無人駕駛汽車的100年歷史

本文作者： AI研習(xí)社-譯站

2020-09-08 16:13

導(dǎo)語：到2050年左右，大部分人類自主駕駛的汽車將會消失。一群更小、更智能、形狀和尺寸各異的自動駕駛汽車將取代它們。

無人駕駛汽車的100年歷史

字幕組雙語原文：無人駕駛汽車的100年歷史

英語原文：The 100-Year History of Self-Driving Cars

翻譯：雷鋒字幕組（李珺毅、西西180）

無人駕駛汽車的100年歷史

上圖這張老式插圖描繪了這樣一個場景：一家四口在他們未來感十足的無人駕駛電動汽車中玩多米諾骨牌。

第一輛自動駕駛交通工具其實是帆船。幾個世紀(jì)的航海經(jīng)歷，使得古代的水手們?yōu)榱松娑O(shè)計出各種運用自然力量的工具，它們雖然簡單但可以精巧的解決問題，比如至今仍在使用的帆船。

想要駕駛帆船，你只需要拿到三角帆索(通過控制繩索使船小幅度的逆行),穿過滑輪回到夾板上。通過綁在舵上的繩索操控航行（操控船的一根桿）。當(dāng)風(fēng)迎面吹來的時候船就開始在風(fēng)中打轉(zhuǎn)，船的副臂將拉起穿過滑輪的繩索并且快速轉(zhuǎn)動船舵，船身就會到相反的方向。

聰明的海員們用這種技巧擺脫航海時代長時間掌舵的痛苦，即便在天氣很冷的時候也能駕駛它。當(dāng)帆船濺起白色的水花，你會享受得像坐在火車上一樣。當(dāng)舵被用在第一批船只上時，這項古老的技術(shù)并沒有實現(xiàn)從海上到陸上的飛躍——盡管我們可以想象為了實現(xiàn)它需要做的那些可怕徒勞的嘗試。直到1891年，奔馳引入了方向盤，這個事情才得以解決。

當(dāng)回到大陸上，機器取代牲畜時，自動駕駛實際上變得更加困難。與牲畜的肌肉力量相比，機動化是一個巨大的進步，但這是以犧牲腦力為代價的。長期以來，騎馬的人，甚至是車夫，在馬背上睡覺早已變得司空見慣。那些盡職盡責(zé)的動物只會在這條路上一直走下去，或者在路上戛然而止。

但是，汽車和卡車類似機械裝置需要駕駛員們不間斷地駕駛它們。隨著它們?nèi)藲獾娘j升，加上它們的重量和速度帶來的風(fēng)險越來越大，催生了各種實驗性的自動轉(zhuǎn)向方案。1925年，一輛遙控汽車在紐約展出，讓人們看到了即將到來的無人駕駛汽車，這讓公眾既興奮又害怕。據(jù)《紐約時報》報道，這位被樂觀地命名為“美國奇跡”的男子駕車，面對著數(shù)千名圍觀者在百老匯大街上巡游。

在1920年代，機動車輛每年奪走數(shù)萬人的生命，死亡率比今天高18倍。這項新技術(shù)有望使城市街道再次變得安全。但這些希望很快就破滅了，因為這臺“未來”汽車的駕駛員先是在第六十二街失控，過了一會兒又在哥倫布環(huán)島失控，最后這臺想要成為”奇跡”的汽車撞上了另一輛車。

盡管出現(xiàn)了這些早期失誤，但汽車行業(yè)仍在幻想著有朝一日能遙控汽車。在1939年的世界博覽會上，通用汽車公司的Futurama展品展示了美國城市巨大的機動立體模型。自動駕駛汽車，卡車和公共汽車在自由流動的高速公路上縱橫交錯，遍布在細(xì)長的摩天大樓之間。甚至還有一座“交通管制塔樓”，正如未來城市的設(shè)計師所想象的那樣，調(diào)度員將通過無線電指揮成千上萬輛汽車的行駛。到1950年代，嵌入在路面中的導(dǎo)絲已取代無線電，成為遙控車輛的首選技術(shù)。具有諷刺意味的是，美國無線電公司(RCA)在20世紀(jì)50年代首次成功地演示了這種方法。

這些早期的原型機顯示了自動駕駛的技術(shù)可行性，但是它們的高成本和對此類功能的低迷需求意味著無線電控制和有線引導(dǎo)汽車都不會流行。有人認(rèn)為，引導(dǎo)車輛高速公路行駛的價格高達(dá)每車道英里20萬美元。如果完全建成，此道路升級的可能會增加州際公路系統(tǒng)建設(shè)成本的40％以上，該系統(tǒng)已經(jīng)是美國歷史上最大的公共工程項目。與此同時，盡管長時間或深夜駕車的危險性很高，汽車制造商仍然受到了消費者駕車的追捧。他們專注于生產(chǎn)性能強勁、駕駛起來令人興奮的新型汽車。

這些早期的夢想設(shè)想了一個能基于外部引導(dǎo)的無人駕駛的未來藍(lán)圖。但到了20世紀(jì)60年代，重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到利用計算機的新技術(shù)來設(shè)計能夠真正獨立自主駕駛而不需要外界的幫助的汽車。在斯坦福大學(xué)(Stanford University)，研究人員第一次制造出了使用攝像頭觀察、計算機導(dǎo)航的機器人。在高度控制的實驗中，這些早期的機器人會沿著白線行駛，避開路上的障礙物。

自動駕駛并沒有長期局限在實驗室里。隨著cpu和圖像處理技術(shù)的改進，因此到20世紀(jì)70年代末，筑波大學(xué)機械工程實驗室的工程師們能夠在日本的道路上測試世界上第一輛自動駕駛乘用汽車。這些首批自動駕駛汽車以最高時速20英里的時速行駛，使用兩個攝像頭來從視覺檢測街道標(biāo)記。上世紀(jì)80年代，這一行動轉(zhuǎn)移到了歐洲，西德武裝部隊大學(xué)(Armed Forces University)教授恩斯特?迪克曼斯(Ernst Dickmanns)用自己設(shè)計的自動駕駛設(shè)備改裝了一輛梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)貨車，與汽車巨頭戴姆勒(Daimler)展開了長達(dá)10年的合作。

最終，輪到了美國人，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）在1990年代率帶頭。隨著制造自動駕駛機器的競爭在全球范圍內(nèi)蔓延，軟件迅速改進，計算機變得越來越快，從而開辟了新的可能性。到十年代末，在美國、德國和日本，第一次在自動控制下的越野旅行被記錄在案。

自動駕駛發(fā)展最緊張的時期即將到來，在2000年代初期，五角大樓對這項新興技術(shù)的興趣日益濃厚為了集中分散的研究小組的努力，并促進與國防和汽車工業(yè)更緊密的聯(lián)系，國防高級研究計劃局(美國軍方最獨立的研究資助機構(gòu))在2004年、2005年和2007年組織了一系列公開競賽這些被稱為“大挑戰(zhàn)”的項目提供了數(shù)百萬美元的獎金和無價的聲望，并吸引了來自學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的數(shù)十支團隊。

在他們把最好的硬件和軟件進行測試后，競爭對手們從遠(yuǎn)處觀看他們的自動駕駛車輛試圖穿越開放的鄉(xiāng)村和設(shè)置在一個廢棄的軍事基地后面更遠(yuǎn)的郊區(qū)。2004年的比賽在沒有獲勝者的情況下結(jié)束-沒有參賽者到達(dá)終點。但是一年后，斯坦福大學(xué)的獲獎車輛獲得了200萬美元的獎金。

DARPA的競賽加速了無人駕駛汽車的發(fā)展。斯坦福大學(xué)在2005年取得的第一名是它在道路圖像處理方面開創(chuàng)性地使用了機器學(xué)習(xí)的結(jié)果。機器學(xué)習(xí)是一種人工智能編程技術(shù)。但更重要的是，比賽將注意力集中在了新興技術(shù)的可能性上。軍方對自動駕駛汽車的興趣日益濃厚，因此沒有人會感到震驚。但是，潛在的民用應(yīng)用引發(fā)了人們突然的猜測。這是第一次，自動駕駛技術(shù)的實際商業(yè)應(yīng)用似乎觸手可及。

這給汽車行業(yè)敲響了警鐘，但并不是所有人都聽的到。大多數(shù)公司的注意力都集中在2007 - 2008年的金融危機和隨后的全球衰退上。特別是美國的汽車制造商，在利用自動駕駛的機會時，需要大量的投資才能從實驗室最后推廣應(yīng)用到市場。汽車制造商要么破產(chǎn)，要么接受聯(lián)邦政府的救助。相反，硅谷前進了。到2009年，斯坦福大學(xué)獲獎團隊的負(fù)責(zé)人塞巴斯蒂安·特倫（Sebastian Thrun）領(lǐng)導(dǎo)了Google的新自動駕駛汽車項目。這家搜索巨頭在Android上押注了很大的錢，它的手機操作系統(tǒng)非常成功。看起來，汽車可能會成為下一個大型計算平臺。Google可以對汽車軟件的未來提出主張嗎？在首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人拉里·佩奇（Larry Page）對自動駕駛的終生興趣的支持下，這似乎是明智之舉。

無人駕駛汽車的100年歷史

2015年5月13日，一輛新的Google自動駕駛汽車將在加利福尼亞山景城的Google X上展出。

照片：Kim Kulish / Getty Images

谷歌的舉動花了幾年的時間才被人們接受，但一旦它被接受，不僅在汽車行業(yè)，而且在計算機和出租車行業(yè)都是如此。突然之間，每一家主要汽車制造商、每一家叫車公司，以及蘋果(Apple)等相互競爭的云軟件巨頭，都迅速動員力量開發(fā)自動駕駛汽車當(dāng)內(nèi)部項目無法產(chǎn)生令人信服的結(jié)果時，許多公司只是收購有前景的初創(chuàng)公司，以獲得所需的技術(shù)。僅在2016年和2017年的兩年時間里，自動駕駛汽車技術(shù)就投入了約800億美元。

最大的一筆交易是，英特爾在2017年驚慌失措地收購了計算機視覺先驅(qū)Mobileye，這家以色列的計算機視覺系統(tǒng)制造商的估值達(dá)到了驚人的150億美元。隨著這一并購熱潮的展開，將汽車制造商和科技行業(yè)聯(lián)系在一起的合作伙伴和交叉持股網(wǎng)絡(luò)變得更加錯綜復(fù)雜。世界上最大的兩個消費行業(yè)——計算機和汽車——已經(jīng)在彼此身上看到了自己的未來。但他們無法決定是要聚在一起，還是互相狼吞虎咽。

到2018年，他們的辛勤工作和高額融資終于有了回報。去年12月，谷歌衍生公司W(wǎng)aymo在亞利桑那州的錢德勒悄悄推出了全球首個真正的無人駕駛出租車服務(wù)。在Tsukuba首次試駕無人車40多年和招聘Thrun近10年后，該公司開始接受無人駕駛汽車穿越鳳凰城郊區(qū)的請求。報道稱，這家科技巨頭已經(jīng)撥出超過100億美元來建立自己的自動駕駛帝國。終于，自動駕駛漫長而痛苦的誕生終于結(jié)束了。

1903年1月12日，《紐約時報》報道：“世界上第一個大型汽車展覽會開幕，“用馬車幾乎不可能完成的任務(wù)，用汽車做得更好，甚至可能更好?！?其展品位于麥迪遜廣場花園內(nèi)的門旁和第二十六街和麥迪遜大道。一個世紀(jì)后的《泰晤士報》仍在關(guān)注此事，這一次，它以同樣的熱情兜售自動駕駛時代的工程奇跡。專欄作家大衛(wèi)萊恩哈特在2018年寫道:“在我駕駛半無人駕駛汽車的第四天，我已經(jīng)準(zhǔn)備好向未來飛躍。

記錄在案的紙張并不孤單。就像汽車一樣，電動汽車引發(fā)了人們對新技術(shù)對個人和社會益處的大膽猜測。但這對未來有什么好處呢？

首先，自動駕駛技術(shù)的擁護者表示，自動駕駛技術(shù)可以消除幾乎所有由汽車造成的死亡。據(jù)估計，20世紀(jì)有6000萬人死于車禍。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過第二次世界大戰(zhàn)期間所有軍事和平民死亡事件。但是，即使汽車變得更加安全，殺人仍在繼續(xù)，因為汽車傳播到了缺乏熟練駕駛員和交通法規(guī)的新國家。隨著中國和印度汽車使用量的激增，全球每年都有140多萬人死于交通事故，發(fā)生在事故中的人足以填滿德克薩斯州達(dá)拉斯這樣大的一座城市;還有像伯明翰（英國）或神戶（日本）這樣的城市。倡議者稱，這些事故中的絕大多數(shù)本可以通過自動駕駛技術(shù)避免。

其次，自動駕駛的支持者吹噓道，我們所知道的交通擁堵將會消失。過度擁擠的道路會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且在移動電話中嵌入了位置追蹤設(shè)備，這種損失比以往任何時候都更容易衡量。利用這些手機留下的大量旅行記錄，遠(yuǎn)程信息處理公司Inrix估計，僅在美國，司機在交通上浪費的時間每年就超過3050億美元，即每個司機近1500美元。對于自動駕駛汽車的觀點是，由于更快的制動反應(yīng)，軟件駕駛的汽車但是，軟件駕駛的汽車可以在高速公路上將更多的車擠得更近，自動駕駛可能還會通過簡單地將人口分散到更遠(yuǎn)的地方，在更廣闊的土地上擴大定居點來減少某些瓶頸。處于自動駕駛汽車上的乘客，可以將旅行時間用于工作或休閑，而不是盯著道路行駛，這是他們就會想到，長時間乘車去不擁擠的區(qū)域是一件很輕松愉快的事。

第三，倡議者希望不會有人被自動駕駛汽車拋在后面。汽車在20世紀(jì)為數(shù)億人提供了出行便利，但是當(dāng)汽車的成功分散了人口，并抽走了公共交通的資金時，許多人發(fā)現(xiàn)自己在自由出行方面面臨著新的障礙。僅在美國，就有超過2500萬人患有殘疾，限制了近六分之一的勞動力的出行。自動駕駛技術(shù)不僅將把汽車旅行帶給那些身體上沒有能力開車的人，它還將為老年人、年輕人和那些自己買不起車的人提供新的旅行選擇。隨著殘疾人不再作為局外人進入勞動力市場，隨著老年人更容易獲得醫(yī)療服務(wù)，隨著兒童享受到更廣泛的教育機會，社會和經(jīng)濟利益可能是巨大的。

你會問，這個烏托邦什么時候會到來？今天，自動駕駛?cè)匀皇且粋€新鮮事物。盡管開車有很多麻煩、危險和煩惱，但對于這項新技術(shù)，我們?nèi)匀皇亲罹叱杀拘б娴?。到你讀到這篇文章的時候，在本世紀(jì)20年代初，即使最瘋狂的預(yù)測成真，在世界高速公路、街道和人行道上行駛的真正的自動駕駛汽車也將不到100萬輛。但在接下來的十年里，自動駕駛車輛的數(shù)量注定會快速增長。到2030年，全球智能汽車、卡車和公共汽車的總?cè)藬?shù)可能會達(dá)到數(shù)千萬。它們將與大約20億人類駕駛的汽車和卡車一同在道路上行駛(誤差幾億)。即便如此，在全球汽車數(shù)量中，自動駕駛車輛似乎也只是一個零頭。但是，這場革命將以驚人的、外科手術(shù)般的精確和壓倒性的力量迸發(fā)開來。就像賽博朋克小說家威廉·吉布森曾經(jīng)說過的一句名言，未來已經(jīng)在這里，只是它不是均勻分布的。

無人駕駛汽車的100年歷史

2016年9月13日在賓夕法尼亞州匹茲堡的Uber先進技術(shù)中心展示了Uber自動駕駛汽車的飛行員模型。

照片：AFP/Stringer/Getty Images

我們首先注意到的變化將發(fā)生在出租車上。大多數(shù)市場分析人士認(rèn)為，到2030年，工業(yè)化國家的所有出租車都將實現(xiàn)自動化。在美國，這一數(shù)字是30萬輛。加上所有的Ubers和Lyfts，總數(shù)接近1,000,000。無人駕駛出租車從我們的機場和度假勝地蜂擁而出，穿過我們最喜愛的市中心，可能會成為一代人的自動化面孔，并會成為每年數(shù)十億乘客無人駕駛出行的首選方案。無人駕駛出租車的出現(xiàn)，可能會從根本上改變消費者對汽車的看法。只要輕輕一點擊，電腦司機就能上路，而且機器人出租車的代價非常便宜，人們可能會完全放棄擁有汽車。如果我們一起來做這個轉(zhuǎn)變，將需要更少的車輛來運送同樣數(shù)量的人，就像今天的私家車。

但這種一線希望可能不會成為現(xiàn)實。自動化也將使得私家車更加有用，而軟件將從根本上減少私家車的麻煩。仔細(xì)考慮一下。自動駕駛汽車為您提供的不僅僅是開車服務(wù)，它們還將自己停車，帶自己到車庫去加油和維修，以及支付自己的保險費（當(dāng)然是用您的錢）。我們很可能會簡單地將愚蠢的汽車換成智能汽車，然后繼續(xù)像這樣四處兜風(fēng)。

從長遠(yuǎn)來看，我們可能會看到兩種情況的混合。到2040年，即使共享的自動駕駛汽車占據(jù)主導(dǎo)地位，新車銷量下降50%，這是一個翻天覆地的變化，汽車制造商仍將每年在全球生產(chǎn)大約3000萬輛自動駕駛汽車。其中一半將在中國，另外四分之一將在美國，剩下的將分散在歐盟，日本和新興市場。然而，盡管汽車制造業(yè)務(wù)萎縮，使用汽車、面包車、小型摩托車和其他產(chǎn)品的業(yè)務(wù)將會增長。如今價值2萬億美元的全球汽車制造業(yè)所剩下的，將被并入一個更大的個人交通服務(wù)市場，預(yù)計到本世紀(jì)中葉，這個市場的年規(guī)模將達(dá)到7萬億至10萬億美元，大致相當(dāng)于今天整個歐盟的經(jīng)濟規(guī)模。僅Waymo一家公司就希望在2030年前占據(jù)1.7萬億美元的年市場份額。但優(yōu)步、亞馬遜和阿里巴巴，更不用說福特、通用和大眾等公司，不會輕易放棄這塊新疆域。他們對未來的自動駕駛服務(wù)業(yè)務(wù)也有自己的規(guī)劃。

因此，盡管無人駕駛革命從涓涓細(xì)流開始，但不久之后，這種緩慢的滴水將變成洪流。到2050年左右，大部分人類自主駕駛的汽車將會消失。一群更小、更智能、形狀和尺寸各異的自動駕駛汽車將取代它們。有些是私人的，有些是共享的。有的能承載一個人，有的能承載上百個甚至更多。許多汽車可能根本不載人，而是忙于穿梭在由網(wǎng)上購物的成功，所釋放出來的源源不斷的商品洪流中。有些僅僅通過觀察我們的城市布局或指揮交通來幫助我們。總而言之，我們多樣化的自動駕駛車輛將比我們今天的汽車行駛更多的里程。

人們很容易把無人駕駛革命看作是20世紀(jì)汽車的重演，只不過規(guī)模更大，是計算機精心設(shè)計的。但是，過去的一切都無法使我們?yōu)榧磳⒌絹淼氖虑樽龊脺?zhǔn)備。全速前進，變化的步伐將使我們迷惑不解。在美國，從1920年汽車開始大量涌入城市，到1980年，汽車的全面機動化花了大約60年的時間。接下來的40年，從1980年到2020年，是一個飽和時期。

通勤者花在路上的平均時間增加了近兩倍，交通擁堵造成的經(jīng)濟損失增加了十倍，達(dá)到每年1660億美元。我們花了很多時間尋找限制汽車使用的方法，并投資于替代品。

但是自動駕駛可以在短短20到30年內(nèi)發(fā)它的作用-這正是一代人的時間跨度。如果我們的汽車歷史確實能讓我們學(xué)習(xí)到了什么，那就是我們在無人駕駛革命中發(fā)現(xiàn)的未來不會是我們所期待的。

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