將蜘蛛傳感器植入自動(dòng)駕駛汽車外殼

眾所周知，蜘蛛俠擁有蜘蛛般敏銳的感官，它幫助超級(jí)英雄提前感知危險(xiǎn)并迅速做出反應(yīng)。現(xiàn)在，無(wú)需放射性蜘蛛的叮咬，無(wú)人機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車也可以擁有超級(jí)英雄的感知能力。

在ACS Nano發(fā)表的一篇論文中，來(lái)自普渡大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員提議將蜘蛛式傳感器集成到自動(dòng)機(jī)器的外部。也就是說(shuō)，汽車，飛機(jī)和無(wú)人機(jī)即將擁有蜘蛛般的感官。蜘蛛俠的能力并非憑空虛構(gòu)，蜘蛛的腿上的確有微小的敏感毛發(fā)，可以幫助它們避開掠食者或獵食獵物。研究人員正是受到蜘蛛、蝙蝠、鳥類和其他動(dòng)物的啟發(fā)，建造了傳感器。

生物接受信息的路徑是：神經(jīng)末梢——機(jī)械傳感器——檢測(cè)和處理動(dòng)物生存所必需的信息。這些傳感器以頭發(fā)、纖毛或羽毛的形式出現(xiàn)。而這些動(dòng)物真正關(guān)鍵的傳感器，是與稱之為“機(jī)械感受器”的特殊神經(jīng)元相連的神經(jīng)末梢。

但是根據(jù)發(fā)表在ACS Nano雜志上的研究，目前最先進(jìn)的傳感器技術(shù)處理數(shù)據(jù)的速度也還不夠快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上自然界的速度。

普渡大學(xué)（Purdue University）助理教授Andres Arrieta表示，“智能系統(tǒng)能夠收集的數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，而且這一速度的增長(zhǎng)速度超過(guò)了傳統(tǒng)計(jì)算能夠處理的數(shù)據(jù)?！?/p>

因?yàn)榇笞匀徊⒉恍枰占恳粭l數(shù)據(jù)，它會(huì)過(guò)濾掉不需要的數(shù)據(jù)。正如研究人員所解釋的那樣，自然界能夠如此快速地處理數(shù)據(jù)的一個(gè)原因是許多生物機(jī)械傳感器根據(jù)閾值（例如壓力或溫度的變化）來(lái)過(guò)濾數(shù)據(jù)——也就是它們不會(huì)處理所有數(shù)據(jù)，只留下生存所必需的信息。

例如，當(dāng)獵物落在蜘蛛網(wǎng)上時(shí)，蜘蛛腿上的毛發(fā)以特定頻率振動(dòng)并刺激機(jī)械傳感器。但是當(dāng)灰塵落在卷筒紙上時(shí)，機(jī)械傳感器不會(huì)對(duì)振動(dòng)的頻率做出反應(yīng)。研究人員正致力于開發(fā)能夠以類似方式響應(yīng)的傳感器，有選擇地處理信息，從而減少數(shù)據(jù)負(fù)荷。

在自然界中，一旦特定水平的力激活了與毛發(fā)傳感器相關(guān)聯(lián)的機(jī)械感受器，這些感受器就會(huì)通過(guò)從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)的方式來(lái)計(jì)算信息。普渡大學(xué)的研究人員與新加坡南洋理工大學(xué)還有瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院合作，設(shè)計(jì)了同樣原理的傳感器，并利用這些開/關(guān)狀態(tài)來(lái)解釋信號(hào)。

研究人員證明，受蜘蛛毛發(fā)啟發(fā)而設(shè)計(jì)的機(jī)械傳感器可以被定制，用以檢測(cè)外力。在現(xiàn)實(shí)生活中，這些外力主要是指無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車行駛時(shí)候需要避免的障礙物。他們開發(fā)的傳感器不僅能夠以非常快的速度感知和過(guò)濾信息，并且可以進(jìn)行計(jì)算，而且無(wú)需電源。

“硬件和軟件本質(zhì)上沒有區(qū)別，它們都是相互關(guān)聯(lián)的。傳感器的作用是解釋、收集和過(guò)濾數(shù)據(jù)?！盇rrieta說(shuō)。

銜接硬件軟件之間的鴻溝之后，智能機(jī)器可以及時(shí)根據(jù)傳感器計(jì)算的結(jié)果做出反應(yīng)。這些人工機(jī)械傳感器由于硬度高，能夠非常迅速地感知、過(guò)濾和計(jì)算。傳感器材料也經(jīng)過(guò)了特意的選擇，在被滿足預(yù)定閾值的外力激活作用下，能夠快速改變形狀。形狀的改變使得材料內(nèi)部的導(dǎo)電粒子相互靠近，從而使電流可以通過(guò)傳感器并攜帶信號(hào)。該信號(hào)將通知自主系統(tǒng)應(yīng)如何響應(yīng)。這樣，傳感器不僅可以快速檢測(cè)和過(guò)濾，而且還可以在沒有電源的情況下進(jìn)行計(jì)算。

Purdue大學(xué)機(jī)械工程助理教授Andres Arrieta表示，植入傳感器之后，自動(dòng)駕駛汽車可以會(huì)更好地檢測(cè)和避開物體，因?yàn)樗麄兛梢愿斓靥幚砀泄傩畔ⅰ?/span>

更好的傳感能力使無(wú)人機(jī)可以在危險(xiǎn)的環(huán)境中行駛，有效避免一些由人為錯(cuò)誤引起的事故。這項(xiàng)研究得到了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和普渡大學(xué)的資助，這是普渡大學(xué)在人工智能，算法和自動(dòng)化方面的進(jìn)步的重要體現(xiàn)。

自2004年開始推出自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)以來(lái)，大家對(duì)于自動(dòng)駕駛的前景充滿信心。多家公司已經(jīng)加入這場(chǎng)角逐，包括科技巨頭谷歌，優(yōu)步和特斯拉。同時(shí)許多傳統(tǒng)汽車制造商，如通用汽車，福特和沃爾沃也旋即加入了競(jìng)爭(zhēng)。目前全球自動(dòng)駕駛汽車市場(chǎng)的估值估計(jì)為540億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)七年會(huì)增長(zhǎng)到10倍左右。

與此同時(shí)，我們看到自動(dòng)駕駛汽車的安全與責(zé)任問(wèn)題也在引起爭(zhēng)議。2018年優(yōu)步自動(dòng)駕駛車輛撞擊并導(dǎo)致了一名路人的死亡。這一事件引起了媒體的嘩然，這個(gè)事件之后以優(yōu)步與受害者的家人達(dá)成和解協(xié)議為結(jié)局。

自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的研究人員和工程師正在研究和定義安全性的參數(shù)。關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車的最大問(wèn)題之一不是技術(shù)問(wèn)題，而是社會(huì)問(wèn)題：怎樣才算是足夠安全？也就是說(shuō)，沒有明確的參數(shù)來(lái)確定安全性是否足夠，安全到什么地步可以允許自動(dòng)駕駛汽車上路。

如今人控駕駛已經(jīng)是一項(xiàng)非常安全的活動(dòng)：在美國(guó)，大約每行駛1億英里有一人死亡。所以這樣推測(cè)，自動(dòng)駕駛汽車需要做得更好。但要好多少不是一個(gè)簡(jiǎn)單的答案。他們需要10％更安全嗎？100％更安全？如果這意味著更多的人在此期間死亡，那么等待自動(dòng)駕駛汽車達(dá)到超高安全標(biāo)準(zhǔn)是否可以接受？

到目前為止，自動(dòng)駕駛汽車和自動(dòng)化技術(shù)已被證明是非常安全的，同時(shí)還在不斷進(jìn)步，但它們并非萬(wàn)無(wú)一失。我們必須回答的問(wèn)題是我們?nèi)绾味x安全，包括它的意義和我們?nèi)绾巫C明它。將我們的生活置于自動(dòng)汽車手中的想法還是令人害怕，即使它確實(shí)更安全。