,有4家企业将远程驾驶明确作为其重要安全保障措施,并在其安全报告中详细描述了远程驾驶的应用场景和模式。其中就包括2大自动驾驶明星公司,2019年2月11日才获得软银旗下愿景基金9.4亿美元融资,估值高达27亿美元,专注于物流配送无人驾驶的Nuro公司,以及2018年7月获得5亿美元融资,估值32亿美元,并在年底成为加州第一家获得自动驾驶网约车测试许可的Zoox公司均位列其中。华人是其中的重要玩家,4家公司中,Nuro和Autox的主要创始人都是华人。

除了美国硅谷之外,以色列特拉维夫也是自动驾驶的圣地。除了幽灵汽车的研发中心在特拉维夫外,由原微软公司高管2018年创立的另一家专门开发远程驾驶初创企业——Ottopia也在特拉维夫。

欧洲也有类似企业。受德国宝马公司委托,位于德国慕尼黑的软件企业Objective Software同样在开发远程驾驶技术。在2017年沃达丰创新日期间,Objective Software公司在杜塞尔多夫演示了利用沃达丰的无线网络以30公里的时速远程驾驶一辆宝马3系车。在商用车领域,瑞典商用车制造企业——斯堪尼亚与电信设备企业爱立信早在2016年5月就开始合作开展远程公交车驾驶测试。

斯堪尼亚与爱立信合作开展的公交车远程驾驶测试图

另外一个汽车大国日本也没有缺席远程驾驶,涉足远程驾驶的企业也不少。在2017年初的拉斯维加斯消费电子展会上,日产公司宣布了其远程驾驶方案(Seamless Autonomous Mobility),SAM由日产公司和美国航天局共同开发。

2017年6月,由日本经济产业省等牵头,产业技术综合研究所、雅马哈发动机、日立制作所等单位合作在冲绳县北谷町开始了日本首次远程驾驶公共道路测试。2019年2月,爱知县政府又进行了使用5G移动通信技术的无人(远程)驾驶车辆的公路测试,据当地官员说,5G系统能够使车辆能够以更高的速度安全行驶。

日本媒体报道远程驾驶测试

自动驾驶政策不能没有远程驾驶

自动驾驶可谓是举世皆知,而远程驾驶确实稍显冷门,幽灵汽车甚至在加州也遭遇过测试是否违法的尴尬。2018年4月24日,幽灵汽车公司CEO沙伊在推特上宣布该公司第一个在硅谷测试无人驾驶汽车。尽管幽灵汽车在2017年12月就获得了加州自动驾驶测试许可,但获得的许可是有车内安全员的自动驾驶测试许可,并非无人驾驶测试许可。事实上,迄今为止,仍然只有Waymo获得了加州无人驾驶测试的许可,幽灵汽车如此高调官宣似乎是在挑衅监管机构。

但幽灵汽车认为这不是自动驾驶测试,更不是无人自动驾驶测试,车辆行驶的每一英寸的操作都是远程人工驾驶员所为。测试之前,公司甚至咨询了州有关议员。但一些消费者保护和安全倡导组织则认为其远程驾驶测试没有获得无人测试许可,违反了加州有关自动驾驶车辆测试应该在车上配置安全员的规定,对公众构成安全危险,应该立即叫停。

然而,加州自动驾驶监管机构——加州车辆管理局(DMV)在研究后认为自动驾驶是指车辆安装的人工智能系统自主驾驶而无需人工操作,单纯的远程驾驶测试不属于自动驾驶的范畴。

事实上,远程驾驶在监管上并非空白,一些监管机构已经发现了远程驾驶的价值,并制定了远程驾驶有关监管规定,自动驾驶的监管政策不能没有远程驾驶。

日本在2017年6月颁布了无人驾驶(远程监控)测试管理规定,这是全世界第一个明确允许通过远程控制确保无人驾驶测试安全的监管规定。

而影响最大的则是世界上自动驾驶技术研发企业最为集中的美国加州。2018年3月1日,加州车辆管理局颁布了新的自动驾驶管理办法,其中最引人注目的就是开放有关完全无人驾驶车辆(也就是允许测试车辆内没有现场安全员),而批准完全无人驾驶测试的关键条件就是要求测试企业要有远程控制能力,以处理应急情况和与现场执法人员远程沟通。

2018年6月,广州发布的自动驾驶测试指导意见中则明确将“远程测试”作为一个单独的测试类别。

2019年2月7日,英国交通部公布了最新一版的自动驾驶测试指导意见,将2015年版要求的车内配备安全员的要求改为了可以远程配置安全员,也就是说允许在远程驾驶模式的保障下开展无人驾驶测试,沿用了加州的监管模式。更值得注意的是,2018年英国议会已经开始修订有关的公路法律,将率先正式允许在停车场使用远程控制技术。

智能网联汽车是未来交通革命

2018年4月3日,工业和信息化部、公安部、交通运输部联合发布了《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,可以说中国的自动驾驶测试有了正式的国家级管理办法。按照文件的官方解读,智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(人、车、路、云端等,也就是所谓的V2X)智能信息交换、共享,具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能,可实现安全、高效、舒适、节能行驶,并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

2018年10月4日,美国交通部发布了最新的自动驾驶汽车指南3.0版,从文件名称可见使用了“自动驾驶汽车”(Automated Vehicle)这个概念。直至目前,全世界几乎所有的已经发布的自动驾驶法规或监管办法都没有“智能网联”这样的正式称呼。

可以说借这个文件,“智能网联”也成为了中国自动驾驶技术发展的独特路径宣示,即中国要发展的是“智能网联”的自动驾驶汽车交通,有云端控制中心的信息支援、有道路基础设施的配合(如标识、信号的电子化等)、有道路其他车辆的交互的全新道路交通系统,而不是仅仅发展独立的车辆智能化的自动驾驶技术。

简单地说,中国要重新定义整个道路交通系统,是对现有道路交通的革命,其他国家主要还是想制造出更聪明的汽车。显然,“智能网联”是一个更加雄心勃勃地计划,这样的设想确实激动人心,“自动驾驶”与之相比,简直就是燕雀与鸿鹄之喻的现实版。

美国交通部发布的最新自动驾驶政策指南封面

远程驾驶需要5G临门一脚

然而,如果车辆依赖车路协同基础设施才能正常行驶,这样的智能网联汽车就不能算是完全自动驾驶(L5),只能称为有条件的高度自动驾驶(L4)。这是因为支持自动驾驶汽车的基础设施的覆盖是有限的,更重要的是,即使完全建立起来了,道路基础设施建设和维护的分散性,使得维护并保证如此庞大的基础设施始终可靠运行,几乎是不可能完成的任务。

早在1939年,通用汽车就提出了智能道路的概念,将自动驾驶的尽快应用寄托在V2X或者说网联化恐怕会是重复历史的失望。网联化或者V2X可以使自动驾驶技术更加有效,但不能决定自动驾驶技术的本身的有效性。

此外,车路协同所产生的安全风险恐怕也需要同样多的时间研究解决。在2019年3月上旬美国物理学会波士顿会议上,乔治亚理工大学的一名博士研究员韦陀(Skanda Vivek)报告了其模拟纽约自动网联车辆被黑客劫持的情形,如果有10-20%的车辆遭遇到有组织的网络非法侵入,高峰期纽约交通将陷入瘫痪,城市50%以上的区域将完全不可达。

车路协同的基础设施接入点数量巨大、没有更多的物理安全保护,当自动驾驶车辆越依赖车路协同设施,这样的风险就越高。每一辆自动驾驶汽车都是一个有巨大能量的机器人,难以想象有数十万个,甚至数百万个在城市大街小巷穿行的机器人被有不良动机的组织操纵而产生多大级别的安全风险!

2018年9月20日,阿里巴巴集团在2018杭州云栖大会上宣布成立“2038超级联盟”,利用车路协同技术,协同产业力量共同落地“智能高速公路”。据说,命名为“2038”就是指预计2038年可以实现车路协同。

对于研发自动驾驶的初创企业来说,没有实际商用,就没有造血功能,进一步的技术研发、产品生产也就无法长期维持,投资人的耐心也是有限的,自动驾驶需要尽快商用。即使熬到2038年真的能够实现,阿里有资本可以等,那时还有多少其他自动驾驶初创企业能存在呢?

从用户的角度来看,智能网联汽车确实美好。对于私家车而言,无人驾驶是增加了成本,在没有实现之前,个人消费者可以继续等待。Waymo公司将自动驾驶的应用划分为4个领域:网约车(出租车)、卡车(物流)、最后一公里城市客运服务和私人小汽车,显然,私人小汽车也被Waymo公司排到了最后。

但对于专业运输企业来说,驾驶员短缺正在逐步压垮这个行业,几乎每个大城市都严重缺乏公交驾驶员,很多出租车因为招不到驾驶员只能行驶半天,在一些发达国家,出租车驾驶员甚至已经成为了老年人的职业。据克拉富西克介绍,美国卡车业当前驾驶员缺口达5万人,未来几年内缺口将高达27.5万。

此外,自动驾驶在经济上对运输企业有很强的吸引力,在运输行业的成本构成中,驾驶员的成本普遍在40-60%,无人驾驶将使得运输成本大幅度下降。换句话说,专业运输企业需要用机器人来代替人,希望尽快能够使用无人驾驶技术,而不是L4级别的自动驾驶技术。

远程驾驶将使得L4级别的有条件高度自动驾驶实用成为现实可能,但5G技术的应用将至关重要。

事实上,在4G甚至3G环境下,考虑到通讯延时的风险,以幽灵汽车为代表的硅谷公司将测试时速都控制在30公里以内,这也是远程驾驶最为人诟病的痛点:通讯延时导致安全风险。在通讯的制约因素没有消除之前,远程驾驶不能保障自动驾驶汽车的安全运行,只有5G通讯的低延时和高带宽可以使得远程驾驶技术更加可靠。

2月25日,高通公司在巴塞罗那世界通讯大会上宣布了下一代智能网联汽车的汽车无线解决方案——高通骁龙汽车平台(Snapdragon Automotive 5G Platform),骁龙汽车5G平台可支持包括双卡双待(DSDA)、车道级导航准确度的精确定位、千兆级云端连接、车到车(V2V)以及车到路边基础设施(V2I)通信安全,其中还包括了自动驾驶车辆远程操作支持,并计划在2021年用于量产车。

华为公司3天前发布的《5G时代十大应用场景白皮书》中给出的具体指标更加令人振奋,当E2E延时控制在10ms以内时,在时速90公里下远程驾驶紧急制动所产生的刹车距离不超过25厘米,这样的速度已经可以满足运输行业的需求。

可以预计,在5G技术和应用成为国际政治和经济竞争的重要变量后,华为公司作为世界5G技术的领头羊成为中美竞争的一个焦点,中国5G的部署应该会加快。5G使得远程驾驶技术成为可能,而远程驾驶技术将弥补自动驾驶技术和设施的不足,使得自动驾驶成为可以实际应用的技术。自动驾驶只有将驾驶员移出汽车对于运输行业才有真正的商业价值,将汽车驾驶员从1变为0是发展自动驾驶的目标。

然而,我们并不是只有1和0两种选择,1和0之间的数都可能是我们的选择。或许不完美,但对于运营企业来说,具有成本优势的成熟技术就是好的技术,就是值得应用的技术。如果远程驾驶能将1变为0.2,这不仅是巨大的技术进步,更将彻底改变这个行业。

运输行业之难就在流动、分散的驾驶员管理,远程驾驶使得运输行业与制造行业的自动化生产车间管理几乎没有多大区别,运输行业将因此而改变。运输行业的无人驾驶将可以很快到来,这是产业链共同的需求,乐观地说,5-10年或许都是可能的,但无人驾驶的商用绕不开远程驾驶,5G则会是临门一脚。

本文系观察者网独家稿件,未经授权,不得转载。

苏奎

苏奎

广州交通与互联网研究专家

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来源:观察者网 | 责任编辑:陈轩甫
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