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阿里王剛談自動(dòng)駕駛:從單車(chē)智能到車(chē)路協(xié)同智能的進(jìn)化

shery / 2971人閱讀

摘要:在今年的云棲大會(huì)上,阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室除了發(fā)布服務(wù)機(jī)器人天貓精靈太空蛋太空梭天貓精靈車(chē)載版,還重點(diǎn)推出了車(chē)路協(xié)同智能自動(dòng)駕駛車(chē)。秒看懂智慧物流車(chē)和感知基站各位嘉賓,上午好我是王剛,我要介紹的是自動(dòng)駕駛從單車(chē)智能跨到協(xié)同智能的進(jìn)化。

在今年的云棲大會(huì)上,阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室除了發(fā)布AliGenie 3.0、服務(wù)機(jī)器人(天貓精靈太空蛋、太空梭)、天貓精靈車(chē)載版(TmallGenie auto),還重點(diǎn)推出了L4車(chē)路協(xié)同智能自動(dòng)駕駛車(chē)。

阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理淺雪稱,將利用感知基站,實(shí)現(xiàn)車(chē)與路對(duì)話,讓自動(dòng)駕駛進(jìn)入車(chē)路協(xié)同智能時(shí)代。

在阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)想中,不僅有聰明的車(chē),還要有聰明的路。自動(dòng)駕駛車(chē)+路側(cè)“感知基站”+云控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)云端、路端、車(chē)端一體的智能。其中,感知基站站得高看得遠(yuǎn),具備多種傳感器,分布在道路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。每個(gè)基站能照看到方圓400米范圍內(nèi)的路面,把路面情況、交通情況等提前告訴車(chē)輛,從而解決道路擁堵、交通險(xiǎn)情提前預(yù)警等問(wèn)題,給了智能交通一個(gè)“上帝視角”。

作為阿里巴巴自動(dòng)駕駛的領(lǐng)軍人物,阿里巴巴人工智能實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家王剛在云棲大會(huì)上詳細(xì)講解了“車(chē)路協(xié)同”自動(dòng)駕駛的探索與實(shí)踐,以下為現(xiàn)場(chǎng)速記。

90秒看懂A.I. Labs智慧物流車(chē)和感知基站

各位嘉賓,上午好!我是王剛,我要介紹的是《自動(dòng)駕駛:從單車(chē)智能跨到協(xié)同智能的進(jìn)化》。可能在很多人的印象里,自動(dòng)駕駛是一個(gè)非常新的研發(fā)領(lǐng)域。但其實(shí)不是這樣的,如果我們翻開(kāi)歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)早在上世紀(jì)三四十年代的時(shí)候,美國(guó)就提出了自動(dòng)駕駛概念車(chē)的理念,1984年的時(shí)候,cmu研發(fā)出了自動(dòng)駕駛原型車(chē),2004年的時(shí)候,就開(kāi)始了百萬(wàn)美金的自動(dòng)駕駛挑戰(zhàn)賽,一直到現(xiàn)在。

看到這樣悠久的自動(dòng)駕駛歷史,其實(shí)還是蠻有感慨的。為什么研發(fā)了這么久,我們還是沒(méi)有看到完全無(wú)人的自動(dòng)駕駛汽車(chē)產(chǎn)品出現(xiàn),還是沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地?其中一個(gè)重要的原因當(dāng)然是自動(dòng)駕駛是一個(gè)非常困難的問(wèn)題,但同時(shí),我們也非常有必要去復(fù)盤(pán),去思考,我們以往研發(fā)的技術(shù)路徑方向是否是最優(yōu)的,是否有可以提高的地方?帶著這樣的疑問(wèn),我們也進(jìn)行了一些探索。

在過(guò)去的幾十年里,我們數(shù)代人都專注于單車(chē)智能的研發(fā)。單車(chē)智能就是希望能讓車(chē)自身具有感知,決策,控制等能力,能處理路上所有的情況,以實(shí)現(xiàn)安全駕駛。但單車(chē)智能真的能達(dá)到我們所期望的結(jié)果嗎?帶著這樣的疑問(wèn),我們團(tuán)隊(duì)對(duì)單車(chē)智能系統(tǒng)進(jìn)行了充分驗(yàn)證。單車(chē)智能的框架和模塊,各個(gè)公司都比較相似,我這里就不詳細(xì)介紹了。

在過(guò)去的一段時(shí)間里,為了進(jìn)行驗(yàn)證,我們開(kāi)發(fā)了業(yè)界領(lǐng)先的單車(chē)智能系統(tǒng),比如我們能實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景全天候的厘米級(jí)的定位;我們建立了大規(guī)模的仿真平臺(tái),能每天進(jìn)行數(shù)萬(wàn)公里的模擬和測(cè)試;在感知這個(gè)模塊,大家知道KITTI數(shù)據(jù)庫(kù)的競(jìng)賽在國(guó)際上是非常權(quán)威的,全世界的算法專家都在上面測(cè)試。我們也把研發(fā)的算法在上面進(jìn)行了測(cè)試,發(fā)現(xiàn)我們是3D目標(biāo)檢測(cè)的第一名。這是我們感知系統(tǒng)的一部分,我們?cè)谙到y(tǒng)架構(gòu)以及工程優(yōu)化上都進(jìn)行了極致的研發(fā)。同時(shí)呢,在過(guò)去的兩年里,我們單是在CVPR這個(gè)國(guó)際最頂尖的計(jì)算機(jī)視覺(jué)會(huì)議上就發(fā)表了12篇論文,這也充分說(shuō)明了我們?cè)谒惴ㄉ系南冗M(jìn)性和前瞻性。我們把工程和算法做到了很好的結(jié)合,我可以非常自信和自豪的說(shuō)我們的車(chē)載感知系統(tǒng)是業(yè)績(jī)一流的感知系統(tǒng)。

基于這些先進(jìn)的技術(shù)模塊,我們開(kāi)發(fā)了一整套自動(dòng)駕駛系統(tǒng),并且進(jìn)行了反復(fù)的測(cè)試和驗(yàn)證。這是一個(gè)我們?cè)谠茥℃?zhèn),也就是我們會(huì)場(chǎng)外的開(kāi)放道路進(jìn)行測(cè)試的視頻。大家可以看到,全程中我們的安全駕駛員是沒(méi)有操控方向盤(pán)的。 這是一個(gè)非常非常典型的中國(guó)式的道路,有橫沖直撞的自行車(chē)、有慢慢的機(jī)動(dòng)車(chē)還有穿梭的行人以及路邊停著隨時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)的車(chē)輛。但我們的車(chē)能熟練的跟隨、避讓以及在十字路口的時(shí)候安全的匯入車(chē)道,這也表明我們的單車(chē)智能非常先進(jìn)。

但即使是這樣一個(gè)先進(jìn)的單車(chē)智能系統(tǒng),我們?cè)綔y(cè)試,心里是越慌的。因?yàn)槔锩嬗泻芏鄦?wèn)題,也就是大家所說(shuō)的cornercase。并且很讓人絕望的是,很多這樣的corner case是在單車(chē)智能這樣的技術(shù)路線下很難解決的。

這里我舉幾個(gè)例子吧。第一個(gè)例子是盲區(qū)和障礙物的遮擋,車(chē)上的傳感器由于視角和高度的限制,總是有盲區(qū)的,并且如果路邊有障礙物,它是不可能看到障礙物后面的情況,這樣的限制在真實(shí)場(chǎng)景里有非常大的安全隱患;第二個(gè)限制是感知距離,現(xiàn)在大部分激光雷達(dá)的有效感知距離都在幾十米左右,如果車(chē)速稍微高一點(diǎn),前面有靜止物體的時(shí)候根本來(lái)不及做出反應(yīng)的。其他的一些問(wèn)題包括高精度地圖不能實(shí)時(shí)更新,決策規(guī)劃無(wú)法得到完整的信息等等。這些問(wèn)題都是單車(chē)智能技術(shù)上很難或者根本不可能克服的問(wèn)題。

單車(chē)智能的另外一個(gè)問(wèn)題是成本不可控,我們?yōu)榱俗屲?chē)智能,需要給它配備非常多且昂貴的傳感器單元。據(jù)法國(guó)的一個(gè)公司統(tǒng)計(jì),2018年目前每輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)平均價(jià)格是20萬(wàn)美元,所以即使單車(chē)非常智能,但這樣高昂的成本在落地上是非常困難的。

由于單車(chē)智能的這些局限,我們相信要想打造安全,經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng),我們不僅要研發(fā)聰明的車(chē),也離不開(kāi)研發(fā)聰明的道路和交通設(shè)施,讓它們相互配合去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。所以我們開(kāi)發(fā)了車(chē)路協(xié)同的智能系統(tǒng),我們稱之為這樣的系統(tǒng)為協(xié)同智能系統(tǒng)。

協(xié)同智能有什么好處呢?從安全角度來(lái)講,很多單車(chē)智能很難處理的情況,通過(guò)智能的路和交通設(shè)施能非常容易的解決;剛才淺雪也提到了,我們通過(guò)建設(shè)道路,實(shí)際上可以共享智能能力,從成本角度來(lái)講,通過(guò)集約式的建設(shè)智能的道路,讓這樣的能力被所有跑在路上的車(chē)所共享,我們能給車(chē)減配,降低車(chē)的成本,從而降低整個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的成本。基于這樣的兩個(gè)原因,我們相信,在中國(guó),乃至世界,自動(dòng)駕駛的落地離不開(kāi)協(xié)同智能的發(fā)展。

剛才講到協(xié)同智能更安全,是協(xié)同智能能對(duì)單車(chē)智能的能力進(jìn)行了全面升級(jí)。我們常說(shuō)自動(dòng)駕駛需要看,想,做,分別對(duì)應(yīng)著感知,決策,和控制三個(gè)部分。其中感知和決策是最難的兩個(gè)點(diǎn)。 單車(chē)智能的感知只是基于自身傳感器,有盲區(qū),有死角,而協(xié)同智能的看可以是基于路上的傳感器網(wǎng)絡(luò),無(wú)死角,超遠(yuǎn)距離,所以我們稱之為上帝視角;單車(chē)智能的決策只能基于自身的不完整信息來(lái)做,是無(wú)法考慮到別的車(chē)輛的,所以決策結(jié)果是局部最優(yōu);而協(xié)同智能能綜合的考慮到所有的車(chē)的下一步的運(yùn)動(dòng)情況,從而做出全劇最優(yōu)的決策結(jié)果。基于這樣優(yōu)勢(shì),協(xié)同智能可以實(shí)現(xiàn)非常好的駕駛安全性。

我們團(tuán)隊(duì)在非常早的時(shí)候就開(kāi)始了協(xié)同智能的研發(fā),我們現(xiàn)在的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)就是一個(gè)完整的協(xié)同智能系統(tǒng)。今天我想比較詳細(xì)的介紹其中的感知部分,我們稱之為上帝視角感知基站網(wǎng)絡(luò)。

前面提到過(guò)車(chē)的傳感器由于視角,高度,以及傳感距離的限制,都存在很多局限,我們另辟蹊徑,把車(chē)的傳感單元裝到了路上。左下角顯示的就是我們裝在云棲小鎮(zhèn)路邊的感知設(shè)備,我們命名為智能感知基站。這個(gè)智能感知基站能感知到交通場(chǎng)景里所有的信息,并發(fā)送給車(chē)。相對(duì)于車(chē)的傳感器,我們的智能感知基站有什么優(yōu)點(diǎn)呢?第一,它高瞻遠(yuǎn)矚,因?yàn)槲恢酶?,視野廣,所以幾乎無(wú)死角,能有效處理遮擋;第二,它是靜止在路邊的,以靜制動(dòng),所以在檢測(cè)下面的移動(dòng)物體的時(shí)候有很高的準(zhǔn)確率;第三,感知基站不是孤立的,路上的感知基站可以形成網(wǎng)絡(luò),相互通信,從而它的感知距離可以達(dá)到無(wú)窮遠(yuǎn),任何有感知基站的地方,我們的車(chē)都能感知到。這樣的感知基站網(wǎng)絡(luò)就猶如給自動(dòng)駕駛開(kāi)啟了上帝視角,可以決勝千里之外。

基于以上的三個(gè)優(yōu)點(diǎn),我們認(rèn)為這樣的新型設(shè)備開(kāi)啟了3D視角,極大地的增強(qiáng)了感知的安全性。它包括了多模態(tài)的融合算法,開(kāi)發(fā)出了基于網(wǎng)絡(luò)的感知算法等等。我們致力于打造自動(dòng)駕駛領(lǐng)域產(chǎn)品級(jí)的智能感知基站,它在精度,實(shí)時(shí)性,以及可靠性上都達(dá)到了很高的要求。例如,單個(gè)感知基站的檢測(cè)范圍大,我們?cè)诟兄镜乃惴ㄉ弦策M(jìn)行了深度的研發(fā),開(kāi)發(fā)了非常先進(jìn)的的多模態(tài)感知算法。另外在硬件設(shè)計(jì)上,我們也進(jìn)行了工業(yè)級(jí)的設(shè)計(jì),感知基站可以防雨、防霧,可以應(yīng)對(duì)一切的天氣情況。

我們把車(chē)和感知基站形成了非常好的融合,形成了一個(gè)高效統(tǒng)一的協(xié)同智能系統(tǒng)。下面這個(gè)video充分的顯示了我們的協(xié)同智能的能力。其中銀色的車(chē)是我們的自動(dòng)駕駛汽車(chē),紫紅色的框表示車(chē)身傳感器感知到的結(jié)果,綠色的框表示感知基站檢測(cè)到的結(jié)果。大家可以看到路面上有一個(gè)障礙物,這個(gè)障礙物是行人,如果沒(méi)有感知基站的幫助,車(chē)無(wú)法看到,但因?yàn)橛辛烁兄镜膸椭?,?chē)可以及時(shí)避讓,極大地的提高了安全性。

我們還做了大量的實(shí)際測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn),即使車(chē)是在30公里/小時(shí)的速度下,如果突然沖出一個(gè)行人,100%會(huì)撞傷,但有了感知基站的幫助,我們實(shí)現(xiàn)了100%的成功避讓率,這個(gè)例子充分證明了協(xié)同智能的威力。

同樣重要的是,協(xié)同智能不僅更安全,還能更經(jīng)濟(jì)。截止到2017年底,全國(guó)汽車(chē)的保有量是3億輛,假如我們要把這些車(chē)通過(guò)單車(chē)智能的方式全部變?yōu)樽詣?dòng)駕駛汽車(chē),這將是一個(gè)天文數(shù)字。而中國(guó)的公路里程只有400多萬(wàn)公里,其中的高頻路段的里程更是少之又少,我們建設(shè)智能化道路,這個(gè)花費(fèi)是非常少的,道路智能化后,我們可以給車(chē)減配,讓車(chē)的成本大幅度降低,讓整體的自動(dòng)駕駛成本降低,從而讓技術(shù)真正普惠大眾。所以總體算起來(lái),協(xié)同智能給自動(dòng)駕駛能帶來(lái)極大的總體成本的降低。

我們剛才提出來(lái)的道路智能化的方案不光能服務(wù)自動(dòng)駕駛,也能服務(wù)現(xiàn)在人力駕駛的情況。比如提供安全警示、協(xié)助交通管控等等。打造整個(gè)智慧交通體系。

為了能持續(xù)的推動(dòng)協(xié)同智能的研發(fā)工作,我們也非常榮幸和交通部公路院成立了車(chē)路協(xié)同聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,雙方緊密合作,去研發(fā)先真正能落地的車(chē)路協(xié)同技術(shù);大家緊密合作,探索真正可以落地的協(xié)同智能系統(tǒng)。

最后,我想說(shuō)協(xié)同智能的出現(xiàn)必將會(huì)造福全社會(huì),因?yàn)橛辛烁踩鸟{駛、有了自動(dòng)駕駛,可以降低交通的事故率,能夠讓出行和貨物運(yùn)輸更高效。但同時(shí)這是非常復(fù)雜的工程,它需要政府、企業(yè)、院校通力協(xié)同合作,所以我們也非常愿意希望和更多的合作伙伴一起,攜手共進(jìn),真正的改變這個(gè)行業(yè),讓中國(guó)的自動(dòng)駕駛變得不一樣。謝謝大家!

本文作者:車(chē)路協(xié)同

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