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從生物演化角度看自動駕駛發(fā)展路徑

2021-04-16 09:21 5G行業(yè)應用

導讀:科技發(fā)展也遵循大同。

編者按:

為推進車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,特邀請業(yè)內(nèi)專家學者共同建言獻策,推出“車聯(lián)網(wǎng)百家談”系列。作為本系列第一期,周玉山博士和歐先國先生提出從生物演化角度看自動駕駛發(fā)展路徑,“L0-L5僅表達了當前主流的人-車維度分級方式,我們還可以引入道路、網(wǎng)絡、法規(guī)等因素,形成更為復雜的方案配比,提供更多的路線選擇”,“L5不是自動駕駛唯一最佳的終極目標”,未來只要能演化成功的自動駕駛路徑都應該是合理的,比如“20%人,30%車,50%路”,而不是盲目追求最聰明的車。期待通過作者獨特的視角和觀點,帶給讀者不一樣的啟發(fā)。

前言

近年來,隨著人工智能技術的突飛猛進,自動駕駛在各種場景中也得到了越來越廣泛的應用。然而,安全事故的頻發(fā)和商業(yè)模式的缺失,讓人們不得不重新思考一系列問題:相關技術是否已經(jīng)滿足大規(guī)模應用的要求?“人和車”、“車和路”、“無人車和有人車”,“技術和規(guī)則”……種種交通要素應當如何聯(lián)結?各種運營模式是否存在最優(yōu)的組合方案?

本文嘗試從生物演化的角度對自動駕駛發(fā)展路徑進行探討,希望為業(yè)內(nèi)人士提供自動駕駛技術和模式發(fā)展的另一種思路。

01

技術發(fā)展的“漸進式”特征

“漸進”是生物演化的一大特征。從最初的單細胞生物體,到今天種類繁多的各種生物,演化過程有著清晰連續(xù)的化石痕跡。比如鳥類翅膀的演化,雖然現(xiàn)代鳥類的翅膀形態(tài)和其先祖恐龍的爪子外觀大相徑庭,但骨骼構造基本一致,而且可以看出明顯的沿襲關系。

技術的發(fā)展是否也是逐漸變化的?技術發(fā)展在一定程度上是“設計”的結果,呈現(xiàn)“階梯式”變化的性質,似乎并不完全是漸變式發(fā)展。

然而在基礎理論沒有突破性發(fā)展的前提下,特別是在某一個技術體系框架之內(nèi),由于各種條件的限制,人們通常只能在前人的研究基礎上進行改良式創(chuàng)新。

因此,在同一個“臺階水平”上,技術演變基本呈現(xiàn)“漸進式”發(fā)展的特征。以鋰電池為例,其內(nèi)在化學體系提出至今,材料構成、機械結構以及各方面性能的變化,都遵循“逐漸發(fā)生”的變化邏輯,本質上沒有明顯的顛覆性突變。

因此,也許可以借用演化論的思想,對技術發(fā)展路徑進行一定的梳理和分析。

02

自動駕駛分級和生物的進化

對于自動駕駛的發(fā)展,最廣為人知的是SAE J3016的等級劃分方式。這一分級標準明顯有著逐步演進的特征,很容易令人聯(lián)想到生物的進化。

自動駕駛的“進化”邏輯。這種“類似生物的進化”的聯(lián)想,會帶來兩點強烈的暗示:

暗示一:L5級別的完全自動駕駛,是自動駕駛的終極狀態(tài)。各種技術的發(fā)展,都是為了實現(xiàn)這一目標;

暗示二:自動駕駛技術是從L0至L5,逐步連續(xù)發(fā)展變化的。

假如以上暗示成立,可以推出幾點邏輯悖論:

悖論一:L3 級自動駕駛難以推廣。一方面,“逐步發(fā)展”意味著L3是不可跨越的必經(jīng)階段;另一方面,L3又要求駕駛員在沒有任何操作的同時,始終保持注意力集中在路面上,隨時準備接管車輛,這種狀況是難以長時間持續(xù)的;

悖論二:車聯(lián)網(wǎng)和車路協(xié)同相關研究工作都將成為“過渡狀態(tài)”。作為終極目標的L5,要求車輛能夠在任何條件下自動駕駛,意味著未來的場景是能夠完全脫離網(wǎng)絡支持。換言之,網(wǎng)絡和外界支持終將退出系統(tǒng);

悖論三:安全員的產(chǎn)品導向問題。由于當前大部分地區(qū)的法規(guī)要求,自動駕駛車輛必須配備安全員。而安全員的存在,必然會對車輛軟硬件設置及技術路線的選擇產(chǎn)生影響。在這樣的情況下,一旦法規(guī)允許取消安全員,車輛將難以 “逐漸演化”為完全無人的技術狀態(tài)。

03

“不可逆”的進化路徑

讓我們暫時放下以上悖論,看看進化論如何分析這些問題:上文所述的兩點暗示,從進化論的角度,可以類比為以下兩個命題:

命題一:人類是進化的頂峰,是進化的終極狀態(tài);

命題二:生物大致沿著魚類-兩棲類-爬行類-低等哺乳類-靈長類-人類的路徑演化。

人類是否進化的頂峰?在討論這一命題之前,首先要厘清“頂峰”的評判標準。進化的評判標準只有一個——生存能力?;钕聛淼?,就是成功者。以這一標準來評價,人類在惡劣的自然環(huán)境面前的生存能力,其實遠遠不如低等動物如蟑螂、老鼠。不用說和更低等的單細胞生物相比了。

人類的演化路徑人類是不是沿著魚類-兩棲類……靈長類的路徑逐漸演化而來的?換句話說,人是不是從猴子變來的?下圖是進化樹的環(huán)形示意圖,圖中圓環(huán)中心代表物種的起源,越接近圓周的物種,代表年代越晚。

我們今天所能看到物種,都被標注在圓環(huán)邊緣之上??梢郧逦目吹?,從5.4億年前原始的魚類進化到今天的人類,進化樹產(chǎn)生了多次分支(生殖隔離),進化路徑經(jīng)歷了多次選擇。

目前多數(shù)考古學家認為,距今1000-2000萬年前,東非大裂谷地區(qū)的森林古猿,在地殼強烈運動造成的氣候和地形劇變之下,完成了最為關鍵的一次路徑選擇。他們從森林走向稀樹草原,下到地面生活,開始直立行走,從而逐步演化成為今天的智人。

可以說人是從猴子變來的,但“猴子”不是今天的猴子,而是2000萬年前的“猴子”。我們今天看到的猴子,在2000萬年前已經(jīng)走上了一條和人類完全不同的岔路,不可能再演化成為人類了。結合以上兩點分析,可以得出以下觀點:

觀點一:“適者皆王”,生存到今天的物種,都是演化的成功者。只有路徑選擇不同,沒有高低優(yōu)劣之分;

觀點二:路徑選擇至關重要,不同的選擇導致不同的結果。選擇是不可逆的,一旦選擇完成便不可更改。

04

自動駕駛演化論

自動駕駛分級標準的重新認知類比生物演化過程,對自動駕駛分級進行分析,同樣需要一個關鍵要素——評判標準。2019年9月,中共中央、國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》提出了明確的指標:“構建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的現(xiàn)代化綜合交通體系”。

自動駕駛是為交通運輸服務的,是否滿足安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的要求(以下簡稱“核心目標”),應該成為判斷自動駕駛技術以及應用效果優(yōu)劣的最高指標。因此,對自動駕駛分級,更為合理的解讀應該是這樣的:

解讀一:L0-L5是發(fā)展路線的選擇,數(shù)字只是代號,沒有優(yōu)劣之分。L5不是唯一最佳的終極目標;

解讀二:選擇了某一條發(fā)展路徑之后,技術及應用應當向著更好地滿足“核心目標”的要求發(fā)展,而不僅僅以L5為目標。

“自動駕駛演化樹”參照環(huán)形進化樹,可以作出“自動駕駛演化樹”的示意圖如下。

越接近圓周的方案,能夠越好地滿足“核心目標”的要求。圖中L0-L5代表“人”和“車”對車輛駕駛的權重配比。例如,選擇了L4方案,意味著將以80%車、20%人的權重配比進行技術開發(fā)和應用模式探索。

隨著技術的發(fā)展,最終產(chǎn)品應越來越好地滿足“核心目標”的要求。在整個開發(fā)過程中,人和車的權重應保持基本穩(wěn)定。值得注意的是,圖中的L0-L5,僅表達了當前主流的 “人-車維度”的分級方式。

我們還可以引入道路、網(wǎng)絡、法規(guī)等因素,形成更為復雜的方案配比,提供更多的路線選擇。如圖中La-Le所示的其他各種方案。綜上所述,在現(xiàn)有技術條件下,如何選擇合理發(fā)展路徑,在人、車、路、網(wǎng)、法規(guī)等要素之間尋求最佳結合點,應當成為自動駕駛下一階段發(fā)展的重要研究課題。

05

后記

自動駕駛作為未來交通出行中的一項關鍵技術組合,是復雜系統(tǒng)中的重要組成部分。任何對其抽象化、簡單化的描述,都難以囊括所有內(nèi)涵。

本文觀點并非獨辟蹊徑,實際上,當前一些大型車企發(fā)布的自動駕駛白皮書中關于發(fā)展路徑選擇的論述,以及部分車企“跳過L3,直接進行L4開發(fā)”的戰(zhàn)略”,都隱含了類似的思路。

本文嘗試從演化論角度進行思考,試圖對自動駕駛整體發(fā)展進行相對系統(tǒng)的梳理,希望業(yè)界同仁避免落入“唯技術化”、盲目追求“最聰明的車”的牛角尖中。技術的發(fā)展有其自身規(guī)律。遵循規(guī)律,順勢而為,當可水到渠成。

本文經(jīng)5G行業(yè)應用授權轉載。