科技人工智能論文(2)
科技人工智能論文篇二
人工智能在汽車(chē)駕駛技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展綜述
【摘 要】近些年來(lái)，汽車(chē)與人工智能的結(jié)合愈加契合，汽車(chē)在智能駕駛方面體現(xiàn)出的便利更加顯著。車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)一步為智能駕駛的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。無(wú)人駕駛和腦控汽車(chē)，兩種智能駕駛方式的研究實(shí)踐為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展提供了兩條不同的道路。文章簡(jiǎn)要介紹了智能汽車(chē)駕駛的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)智能汽車(chē)駕駛技術(shù)的發(fā)展前景做了一個(gè)符合實(shí)際的展望。
【關(guān)鍵詞】無(wú)人駕駛 腦控汽車(chē) 發(fā)展前景
1 前言
近些年，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)駕駛已經(jīng)是現(xiàn)代人需要掌握的基本技能之一，在其拓展普及的同時(shí)，安全駕駛成為了現(xiàn)代社會(huì)最關(guān)注的焦點(diǎn)之一。所謂的安全駕駛就是要杜絕在汽車(chē)駕駛過(guò)程中存在安全隱患的行為，其中不安全駕駛包括：酒后駕駛、超速行駛、疲勞駕駛[1]、大燈晃眼、闖紅黃燈、違法超車(chē)、急停急剎、隨意變道、駕駛打電話、不系安全帶等容易致使事故發(fā)生的行為。汽車(chē)所帶來(lái)的安全問(wèn)題多數(shù)出自駕駛司機(jī)的個(gè)人行為和個(gè)人原因，因此以人工智能輔助或者替代駕駛者駕駛汽車(chē)成為了汽車(chē)智能駕駛技術(shù)研究的主要趨勢(shì)。
2 無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 國(guó)外駕駛汽車(chē)的研發(fā)狀況
從上世紀(jì)開(kāi)始國(guó)外就開(kāi)始進(jìn)行了無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究[2][3]。所謂無(wú)人駕駛，是通過(guò)為車(chē)輛裝配多種感應(yīng)設(shè)備，包括車(chē)載傳感器、GPS和攝像頭等，配合車(chē)內(nèi)的智能軟件，如自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)等實(shí)現(xiàn)脫離駕駛員的自動(dòng)駕駛汽車(chē)[4]。國(guó)外著名汽車(chē)企業(yè)及IT行業(yè)巨頭谷歌都競(jìng)相亮相其在無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)研究的成果。截至目前，谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)已問(wèn)世6年多，這期間發(fā)生了14起事故，僅一次造成人員受傷[5];德國(guó)梅賽德斯奔馳的無(wú)人駕駛卡車(chē)在德國(guó)的Autobahn8公路上已經(jīng)啟動(dòng)了上路測(cè)試，這是量產(chǎn)版自動(dòng)駕駛卡車(chē)首次在高速公路上進(jìn)行行駛;據(jù)英國(guó)《每日電訊報(bào)》15年2月11日消息，奧迪方面確認(rèn)其首款采用無(wú)人駕駛技術(shù)的車(chē)型將于2017年上市。另外各大汽車(chē)制造商以及相關(guān)科技巨頭表示無(wú)人汽車(chē)在2020年可以推出商用。美國(guó)內(nèi)華達(dá)、加利福尼亞、佛羅里達(dá)及密歇根州為谷歌、奧迪等正在開(kāi)發(fā)的無(wú)人駕駛車(chē)發(fā)放了公路試驗(yàn)牌照。這表明了一點(diǎn)：使用人工智能替代駕駛員來(lái)駕駛汽車(chē)被各大發(fā)達(dá)國(guó)家與科技巨頭認(rèn)可。這是因?yàn)闊o(wú)人駕駛汽車(chē)經(jīng)過(guò)精密計(jì)算，由系統(tǒng)精確控制，在一般條件下，比真人駕駛應(yīng)該更加安全可靠。無(wú)人駕駛汽車(chē)至少不會(huì)犯情緒上的錯(cuò)誤，不會(huì)因?yàn)樾锞?、生氣、郁悶等精神原因而造成汽?chē)失控，也不會(huì)因?yàn)槿硕?、路窄、彎多等?fù)雜路況而緊張，造成誤操作。對(duì)長(zhǎng)途行駛而言，無(wú)人駕駛汽車(chē)不會(huì)出現(xiàn)疲勞駕駛。在城市道路中，無(wú)人駕駛汽車(chē)不會(huì)闖紅燈、逆行。在有限速標(biāo)記的道路上，無(wú)人駕駛汽車(chē)會(huì)嚴(yán)格遵守規(guī)定，不會(huì)超速行駛。
2.2 國(guó)內(nèi)駕駛汽車(chē)的研發(fā)狀況
我國(guó)關(guān)于無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究相對(duì)國(guó)外起步較晚，但是發(fā)展迅速。十幾年前，國(guó)防科技大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)一款紅旗轎車(chē)進(jìn)行相應(yīng)改裝，研制出了紅旗HQ3智能無(wú)人車(chē)，能實(shí)時(shí)處理岔道、斑馬線和虛線;對(duì)車(chē)體姿態(tài)變動(dòng)，自然光照變化及樹(shù)木、路橋陰影都具有較強(qiáng)的自適應(yīng)力。HQ3，其“大腦”是藏在后備廂里的計(jì)算機(jī)設(shè)備，車(chē)輛沒(méi)有GPS 等導(dǎo)航設(shè)備，完全是利用自身的“環(huán)境傳感器”來(lái)識(shí)別道路標(biāo)線，進(jìn)而依靠車(chē)載的智能行為決策和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)正常匯入高速公路的密集車(chē)流中自主駕駛。于2011年，紅旗HQ3智能無(wú)人車(chē)首次在復(fù)雜路況下公開(kāi)進(jìn)行無(wú)人駕駛的測(cè)試，并完成了從長(zhǎng)沙至武漢近300公里高速公路路試。除了無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究外，南開(kāi)大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院段峰副教授的研究團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)城汽車(chē)共同合作研發(fā) “腦控汽車(chē)”，這項(xiàng)研究通過(guò)腦電設(shè)備， 捕捉人在集中注意力時(shí)產(chǎn)生的腦電信號(hào)， 利用腦電信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)分析人的驅(qū)車(chē)意圖并向汽車(chē)發(fā)送操控指令， 以此實(shí)現(xiàn)人腦控制汽車(chē)的目的[6]?！澳X控汽車(chē)” 顛覆了手腳并用的駕車(chē)方式，它可以利用人腦進(jìn)行汽車(chē)操控并低速行駛， 但離真正投入生產(chǎn)使用還需要一定時(shí)間。由此可以看出我國(guó)在研究人工智能“替代”的同時(shí)也涉及“輔助”研究，將人工智能應(yīng)用于汽車(chē)駕駛技術(shù)方面更為廣泛。
3 智能駕駛研究中遇到的問(wèn)題
無(wú)人駕駛汽車(chē)在其優(yōu)勢(shì)凸顯的同時(shí)也更加暴露出其問(wèn)題。無(wú)人駕駛汽車(chē)的問(wèn)題包括局限性高、人文接受程度問(wèn)題和安全防御性低等。
3.1 局限性高
無(wú)人駕駛汽車(chē)在其“視覺(jué)能力”方面無(wú)法達(dá)到人腦的高度，其傳感器通過(guò)紅外攝像和普通攝像兩種技術(shù)完成道路環(huán)境的收集。當(dāng)車(chē)輛在人口密集的樓房建筑區(qū)、事故區(qū)域或者其他有人通過(guò)通用手勢(shì)信號(hào)來(lái)指揮車(chē)輛在此區(qū)域通行時(shí)，無(wú)人汽車(chē)將遇到判斷難題。另外，道路存在信號(hào)標(biāo)志老舊變形等情況出現(xiàn)，無(wú)人汽車(chē)可能產(chǎn)生誤識(shí)或者漏識(shí)，造成不必要的事故。
3.2 人文接受程度問(wèn)題
社會(huì)對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)依然存在諸多疑問(wèn)，如當(dāng)無(wú)人駕駛汽車(chē)行駛在這個(gè)人口稠密的世界時(shí)， 發(fā)現(xiàn)已經(jīng)無(wú)法避免事故的發(fā)生時(shí)，智能計(jì)算機(jī)應(yīng)該選擇沖向馬路的行人還是直接撞擊迎面而來(lái)的車(chē)輛?在受到外部虛擬網(wǎng)絡(luò)攻擊后是否還可以維持完全駕駛?未被Google或GPS完全測(cè)繪的道路如何行使等。無(wú)人駕駛汽車(chē)在法律法規(guī)方面同樣存在極大的挑戰(zhàn)。如產(chǎn)品責(zé)任，立法和多重管轄權(quán)等。無(wú)人汽車(chē)與有人汽車(chē)發(fā)生事故責(zé)任判定和無(wú)人汽車(chē)之間發(fā)生事故責(zé)任判定等。
3.3 安全防御性低
軟件安全公司Security Innovation首席科學(xué)家喬納桑?佩蒂特(Jonathan Petit)表示，大部分無(wú)人駕駛汽車(chē)探測(cè)障礙物的激光雷達(dá)系統(tǒng)只需一個(gè)成本不到60美元的裝置即可解除。佩蒂特表示，通過(guò)這一裝置，黑客可以在任何位置設(shè)置實(shí)際并不存在的汽車(chē)、行人，或是墻壁，導(dǎo)致無(wú)人駕駛汽車(chē)的行駛速度放慢，甚至寸步難行。其相關(guān)論文已在歐洲黑帽安全大會(huì)上發(fā)表。
4 智能駕駛的發(fā)展前景
智能駕駛是通過(guò)人工智能輔助或代替人進(jìn)行汽車(chē)駕駛行為，它可以彌補(bǔ)人類(lèi)駕駛員會(huì)存在的缺陷。經(jīng)過(guò)大量的研究和發(fā)展，智能駕駛所需的各種傳感器、計(jì)算機(jī)的性能和技術(shù)等方面取得了極大進(jìn)步，成本也在逐步降低。 從人工智能和汽車(chē)駕駛結(jié)合的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度來(lái)看，純智能的無(wú)人駕駛應(yīng)為未來(lái)駕駛的主要方式，即使在當(dāng)前基于貝葉斯、決策樹(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)的方法被運(yùn)用在無(wú)人駕駛的行為識(shí)別和行為決策的技術(shù)環(huán)境下，我們也可以考慮設(shè)立專(zhuān)門(mén)的行駛路線保證無(wú)人駕駛汽車(chē)的應(yīng)用推廣。在馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)下面向駕駛行為的機(jī)器學(xué)習(xí)，一直以來(lái)都是智能車(chē)領(lǐng)域的“瓶頸”。隨著國(guó)際“類(lèi)腦”研究的興起，我國(guó)也上線了“中國(guó)腦計(jì)劃”，但畢竟類(lèi)腦計(jì)算還僅從理論階段開(kāi)始向前邁步，類(lèi)腦計(jì)算機(jī)仍難以得到實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。
從當(dāng)前智能駕駛的技術(shù)角度來(lái)看，相對(duì)于無(wú)人汽車(chē)，腦控汽車(chē)的發(fā)展可能更加適合。這是因?yàn)闊o(wú)人駕駛汽車(chē)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前還無(wú)法達(dá)到類(lèi)腦計(jì)算機(jī)體系的高度，因此很難做到像人腦一樣思考問(wèn)題，難以較好處理駕駛過(guò)程中各種各樣的突發(fā)問(wèn)題和針對(duì)無(wú)人駕駛做出的阻礙或破壞行為。
因此提高人工智能在輔助方面的全面完善是全面實(shí)施無(wú)人駕駛的必經(jīng)之路?，F(xiàn)在的家用汽車(chē)基本配備雷達(dá)輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以不斷監(jiān)控周?chē)慕煌顩r，可以用發(fā)聲頻率提示本車(chē)與可能碰撞物體的距離，也可以確定與前車(chē)距離以及前車(chē)行駛速度，如與前車(chē)距離明顯低于安全距離，系統(tǒng)會(huì)向駕駛者發(fā)送聽(tīng)覺(jué)警報(bào)。目前奔馳的主動(dòng)式駐車(chē)輔助系統(tǒng)能夠在主動(dòng)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)功能干預(yù)下自動(dòng)泊車(chē)。并且，在車(chē)輛通過(guò)自動(dòng)駐車(chē)輔助系統(tǒng)停入平行車(chē)位后，該系統(tǒng)也可以在自動(dòng)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)控制功能的幫助下，讓車(chē)輛完全自動(dòng)地駛出平行車(chē)位。
在此基礎(chǔ)之上，我們可以在擴(kuò)大自然語(yǔ)言處理等人機(jī)交互方式在人為干預(yù)下“釋放雙手”的模式上加大科研力度，如：語(yǔ)音操控、腦控汽車(chē)或類(lèi)似飛機(jī)自動(dòng)與手動(dòng)駕駛切換等智能駕駛方式。其中語(yǔ)音操控汽車(chē)可以通過(guò)語(yǔ)言指令如“倒庫(kù)”“直行”或“開(kāi)啟雨刷”等自然語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)汽車(chē)系統(tǒng)的自動(dòng)處理并通過(guò)車(chē)輛配置的傳感器和攝像頭等硬件付出行動(dòng)來(lái)響應(yīng)命令的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音操控汽車(chē)的智能模式。因?yàn)橛旭{駛員的加入會(huì)使智能汽車(chē)的行駛方式更加靈活多變，適合于當(dāng)前復(fù)雜的交通環(huán)境，滿足社會(huì)法律和倫理觀念的接受要求，所以提高人工智能在輔助方面的研究應(yīng)用的價(jià)值更加巨大。
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