人工智能將引領(lǐng)我國交通運(yùn)輸行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級

最近自動駕駛日子不好過了，昨天看到一個(gè)微信文章：“潮落！自動駕駛擱淺在2018灘頭”，什么原因？我們看看，2018年是信息時(shí)代和智能時(shí)代交錯(cuò)的時(shí)代，信息時(shí)代還沒有完全過去，智能時(shí)代已經(jīng)來了。

李德毅著名指揮自動化和人工智能專家，中國工程院院士，歐亞科學(xué)院院士，中國人工智能學(xué)會理事長，中國指揮與控制學(xué)會名譽(yù)理事長，國家信息化專家咨詢委員會委員，博士生導(dǎo)師，清華大學(xué)、國防大學(xué)兼職教授。

（根據(jù)李院士在2018首屆智能指揮調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新大會發(fā)言）

很高興跟大家先談一下一體化指揮調(diào)度，我一輩子都在做這件事，因?yàn)檐婈?duì)最需要，公安最需要，高鐵需要、銀行需要，國家應(yīng)急救援需要，城市交通一體化更需要。所以國家工程實(shí)驗(yàn)室的1/9要在這兒了。今天是智能指揮調(diào)度技術(shù)創(chuàng)新大會，要看看人工智能怎么深耕到指揮調(diào)度。我覺得，一體化指揮調(diào)度技術(shù)分兩大塊：一塊在網(wǎng)上，一塊在邊上。我們部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力提升，有一個(gè)重要原因，就是要力量到邊，邊緣戰(zhàn)斗很強(qiáng)。我今天利用交通和汽車這件事來展望一下一體化指揮調(diào)度技術(shù)在新時(shí)代會有什么變化，因?yàn)槌鞘械慕煌ㄖ笓]調(diào)度是反映一個(gè)城市水平的最直接名片。

自動駕駛等級度量

最近自動駕駛?cè)兆硬缓眠^了，昨天看到一個(gè)微信文章：“潮落！自動駕駛擱淺在2018灘頭”，什么原因？我們看看，2018年是信息時(shí)代和智能時(shí)代交錯(cuò)的時(shí)代，信息時(shí)代還沒有完全過去，智能時(shí)代已經(jīng)來了，所以聲音很多，大家都很積極。在這個(gè)情況下，像電子、微電子、光電子工程、通信和網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程都在積極地為智能做貢獻(xiàn)，而智能科學(xué)與技術(shù)僅僅是最小的一個(gè)弟弟，所以是信息時(shí)代的四個(gè)哥哥能力很強(qiáng)，他們也長得很強(qiáng)壯，而人工智能目前來說“可以用，不好用”。所以人工智能還在成長時(shí)期，而四個(gè)大哥哥已經(jīng)相對成熟了。在這種情況下，搞電子、微電子可以有一張最響亮的名片“智能芯片”，國家一看這是核心，所以加大投資；還有搞控制的，說我搞智能控制，又火了；搞網(wǎng)絡(luò)的，說我搞智能網(wǎng)聯(lián)，也很火；搞計(jì)算機(jī)的，說我搞智能計(jì)算。其實(shí)從學(xué)科發(fā)展來看，可以認(rèn)為是把智能當(dāng)做馬甲穿在身上，不管是做芯片，還是控制，還是網(wǎng)絡(luò)，還是計(jì)算，他們確實(shí)想把人工智能用到他們那個(gè)行業(yè)里面去。

在這種情況下，傳統(tǒng)車企、造車新勢力、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、新興行業(yè)、還有一大批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)青年，都看好自動駕駛，樂此不疲。全球智能芯片、智能網(wǎng)聯(lián)、智能計(jì)算、智能控制的黑科技全都聚焦到同一個(gè)載體—汽車上，都在為自動駕駛燒錢,不無道理！我們搞一體化指揮調(diào)度，云計(jì)算有你的事，邊緣計(jì)算也有你的事，咱們一體化指揮調(diào)度技術(shù)的工程實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)該怎么看待這個(gè)問題。

長期以來，J3016 標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)了自動駕駛等級全球輿論。也就是L0到L5，我在幾年前就對這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提出置疑，我說很簡單，就是L2和L3，讓公安交管部門怎么度量它是L3還是L2？有的公司提出來L2.5，這是什么意思？我們看看這四個(gè)點(diǎn)挺重要：第一點(diǎn)自動駕駛轉(zhuǎn)換點(diǎn)如何度量？如果沒有拐點(diǎn)就互相扯皮。第二點(diǎn)操控權(quán)如何交接？第三點(diǎn)操控權(quán)交接過程中的事故責(zé)任如何認(rèn)定？第四點(diǎn)給自動駕駛車發(fā)什么駕照？要可操作才行。

全球都認(rèn)“感知、決策、控制”這個(gè)路線，好像沒有分歧，都希望自動駕駛的模式越來越多，最后一下子跳到全自動。自動化的人就研究確定性窗口條件的描述，從事交通的就研究車聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在5G很火，也確實(shí)很重要， 我們要想想5G在自動駕駛中究竟充當(dāng)什么角色？大家都希望有一個(gè)智能的路，一個(gè)聰明的車，他們加在一起是不是就可以全自動？全自動駕駛←∑自動駕駛模式i，問題就出在這個(gè)箭頭上，數(shù)學(xué)上有一句話叫做“當(dāng)且僅當(dāng)”，充分必要條件要滿足，這個(gè)箭頭才成立，如果當(dāng)且僅當(dāng)這個(gè)條件不滿足，全自動駕駛就很難。

從事人工智能的就問：自動化哪些東西做不了？我們認(rèn)為汽車人已經(jīng)把汽車的自動化做到了極致。但是無需駕駛員的自駕駛，必須能像人一樣具有學(xué)習(xí)能力，能應(yīng)對各種邊緣工況。因此自動駕駛亦或是個(gè)陷阱，要擱淺在2018年？新的寒冬來了？

谷歌Waymo公司CEO 約翰.科拉菲克說：L5技術(shù)真的真的很難。全球做自動駕駛最高的就是他了，他說很難很難，投資家就慌了。蘋果聯(lián)合創(chuàng)始人史蒂夫·沃茲尼亞克說：自動駕駛汽車不可能在不久的將來實(shí)現(xiàn)，我不相信自動駕駛汽車。這兩個(gè)重要的人物一說，大家認(rèn)為自動駕駛的寒冬來了。

因此，對L0到L5這個(gè)等級劃分要進(jìn)行重新的認(rèn)識。我們提出要以特定地區(qū)駕駛可靠性為導(dǎo)向新的等級度量方法，根據(jù)安全駕駛可靠性統(tǒng)計(jì)把出錯(cuò)率不高于10的-2次方自動駕駛車輛定義為L2，出錯(cuò)率1%，就是出去開100次（或者100小時(shí)），拿了一個(gè)罰單回來。人是什么水平？一般駕駛員一天開4小時(shí)，一年開250天，一年開一千小時(shí)拿了一次罰單，這是一個(gè)好的駕駛員，我們可把他的水平認(rèn)定是L3。如果你的自動駕駛汽車達(dá)到L3，給你發(fā)個(gè)L3駕照，如果L4就發(fā)L4的駕照，將來就會達(dá)到百萬分之一L6，甚至像我們的智能電網(wǎng)出錯(cuò)率是10的-9次方，這意味著自動駕駛車等級永遠(yuǎn)沒有完全自動。這就為交通部門給自動駕駛車發(fā)照（或收照）有了可度量、可操作的簡捷方法，極大地加速自動駕駛技術(shù)迅速落地過程，也為無人駕駛車輛的應(yīng)用（如保險(xiǎn)業(yè)務(wù)）開辟了新的空間。

傳承學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)

當(dāng)汽車從人類的代步工具、由人操控的機(jī)器，演化為有主體認(rèn)知能力的輪式機(jī)器人，汽車行業(yè)的傳統(tǒng)法則將被重新書寫。人和輪式機(jī)器人不僅是控制和被控制的關(guān)系，而是教和學(xué)的關(guān)系，是交互和協(xié)同的關(guān)系。

談到“學(xué)習(xí)”，最火的一門課叫機(jī)器學(xué)習(xí)，其實(shí)機(jī)器有什么好學(xué)的，應(yīng)該是機(jī)器人學(xué)習(xí)，我們講的是監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督、弱監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)，現(xiàn)在的深度學(xué)習(xí)就是有監(jiān)督的學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)是人工智能第三輪浪潮的最顯著的標(biāo)志，到底怎么看待深度學(xué)習(xí)這件事，我做一個(gè)理解：

起始于一個(gè)較為通用的多層次特征提取的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模型，依靠足夠多經(jīng)過標(biāo)注的樣本數(shù)據(jù)，通過隨機(jī)梯度下降方法，正反向反復(fù)迭代，確定大量的可調(diào)參變量—權(quán)值，把高維復(fù)雜非線性問題近似為足夠多通過參變量限制的較低維非線性問題的疊加，把整體高階轉(zhuǎn)為多局部低階。這樣形成的數(shù)學(xué)形態(tài)，能夠和整個(gè)樣本數(shù)據(jù)有最優(yōu)的擬合。搞人工智能的人得出一個(gè)結(jié)論：深度學(xué)習(xí)不是萬能的，但是沒有深度學(xué)習(xí)是萬萬不能的。

從我們?nèi)祟惖某砷L學(xué)習(xí)過程引申到機(jī)器人學(xué)習(xí)，可分為兩種：一是傳承學(xué)習(xí)，一個(gè)是自主學(xué)習(xí)。前面是接受知識和運(yùn)用知識的能力，一個(gè)人在大學(xué)畢業(yè)之前基本上是受教的，以傳承學(xué)習(xí)為主。我們發(fā)現(xiàn)，只有通過傳承學(xué)習(xí)，自動駕駛車才能擁有人類累計(jì)的駕駛知識或駕駛文化，這就對當(dāng)前自動駕駛寒冬的一個(gè)解釋，為什么遇到寒冬？因?yàn)槟銢]有傳承，沒有認(rèn)知的積累，做不到到處跑的。舉個(gè)例子來說，傳承學(xué)習(xí)主要是顯知識，適應(yīng)生態(tài)文明，由上而下，主導(dǎo)型強(qiáng)。自主學(xué)習(xí)是隱性知識，反復(fù)實(shí)踐，成為本能，由下而上，主體性強(qiáng)。

說車輛靠右邊行駛，無人駕駛車怎么知道？開到了香港又是靠左行使的。比如說，北京現(xiàn)在要求禮讓斑馬線，邊上一個(gè)老太太走得很慢，你先穿過去還是等她走過去？這個(gè)靠激光雷達(dá)怎么表現(xiàn)？再比如說工作期間北京公交車道7-9點(diǎn)不能占用，無人駕駛車怎么知道這個(gè)事？所以大家可以想像：未來的汽車一定是在云上有一個(gè)窗口把指令發(fā)過去，到那一天就知道了7-9點(diǎn)我不能占用，還有我是否限號。反過來，有些事情靠傳承學(xué)習(xí)是學(xué)不好的，比如說超車并道。最近一年我們對客車側(cè)翻做了研究，你不醉酒開車了，你不疲勞開車，你的注意力集中了，但是不等于你的車不會側(cè)翻，比如說風(fēng)一大，緊急剎車以后一拐彎就側(cè)翻了，這些事情就像平時(shí)學(xué)游泳一樣，一定要到水里去游，而不是聽別人教，技巧需要自主學(xué)習(xí)。

我們現(xiàn)在正在做一個(gè)駕駛腦，我們注重的不是車，我們側(cè)重人，我們要做一個(gè)駕駛員的智能代理，由若干處理器、交換機(jī)、存儲器的芯片組成，配有各種傳感器接口、相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)包，構(gòu)成一個(gè)物理設(shè)備。它和人的駕駛認(rèn)知有高度同構(gòu)性，駕駛認(rèn)知涉及視聽覺、思維、記憶、學(xué)習(xí)、交互、控制等一系列活動。學(xué)習(xí)并替代駕駛員的駕駛認(rèn)知能力，積累駕駛技巧，實(shí)現(xiàn)有個(gè)性的擬人駕駛。

我們希望不同的車輛平臺、不同的傳感器配置、場景，按照我們前面定義的等級評定準(zhǔn)則，你可能拿的評測就是L3、L4、L5、L6不同。如果我們做一個(gè)卡車用于港口集裝箱運(yùn)輸，他達(dá)到L3也就可以運(yùn)行，我們卡車司機(jī)不好找。如果我們一個(gè)客車在北京做到L5，可以上路。但是在重慶，道路上立體感很強(qiáng)，可能要重慶市公安局和北京市公安局協(xié)商一下，這兩個(gè)區(qū)域的L5是否可以等同，所以特定地區(qū)是前提條件。

人和輪式機(jī)器人在一起有四種工作狀態(tài)：標(biāo)桿駕駛員開車機(jī)器人學(xué)習(xí)（監(jiān)督學(xué)習(xí)）；機(jī)器人開車人可干預(yù)（半監(jiān)督學(xué)習(xí)、弱監(jiān)督學(xué)習(xí)）；機(jī)器人開車機(jī)器人自學(xué)習(xí)（無監(jiān)督學(xué)習(xí)）；如果機(jī)器當(dāng)教練，教人或其他機(jī)器人開車（教人：逆監(jiān)督，教新機(jī)器人：監(jiān)督學(xué)習(xí)）。在標(biāo)桿駕駛員開車機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)主要用深度學(xué)習(xí)，在機(jī)器開車人可干預(yù)是用強(qiáng)化學(xué)習(xí)，機(jī)器人開車機(jī)器人自學(xué)習(xí)時(shí)，就是生成一大堆對抗樣本，用對抗樣本生成再學(xué)習(xí)，從而構(gòu)成一個(gè)迭代的過程。

駕駛認(rèn)知不是一次完成是迭代學(xué)習(xí)，既包括深度學(xué)習(xí)、還包括強(qiáng)化學(xué)習(xí)、還包括生成對抗樣本學(xué)習(xí)，從而形成一個(gè)逐步穩(wěn)定的認(rèn)知。

這里面我們尤其關(guān)注另外一個(gè)事情?？梢宰寵C(jī)器人成為司機(jī)，不但可以成為我們出行的代理，機(jī)器人還可以成為“執(zhí)勤交警”和“路巡員”，因?yàn)榭梢詸z查路面情況，隨時(shí)報(bào)告交通中心。輪式機(jī)器人群體知識共享和傳承的速度遠(yuǎn)大于自然人群體！

開車對人而言主要通過事故使他的水平提高，我們關(guān)心追尾、爆胎、側(cè)翻等事故，最近我們重點(diǎn)研究側(cè)翻，拿到3260起事故數(shù)據(jù)，我們希望通過事故記錄儀做一個(gè)好的事故防范的記憶表。側(cè)翻事故是有苗頭的，側(cè)翻可以用車輛動力學(xué)解釋，存在黃金一秒期。側(cè)翻一開始，一側(cè)兩個(gè)輪子起來，當(dāng)另一側(cè)兩個(gè)輪子也離開地面，側(cè)翻結(jié)束，如果有下坡就是翻滾。這個(gè)時(shí)間前后兩秒左右。用專家群體智能，分析并吸取事故駕駛員教練，物化為長期記憶，依靠突發(fā)場景觸發(fā)，正確應(yīng)對。因此我們有了負(fù)學(xué)習(xí)過程中的深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、生成對抗樣本學(xué)習(xí)。用駕駛腦防范側(cè)翻，給我們一個(gè)啟發(fā)，就是當(dāng)人失去理性時(shí)，可以讓人工智能幫你的忙，用人工智能彌補(bǔ)側(cè)翻事故的發(fā)生。用人工智能可以規(guī)范化復(fù)制工匠的個(gè)體智能，可以彌補(bǔ)突發(fā)情況下個(gè)體智能缺失。

引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

對人工智能要有敬畏之心。機(jī)器人將來會開車、會學(xué)習(xí)、會交互、有個(gè)性、有悟性！如果會開車一旦解決，就變成移動問題解決了，那么主持、看病、陪護(hù)、手術(shù)、賣貨、理財(cái)一大批都會出現(xiàn)。人類就多了一類朋友。

構(gòu)成輪式機(jī)器人的三大塊重要部件：一個(gè)靈活的腿腳——數(shù)控底盤，一個(gè)是強(qiáng)大的心臟——新能源，一個(gè)是智慧的大腦——駕駛腦。自主駕駛難在不確定性駕駛——邊緣駕駛！要把“最后一公里問題”當(dāng)作最先一公里來解決，自主應(yīng)對駕駛過程中常常遇到的、偶發(fā)的各種各樣的不確定性!

機(jī)器人一旦成為移動社會的傳感器、大數(shù)據(jù)的重要源泉，那么將為一體化指揮調(diào)度帶來極大地便利，因?yàn)槊總€(gè)邊緣系統(tǒng)都是數(shù)據(jù)發(fā)生器，機(jī)器人駕駛認(rèn)知的進(jìn)化速度可以超過自然人，邊緣計(jì)算、云計(jì)算一同產(chǎn)生群體智能。

1886年卡爾·奔馳獲得全球汽車的第一個(gè)發(fā)明專利，之后汽車工業(yè)成為制造業(yè)的典范，成功在于兩個(gè)字：規(guī)范化生產(chǎn)和精細(xì)化管理。今后輪式機(jī)器人還有三個(gè)關(guān)鍵詞：那就是模塊化定制，數(shù)據(jù)驅(qū)動的控制和學(xué)習(xí)，以及未來出行的科技服務(wù)商。

原來研究的車輛動力學(xué)不等于駕駛員在環(huán)的車輛動力學(xué)，輪式機(jī)器人動力學(xué)等于駕駛腦在環(huán)的車輛動力學(xué)。知識、數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的迭代學(xué)習(xí)將變成一個(gè)今后的方向，智能的路，聰明的車，會讓輪式機(jī)器人玩出更多的精彩，無人駕駛有望消滅疲勞駕駛和醉酒開車，會學(xué)習(xí)的輪式機(jī)器人會開車、會交互，有個(gè)性，有悟性，能夠防范各種嚴(yán)重事故，甚至可以玩出各種特技來。

人類衣食住行的開銷，衣食住加起來也趕不上行。隨著道路的智能化和學(xué)習(xí)型輪式機(jī)器人普及，路越來越智能，車越來越聰明，駕駛和交通的數(shù)據(jù)越來越累積，人類的出行方式就真的變了，中國乃至這個(gè)世界，就真的變了。