首页 > 自动驾驶 > 正文

自动驾驶汽车是“所有人工智能应用之母”,自动驾驶技术开启汽车新时代

2018-02-01 08:49:01·  来源:Lawrence D Burns SAEInternatio
   
自动驾驶技术将会给汽车行业带来深刻的影响,并为更多人带来前所未有的移动出行便利。 -by Lawrence D. Burns自动驾驶汽车为所有人工智能应用之母。 - by Tim Cook, CEO of Apple技术试金石:2007 年 DARPA 挑战赛卡耐基梅隆大学获奖作品
自动驾驶技术将会给汽车行业带来深刻的影响,并为更多人带来前所未有的移动出行便利。 - by Lawrence D. Burns

自动驾驶汽车为“所有人工智能应用之母”。 - by Tim Cook, CEO of Apple

自动驾驶技术
技术试金石:2007 年 DARPA 挑战赛卡耐基梅隆大学获奖作品“Boss”的传感器阵列(如图所示)反映了自动驾驶技术在过去十年中取得的进步。

十年前,我在担任通用汽车(General Motors) 研发和战略规划副总裁时,曾见证了卡耐基梅隆大学的Tartan 团队在2007 年 DARPA 城市挑战赛中获得冠军。DARPA的主办方是美国国防部,是一项专门为了验证自动驾驶汽车可行性而设立的专项比赛。作为 Tartan 团队的主要赞助商,团队赢得了比赛肯定让人非常高兴,但更令我兴奋的是无人驾驶汽车蕴含的无穷潜力。

短短十年后的今天,汽车给人们带来的自由和独立属性正在经历重新定义,速度之快完全超出了我和很多同僚的预想。这种新型“自动化”技术能够以更低的成本,为更多的人提供更安全、更便捷的移动出行体验,并给汽车行业带来深刻变革。

通俗点讲,如果您有车,就可以随时随地想去哪儿就去哪儿,但同时也必须接受因此产生的一系列麻烦。比如,您首先必须支付购车费用,还得花钱买保险;其次,您还必须自己开车、加油、清洁、保养车辆,而且有时还会堵在路上什么事也做不了。不过,随着自动驾驶汽车的出现,这种情况将得到极大改观。

城市共享交通服务
专为城市共享交通服务量身定制的无人驾驶电动汽车可以显着降低用户的出行费用和时间成本,并同时提供更安全、更便捷的出行体验。

4 万亿美元的颠覆性技术

一个多世纪以来,汽车厂商总是理所当然地认为,车肯定是人来开、内燃发动机来驱动,且主要属于个人所有的。如今,随着创新技术和新型商业模式的不断融合,这些人们认为“理所应当”的理念已经开始动摇。DARPA 挑战赛后不久,一系列非同寻常的事件,都正在为汽车革命的到来拉开序幕。谷歌 (Google) 召集了一批全球最优秀的工程人才,正式启动自动驾驶汽车项目;后起之秀特斯拉(Tesla) 也在 2008 年成功推出首款电动跑车Roadster,向世人展示了锂离子电池在高性能电动汽车中的惊人表现。

此后不久,优步 (Uber)、Lyft 等一系列创业公司瞅准驾乘分享市场的无限机遇,开始逐步改变人们“自己买车”的汽车拥有模式。

值得一提的是,相比前途一片光明的驾乘分享市场,汽车行业却遭遇了史上最黑暗的时期。当时通用汽车(General Motors) 和克莱斯勒 (Chrysler) 纷纷处于破产边缘,其他厂商也处境艰危。一颗移动出行的革命种子就是在这样的环境之下,在传统汽车行业之外悄然生根发芽。那时的交通运输领域聚集了一大批新玩家,这些公司虽然没有汽车相关经验,但却都对数字技术有着深刻认识,更对为人们创造新型交通体验充满热情,而非单纯只想设计吸引人的汽车。

从 Tartan 团队的雪佛兰 “Boss”越过终点线,至今不过短短 10 年,作为一种新型交通运输服务的载体,自动驾驶电动车已然蓄势待发,昂首迎接汽车新时代的到来。这种转型将为用户的交通出行提供更多自由,更有潜力从更加广泛的意义改变用户的生活方式。单独来看,行业中的每一项突破都值得歌颂千篇,但只有当这些新兴技术紧密结合在一起时,交通运输领域才能真正取得前所未有的高度自由。

新时代的到来将给我们带来意义深远的成本效益。在我同事Bill Jordan 所在团队的支持下,我通过哥伦比亚大学 Jeff Sachs 地球研究所 (Earth Institute) 提供的资金支持,主持了一项研究工作,首次揭示了这种自动驾驶技术蕴藏的惊人成本效益。研究结果显示,专为美国城市驾乘分享服务量身定制的无人驾驶电动汽车,甚至可以将传统汽车的行程费用和时间成本降低80%(从每英里 1.5 美元至0.25 美元),并同时提供更安全、更便捷的移动出行体验。

目前,美国民众一年的总驾驶里程大约在3 万亿英里左右,按照我们刚刚的研究结果计算,自动驾驶汽车每年可以为美国节省 4 万亿美元的交通出行支出!整个道路交通“生态系统”也将随之被颠覆。

哥伦比亚大学的研究还认为,传统内燃机车辆(具有由人类驾驶、内燃机驱动、为个人所有等特点)存在巨大浪费,新时代的汽车必须有力控制这部分被浪费的成本,这也是实现可持续发展交通系统的关键。

汽车的新时代
汽车的新时代将由共享和私人汽车服务两部分组成。

与出售车辆、汽油和保险的传统业务不同,“交通运输服务” (Transportation as a Service / TaaS) 向消费者出售的是里程、行程和体验。这种新型服务的主要目标包括为消费者提供令人满意的乘坐体验、优化单位里程的总成本及满足特殊人群的出行要求等,也因此给车辆的设计提出了新的要求。TaaS车辆将逐步演化为“终极驾乘机器”,这些车辆采用设计更加简洁的电动传动系统,而且因为采用了自动驾驶技术,所以并不需要方向盘、立柱、刹车、油门踏板及仪表盘等传统部件。因此,TaaS汽车的零部件总数将远远少于传统内燃机车型。

正因如此,这种汽车的重量明显更轻,更加适合电动驱动系统,而且能效也得到了明显提升。此外,这些自动驾驶电动车还可以针对不同的行程类型进行专门定制,尤其适合美国交通运输系统中非常普遍的单人或双人出行行程(占 80%)。

汽车的新时代由私人专用和多人共享交通服务组成。其中,共享交通服务指消费者可直接在个人设备上叫车,以满足个人出行需求,而一辆无人驾驶汽车将在用户叫车后的几分钟内上门,并将乘客送达指定目的地。接着这辆车将转而继续完成其他任务,为更多乘客提供服务。

个人的TaaS服务体验与目前的汽车拥有模式更加接近,从本质上相当于用户订购了一种汽车服务,可在用户不使用汽车时自动完成停车、加油、保养等任务。您可以将爱车想象成一位私人管家,不仅可以随时满足您的出行要求,而且还可按照您的派遣完成其他任务,比如跑个腿、办点事或者接送您的家人和朋友等。


一个世纪以来的首次革命性转变。

自动驾驶汽车可以将送货和送人的需求结合起来,共享运输服务可以使用接送乘客的设备(包括车辆、加油设施和保养服务)同时完成取送货任务,从而扩大网络的覆盖面,并提高车队和基础设施的利用率。专用TaaS服务则允许您派车去商店或配送中心提货,从而免去您亲自购物的周折。

正如今天的新车销售也取决于二手车销售一样,专用和共享运输服务也是相互依赖的。当您准备私人购买一辆新车时,就可以将现在的旧车送至共享服务车队中,出售这辆车的剩余使用年限。

这种机制的经济效益十分可观。今天,绝大多数汽车厂商售出一辆汽车的平均净利润在 1,000 到 5,000 美元之间。相比之下,一辆剩余里程数为30 万英里的TaaS车辆哪怕每英里仅赚 0.10 美元,也可以获得3 万美元的收益。按照我们的刚刚的计算,TaaS车辆可以将车辆出行的单位成本降低80%,因此每英里赚 0.1 美元肯定没有任何问题。

虽然原型车的价格不菲,但与人类驾驶员的成本相比,TaaS汽车自动驾驶系统的成本非常具有优势。假设随着技术的不断成熟和规模经济逐步凸显,传感器、处理器和促动器的成本将降至10,000 美元以内,且可以行驶30 万英里。这意味着您“雇佣”这位“虚拟司机”仅需支付每英里 0.03 美元的费用,还不到美国驾驶员最低工资(每小时 7.5 美元)的十分之一。

此外,自动驾驶汽车完全不再需要方向盘、油门、刹车等零部件,因此成本可能会更低。

自动驾驶技术对长途卡车的意义,与轻型车辆和小货车同样重要。一位长途货运司机平均每英里可以挣0.50 美元。然而,自动驾驶卡车可以节省的成本远不止驾驶员的劳务费。首先,由于车辆不再需要人类驾驶员,因此挡风车窗、门、座椅、驾驶员控制、HVAC 和休息室等零部件都不再必要了。全部算下来,这些零部件的成本要高于为实现自动驾驶技术而新增的传感器、处理器和促动器成本。

此外,无人驾驶卡车可以每天24小时连续工作,而根据相关安全法规,人类驾驶员每天仅能驾驶11 小时。通过我的简单计算,与传统货运卡车相比,自动驾驶卡车的运输成本可以下降 50% 左右,这意味着生产力的大幅提升,也将为电子商务的发展带来巨大契机。

目前,自动驾驶汽车面临的最大风险是需要较长时间部署,才能全部发挥车辆具备的安全优势。据WHO世界卫生组织 估计,全球每年大约有130 万人死于交通事故。交通安全专家则认为,自动驾驶和互联汽车可以有效避免其中 90% 的事故发生。这意味着,只要我们能够早日充分利用自动驾驶和互联汽车的全部潜力,每提前1天,即可多挽救超过 3,000 个生命!



2011 款EN-V 自主驾驶概念车:这款概念车的设计完全摆脱了现今安全法规、驾驶员需求和内燃机动力系统对车辆外形的限制。

对设计师和工程师的影响

苹果公司首席执行官蒂姆·库克(Tim Cook)称自动驾驶汽车为“所有人工智能应用之母”,这其实透露了一个信息,即未来交通运输领域的竞争将与以往大不相同。未来真正让一家汽车公司脱颖而出的技术,将出现在机器学习、传感器融合、感知技术、大数据、高级分析、精密模拟、网络安全、全面客户体验设计和运输服务运营等领域。

这简直与汽车厂商当下的专长相去甚远, 他们更在行的,是如何帮助人类更好地驾驶汽车、如何开发高效低排的燃烧动力系统、如何采用先进工艺进行车辆制造,以及如何通过特许经销商个人消费者推销出售车辆。

自动驾驶车辆时代的到来,还可以帮我们免除亲自驾车、找停车位和加油加气的麻烦,可以帮我们接送小孩,并在我们老到无法自己开车时仍保留一定的独立性。而且,我们完全不必对自动驾驶汽车的“驾驶技术”有任何怀疑。此外,这还可以让我们的子孙后代不再被今天汽车运输系统造成的巨大的不可持续性浪费所困扰。

如果您是一名心态开明的汽车设计师或工程师,那必定会因为生在这样一个全新的汽车时代而备受鼓舞。这个时代允许您完全摆脱当下安全法规、驾驶员需求和 ICE 动力系统给外形设计带来的局限,充分发挥您的无穷想象力和全部潜能。您的工作将是为用户提供最出色的完整交通运输体验,而非简单的汽车。在我主管通用研发的12 年中,公司 CEO Rick Wagoner 总是留给我足够的自由。也正是在这样的环境下,我们才能联手公司的设计和工程师团队,打造了一批非常领先的概念车型,比如基于汽车“新DNA”的 AUTOnomy和 EN-V。当时的工作简直让我每一秒都热血沸腾。

虽然我相信激动人心的汽车新时代必将到来,但却无法准确预测这种“转折”出现的契机和具体时间。如今,受到相关利益驱使,一些汽车行业参与者一定会殊死抵制变革的到来,力度之大,甚至足以影响我们前进的步伐。但与此同时,一些拥有雄厚资金和尖端技术的新型参与者,则有可能加速变革的发生。

可以肯定的是,要真正实现这样的未来并不容易。一些活在当下、拥抱未来的人会对新时代的到来兴奋不已,而一些犹豫不决、执迷过去的人则可能感到惊恐万分。这段旅程属于那些勇于接受现实、深刻理解数字技术无穷潜力、致力于优化交通运输体验,并且有能力实现交通服务无缝运行的人。我们的目标只有一个,那就是开创一个崭新的汽车时代,为所有人带来前所未有的移动出行便利。 

作者:Lawrence D. Burns
来源:SAE《汽车工程》杂志 - 自动驾驶汽车增刊(季刊)

Lawrence D. Burns 博士长期在移动出行、物流、制造、能源和创新方面,为各个机构提供专业咨询服务,目前的客户包括Waymo、Peloton Technology 及 Kitson&Partners等。Burns 博士在 1998 年到 2009 年间曾担任通用汽车公司的研发和战略规划副总裁,并在2010 年至 2016 年担任密歇根大学工程实践教授、哥伦比亚大学可持续移动出行项目主任及多家大型公司的顾问。此外,Burns博士与 ChristopherShulgan共著的新书《自动化:无人驾驶汽车的出现—及其将如何重塑我们的世界》(Autonomy: The Quest To Build The Driverless Car—And How It Will Reshape Our World)也即将在 2018 年在Ecco/HarperCollins出版社正式出版。