楊殿閣：關(guān)于智能汽車關(guān)鍵技術(shù)的思考 - 全文

2018年3月13日，中國汽車工程研究院聯(lián)合德國慕尼黑展覽集團于在2018年3月13日-14日在上海浦東喜來登大酒店舉辦2018新能源和智能網(wǎng)聯(lián)汽車國際創(chuàng)新發(fā)展論壇，此次活動的主題主要還是圍繞新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的新動態(tài)和新趨勢展開討論，下面是清華大學(xué)汽車工程系系主任楊殿閣教授在會上的發(fā)言。

尊敬的王主任、謝院長、李社長，各位嘉賓各位朋友大家好。我是來自清華大學(xué)汽車工程系的楊殿閣，今天非常高興有這樣一個機會在這里和大家分享一下關(guān)于智能汽車關(guān)鍵技術(shù)的思考。今天的匯報主要三部分內(nèi)容。第一，關(guān)于對自動駕駛汽車到底距離我們有多遠(yuǎn)這件事情的個人看法。第二，高級別自動駕駛技術(shù)所面臨的關(guān)鍵技術(shù)突破。第三，我們清華大學(xué)在自動駕駛技術(shù)方面的一些進(jìn)展。

汽車的電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化，這是汽車的新四化，正在帶來革命性的變化，改變的不僅僅是汽車產(chǎn)業(yè)，還有汽車出行方式。出行方式的改變會引發(fā)整個社會形態(tài)的巨大變化，這是一場技術(shù)革命。說到這一點，我們國家領(lǐng)導(dǎo)人是非常關(guān)注的，行業(yè)內(nèi)人士知道，去年12月份發(fā)改委發(fā)布了“智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略”，意味著智能汽車的發(fā)展在中國在未來會成為國家戰(zhàn)略去推進(jìn)。我們工信部也在推進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，春晚的時候百度無人車隊在大橋上行駛，今年CES展覽上豐田公司也宣布要做出重要的轉(zhuǎn)型，競爭對手將是谷歌、蘋果這樣的公司，從汽車制造商轉(zhuǎn)變?yōu)榻煌ǚ?wù)運營商。我們會想高級別的自動駕駛、無人駕駛到底離我們有多遠(yuǎn)。

簡單看一下智能汽車的分級，首先和大家統(tǒng)一一下認(rèn)識，說到智能汽車大家會發(fā)現(xiàn)這個名詞有點亂，智能汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、自動駕駛，甚至把自動駕駛當(dāng)成智能汽車的高級階段，中國之所以這么叫因為我們有三個部委用不同的發(fā)文方式。比如工信部發(fā)文的時候通常稱之為智能網(wǎng)聯(lián)汽車，如果科技部發(fā)文經(jīng)常是叫自動駕駛，發(fā)改委發(fā)文就叫智能汽車。這三個名詞說的是一件事情，都是智能汽車自動駕駛。說到自動駕駛并不是指無人駕駛，自動駕駛的一級、二級定義為低級別的自動駕駛，也就是現(xiàn)在大家熟悉的輔助駕駛。緊急避撞這樣的系統(tǒng)，是一二級的，到第三級是人機共駕，第四、第五級的時候，控制到監(jiān)視到失效應(yīng)對，都是無人的。我們把四五級稱之為高級別自動駕駛。我們的分別和德國的分類是一致的。

這是日本目前的現(xiàn)狀，日本汽車企業(yè)重點推廣的是一二級自動駕駛技術(shù)，主要是駕駛輔助技術(shù)，通過輔助技術(shù)提升汽車的安全性。日本希望通過一二級智能駕駛輔助技術(shù)的推廣在2018年把交通死亡人數(shù)控制在2500人之內(nèi)。冬季奧運會日本會開展高級別自動駕駛的展示示范，高級別的自動駕駛它的推廣節(jié)點主要是在2021—2030。作為零部件企業(yè)來說自動駕駛技術(shù)推進(jìn)應(yīng)該領(lǐng)先于整車企業(yè)，這是大陸公司的，2020年之前大陸重要的目標(biāo)還應(yīng)該是駕駛輔助，2025開始全自動駕駛將進(jìn)出產(chǎn)業(yè)化推廣。右側(cè)是歐盟的技術(shù)路線圖，2025年之前重點是駕駛輔助，2030高級別自動駕駛的運營才會進(jìn)入推廣的階段。到2025以后高級別自動駕駛會進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。從這張表上能看得更清楚一點，2020這個節(jié)點，所有的新車?yán)锩嫜b備1、2級駕駛輔助技術(shù)的汽車，在新車中的占比在50%左右。到2025年比例會到80%，3—4級智能汽車可能會在10—20%。2030年百分百車輛都具備1—2級智能功能，5級在10%左右。大家會很期盼，但是對于大部分人來說到2030年10%車輛都是一些專業(yè)的車輛，并不是我們平時開的車。比如公交車和港口用的物流專用車，包括一些專車，可能這些車上最新實現(xiàn)高級別自動駕駛。

簡單總結(jié)一下，智能汽車自動駕駛發(fā)展是必然趨勢。它會帶來社會的巨大變化，這場技術(shù)變革對于我們所有人來說包括政府、企業(yè)、科研院所大家都是要高度重視的，因為你不重視這場變革就會在產(chǎn)業(yè)革命過程當(dāng)中失去你的機會。我們要高度重視自動駕駛技術(shù)的研發(fā)，但是在這里我也非常想提醒我們的汽車企業(yè)，雖然現(xiàn)在自動駕駛很熱，但是對于我們汽車企業(yè)來說到2020重點推廣還是1—2級的駕駛輔助技術(shù)，高級別自動駕駛駕駛在2030節(jié)點才能實現(xiàn)。對于很多企業(yè)企業(yè)來說，當(dāng)前對重要的還是專注于駕駛輔助技術(shù)的應(yīng)用，讓先進(jìn)技術(shù)很快落地，特別是對于中國汽車企業(yè)來說。做高級別自動駕駛，比如說1、2級很多駕駛輔助的功能必須提前實現(xiàn)，如果這些產(chǎn)業(yè)化都做不到，想做后面高級別的非常難。希望汽車企業(yè)能夠投入更多的力量在智能汽車的研究上，但是要更關(guān)注把實用化技術(shù)盡快推廣到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用當(dāng)中。同時我們也應(yīng)該向互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)學(xué)習(xí)做頂層的宏觀布局。

下面我談一下如果實現(xiàn)高級別自動駕駛，我們還需要做哪些事情。為什么現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化重點還是1、2級的，很多關(guān)鍵技術(shù)還需要突破，這些技術(shù)在短期肯定是解決不了的。第一，汽車的架構(gòu)。技術(shù)路線圖大家可以看到，對智能汽車來說要實現(xiàn)4—5級，從感知到?jīng)Q策到控制全部由汽車自己完成的，即使需要人干預(yù)，人不干預(yù)也可以解決這些問題，意味著車要實現(xiàn)對自己的完全控制。這個汽車出現(xiàn)任何問題都要自己能處理，首先得知道自己能出現(xiàn)什么問題。這里面我們會發(fā)現(xiàn)汽車現(xiàn)有的架構(gòu)是滿足不了這一點的，汽車用了很多總線，但是車上的節(jié)點可能只有幾十個，大量的電器根本沒有聯(lián)網(wǎng)，如果真正想實現(xiàn)高級別自動駕駛所有電器都要聯(lián)網(wǎng)。不能說壞了沒有聯(lián)網(wǎng)不知道，這個汽車要死人的。從總線到網(wǎng)絡(luò)到架構(gòu)需要一種革命性地變化。同時還有另外一個問題，汽車現(xiàn)在硬件、軟件是高度耦合的，比如你給豐田開發(fā)的系統(tǒng)拿到奔馳車上用不了的，但是我們?nèi)碎_車的時候誰都可以開，肯定是和硬件沒有關(guān)系的。我們的手機和電腦，發(fā)展很快的原因就是硬件和軟件是高度分離的，做軟件的時候不需要考慮硬件，做硬件的時候不需要考慮軟件。軟硬件分離是未來智能汽車發(fā)展非常關(guān)鍵的要素，整個汽車上要有和硬件解耦的汽車大腦。計算平臺很重要，今天開發(fā)智能汽車的人，車上裝了一大堆設(shè)備，到做無人駕駛的時候不可能這樣，我們車上可能是6—8個攝像頭、4—6個雷達(dá)，加上各種各樣超聲波傳感器，大量的接口，要有一個計算平臺把所有的信息都接進(jìn)來，還要高性能處理這些信息，要很強大的計算能力，同時要滿足智能駕駛的需求，需要人工智能技術(shù)，你的平臺要支持深度學(xué)習(xí)計算。未來需要全新的超級計算平臺在車上支持我們自動駕駛的發(fā)展，現(xiàn)在來看這一點也需要做工作的。還有感知技術(shù)，我們現(xiàn)在做得很多，但是到現(xiàn)在為止感知技術(shù)還很難很完善地滿足高級別自動駕駛的需求，對于智能汽車來說要實現(xiàn)高級別的自動駕駛，它的決策能力是不如人的，人是有完整的法律體系的保障，出現(xiàn)任何事情最后駕駛?cè)丝梢远档祝热缱菜廊?，最?yán)重的情況是你承擔(dān)這個責(zé)任，比如你賠錢或者坐牢甚至通過賠償性命。大家對無人汽車來說這個事情很難解決，解決這個問題怎么辦，感知能力必須要超過人的感知能力，通過感知能力彌補決策能力的不足。很多事情發(fā)生了以后不好處理，那就盡可能不要讓這個事情發(fā)生。智能汽車和人相比不僅僅要達(dá)到像人一樣的感知能力，而是要超過人的感知能力，達(dá)到這種感知能力對于智能汽車單車的感知能力是不夠的，需要協(xié)同式的感知能力，車車、車路通信，要看見看不到的東西。

還有需要重點關(guān)注的是自動駕駛地圖，我這里放了一張路線圖，現(xiàn)在做自動駕駛的時候很多人覺得自動駕駛地圖不太需要，我們現(xiàn)在不用高精度地圖不是也做得很好嗎？現(xiàn)在很多做演示的人做的是尋跡，開過的路都跑過了，到未來簡單的尋跡肯定不行的。自動駕駛的低級，可能不需要自動駕駛的地圖，只需要駕駛輔助的地圖，ADAS地圖，但是到了4和5級，大家可以發(fā)現(xiàn)這種自動駕駛地圖不僅需要而且是必備性，如果不具備這種自動駕駛地圖，智能汽車自動駕駛的實現(xiàn)是很難的。有了地圖就可以把感知和地圖結(jié)合起來，讓你汽車行駛的時候始終知道你行駛在哪里，離障礙物多遠(yuǎn)，也可以把動態(tài)障礙物疊加在地圖上。這是基于自動駕駛地圖的決策和控制，這是我們目前做汽車很多人能想到的一種方式，這種方式是基于控制邏輯來做自動駕駛。這是比較簡單的，特別是做汽車企業(yè)的人來說比較簡單，但是對很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來說很難。做這件事情需要整車的動力學(xué)建模，整車控制要做得很精確。對互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來說他們會想不用控制邏輯來做，能不能基于人工智能深度學(xué)習(xí)去做，也可以。谷歌和百度沒有在汽車本身做大量工作，但是通過大量數(shù)據(jù)采集，給車一個圖片和傳感信息，這個車直接告訴你方向盤的轉(zhuǎn)角、油門剎車這樣的信號，我們實驗室也做過這樣的工作，確實能做，特定條件下可以做到很好的效果。直接用深度學(xué)習(xí)做自動駕駛的訓(xùn)練，也可以讓汽車無人開起來。但是這么做行不行呢？這么做是有問題的。它什么時候出了事情，什么時候撞死了人你不知道，這個不知道對汽車產(chǎn)品來說是不可以接受的。如果手機、電腦這樣的產(chǎn)品出了問題大家可以重新啟動，對汽車來說出了問題撞死人是不可以重新啟動的。去年日本有一家很有名的公司叫高田，有85年歷史，做安全氣囊的，20%多的市場份額，85年汽車企業(yè)去年破產(chǎn)了，因為它的安全氣囊出問題了。這么多年一共有10個安全氣囊出問題，死了10個人，他們一共賣了1.2億個，這樣的比例都不能接受。如果你造了智能汽車用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，什么時候撞死人也不知道，這樣的汽車能賣嗎？肯定不可以。汽車解決的是真正問題，各種各樣極端條件下汽車的動力學(xué)控制99%已經(jīng)做到最優(yōu)了，對未來高級別的自動駕駛一定是把深度學(xué)習(xí)、人工智能的技術(shù)和傳統(tǒng)的車輛動力學(xué)控制技術(shù)結(jié)合起來，是一種可控的學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，這個需要比較長的時間做工作。

最后一個，汽車的車載信息安全問題。汽車的安全性非常重要，比手機、電腦重要得多。手機、電腦出了問題，出了勒索軟件，最多付點錢就解決問題，但是對于汽車要死人的，而且汽車安全問題不是一輛車，如果整個系統(tǒng)安全性被攻破了，死的就不是一兩個人了，整個安全問題是非常重要的問題。但是這個安全問題從單車的安全到系統(tǒng)的安全都需要綜合考慮，這也是需要比較長的時間去攻破的。

下面我把清華這方面做的工作講一下。清華為了更好地做好智能汽車自動駕駛這方面的工作，專門成立了智能汽車校級交叉中心，由汽車系牽頭，我們軟件學(xué)院等等10個院系聯(lián)合起來，圍繞智能汽車一塊開展相關(guān)的工作。這些年在這個工作的基礎(chǔ)上我們也取得一些成績，這是我們做1、2級駕駛輔助技術(shù)，基于視覺來做，我們?nèi)ツ暌采狭松掀耐ㄓ?0，一下子量很大了。這個技術(shù)主要是我們在蘇州創(chuàng)業(yè)團隊做產(chǎn)業(yè)化具體的工作，在去年獲得中國汽車工業(yè)科技進(jìn)步一等獎。高級別自動駕駛方面我們做了很多嘗試，大家知道長安汽車當(dāng)年從重慶開到北京，影響比較大，當(dāng)中有一部分核心技術(shù)也是和我們合作的，出重慶和入北京的這部分，當(dāng)時我們和長安一塊做。去年北京車展上北汽無人駕駛的車輛很多人試駕過，一部分技術(shù)也是和我們合作的。左側(cè)這個圖是低成本無人駕駛車輛在無人駕駛大賽里面，其他用的是激光雷達(dá)的方案，我們有意地用了很低成本的方案，視覺的毫米波雷達(dá)為主，成本控制在幾萬內(nèi)。整個比賽路段30公里，能夠自己完成這個工作，用低成本的方案做3級自動駕駛證明是可以的。右側(cè)是我們天津做技術(shù)孵化的產(chǎn)業(yè)化團隊，清智，做的無人駕駛公交，4月份開始在世界智能大會之后一直做示范運營。這是我們另外一個產(chǎn)業(yè)團隊，我們最近用這個小車在清華里面做圖書的運送，上周完成了首次圖書運輸任務(wù)，現(xiàn)在任務(wù)主要由無人小車完成。

稍微總結(jié)一下，智能汽車自動駕駛技術(shù)離我們已經(jīng)很近了，高級別的可能10年左右就可以實現(xiàn)了，但是對我們所有企業(yè)來說如何選擇發(fā)展道路是很重要的事情，我們希望大家既能看到未來也能看到現(xiàn)在，希望更多的企業(yè)能夠投入更多的力量在智能汽車自動駕駛技術(shù)的研發(fā)上。