人工智能在无人驾驶中的应用分析与展望

宋星甫

摘要：随着信息化时代的来临，人工智能技术在高速发展的同时，也带动着无人驾驶技术的进步。作为与人们生活密切相关的技术，人工智能是如何发展的？无人驾驶的发展与人工智能有什么关系？人工智能在无人驾驶中是如何应用的？目前无人驾驶的优缺点又是什么？这些都是应该让人们了解与探讨的问题。本文将从基本概念出发，对上述问题进行探讨和研究，希望可以为相关发展做出自己的贡献。

关键词：人工智能;无人驾驶;应用与展望

1 引言

最近几年随着科技的不断发展，人工智能高速发展并取得了巨大的成果，同时也为其他领域带来了机会，在此之前无人驾驶由于技术原因，一直处于理论和试验阶段，没有真正走进人们生活，但是人工智能却使其进入了新的发展阶段，并让其进入了人们的生活，真正成为可以为生活带来便利的新技术。

2 人工智能与无人驾驶的概述

2.1人工智能的概念

人工智能作为现代计算机科学的一个重要分支，涵盖了生物学，心理学，神经科学等各个领域，是指具有人类意识和思考能力的机器或者算法，其本质是让机器模仿人类并实现与人类相仿的应答机制。人工指代了劳动力，而智能则包含意识和思考等人类智能才具有的能力。人工智能从最初的发展一直到现在，具有优秀的图像处理和对人思维意识模拟的特性，有些地方甚至已经可以超越人类思维，可以独立作出更优于人类的选择。

人工智能涉及的领域十分广泛，并且在目前高校或者研究机构中涵盖了很多的学科，大致分为以下六大类[1]：（1）计算机视觉;（2）自然语言理解与交流;（3）认知与推理;（4）机器人学;（5）博弈与伦理;（6）机器学习。其中无一不是人工智能的重要领域，推动着人工智能蓬勃发展。

2.2人工智能的发展历程

作为一门新技术，人工智能的发展历程十分短暂，仅仅发展了几十年就达到了今天的成就与地位。李开复在其名为《人工智能》的书中将人工智能分为了三个阶段：弱人工智能，强人工智能，超人工智能。但就目前发展水平来说，大部分人工智能还处于仅仅可以用于生活日常的弱人工智能阶段。但随着科技发展，人们终将造出可以胜任甚至超过人类的超人工智能。

但人工智能的概念甚至可以追溯到古埃及，智者亚里士多德为形式逻辑奠定了基础，而这正是人工智能发展的基本出发点。后来随着电气时代的到来人工智能才开始蓬勃发展[2]：1941年电子计算机同时出现自美国和德国，它的出现为AI提供了技术基础;1950年被现代人称为计算机科学之父，人工智能之父的艾伦·麦席森·图灵发表了名为《计算机与智能》，提出了用“图灵测试”确定一台计算机是否有智慧行为，这种测试方法科学家们一直沿用至今;1956年人工智能夏季研究会上，正式将该领域取名为了“人工智能”;1981年日本研发人工智能计算机，作为复兴的开端—人工智能迎来了曙光，日本、美国、英国再次为研究提供大量资金;1997年人工智能“深蓝”战胜世界冠军，2012年Spaun通过基本的智商测试，2016年AlphaGo战胜围棋世界冠军李世石，世界震惊，次年Alpha Zero通过自主学习战胜AlphaGo。一个又一个令人惊喜的事件正不断发生，人工智能的探索永不止步。

2.3无人驾驶

无人驾驶，全称无人自动驾驶汽车技术，是一项基于人工智能技术的新兴技术，近年来随着人工智能技术的发展和在汽车制造等各个领域的运用，更是发生了催化反应，技术得到迅速发展。无人驾驶技术利用人工智能技术对路况信息进行分析与判断，然后规划出驾驶路径来控制汽车进行路径行驶[3]。

无人驾驶这一概念自一开始被提出，人们就在向着与人工智能结合的方向发展，因为人工智能与自动驾驶有很高的契合度。随着人工智能的不断发展，思维方式与人越发接近，自动驾驶的实现也变的更加简便。这并不是说人工智能涵盖了自动驾驶的全方面，而是因为以视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器等传感设备作为“硬件”的自动驾驶技术，需要相应的算法系统来支撑运行，如今的硬件技术已达到一定的高度，纵使再有提升，对于自动驾驶的作用也并不是很明显。人工智能却不一样，它是自动驾驶的“软件”，是计算机技术结合心理学、哲学，通过对人的行为思考进行逆向推演后，开发出能以人类类似的方式作出反应的智能机器。人工智能的每一次提升都能促进自动驾驶的发展，从而以同样的成本实现更加安全，更加高效的自动驾驶技术。

3 人工智能在无人驾驶中的具体应用

人工智能技术是无人驾驶发展的基础，并且在系统上有着大量的应用，可以说是密不可分。这其中主要分为三大部分：环境感知模块、决策规划模块以及控制执行模块。

（1）环境感知模块

作为无人驾驶中最重要的一环，它的发展往往决定了无人驾驶的应用程度。无人驾驶最重要的就是实时感知周围环境信息，以便及时获取数据信息，这些都是由传感器完成的，比如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器[4]，无论是在熟悉的环境还是新环境，汽车可根据这些传感器数据做聚类处理，并利用各种算法对周围进行车道线或标志物检测，并通过系统内的分析模块来分析。唯一的不足就是已有的自身感知技术无法达到较高精度，只能通过GPS获取车身状态信息，位置来进行导航。

（2）决策规划模块

根据传感器传回的实时路网信息、交通环境信息和自身驾驶状态等信息，无人驾驶系统通过分析来产生决策，比如遵守交通规则（包括突发异常状况）的安全快速的自动驾驶决策[5]。這与最近刚出现的5G技术有关，由于无人驾驶技术在道路上会有巨量的实时数据进行传输和获取，原本的网络技术已经满足不了这种需求，5G就合理的应用起来，既更加保证了行驶的安全，也加速了该技术的发展。

（3）控制执行模块

根据规划的行驶轨迹，以及当前行驶的位置、姿态和速度，产生对油门、刹车、方向盘和变速杆等的控制命令。传统控制方法有PID 控制、滑模控制、模糊控制、模型预测控制等[6]。如较低等级的汽车定速巡航到现在的无人驾驶都是这一模块控制的具体体现。

4 无人驾驶的优点与不足

4.1无人驾驶优点

随着近年来技术的完善，无人驾驶技术在生活中诸多领域体现除了极大地潜力，例如无人驾驶技术可以减少交通事故、缓解交通拥堵、降低能耗、保护环境等等。无人驾驶技术在被发明制造以前，人就早就有了类似的技术：飞机的自动驾驶，其存在的价值不正是减少人的疲劳，提高安全系数。无人驾驶亦是如此，且相对而言更加贴近人么生活，与人们息息相关。无人驾驶技术凭借其强大的适应性，正在融入人们的生活。在遵守交通规则方面，无人驾驶汽车会严格按照系统中的设定，一丝不苟的执行，不会出现闯红灯、超速的情况，极大程度上较少了违规率;在保护人们安全方面，也有巨大成效，凭借其对周围环境频繁的扫描，使汽车可以在紧急情况下提前做出反应;以往出现的疲劳驾驶、醉酒驾驶也会因为无人驾驶技术的存在，变得十分容易解决。

尽管由于技术的应用还处于试验阶段，仅在部分地区进行了试点应用，但效果显著，使之成为企业及国家之间竞争的热点。

4.2无人驾驶不足

在人工智能背景下，随着人工智能技术的不断成熟，自动驾驶汽车的性能必将越来越高，而这在近几年间是有目共睹的。但有喜也有忧，据美国 IHS 公司对汽车进行专业的调查统计，至 2025 年，如果每辆汽车均采用无人驾驶技术，则汽车的成本将大幅增加，增加额度将在7000到10000 美元，资金问题将是制约该技术发展的重要因素。尽管最终将来无人驾驶汽车将完全不需要由人工进行控制，随着发展其技术成本将得到进一步的降低，降低幅度将在3000美元左右。这终归只是将来，在当前阶段这终将成为问题。

此外，尽管当前无人驾驶技术发展很快，还有许多技术问题存在，例如在极端天气下汽车传感器的灵敏度问题等等，都是其发展的巨大阻力。

5 总结与展望

人工智能和无人驾驶产业相比于其他传统产业发展时间很短，几十年的发展已经让人工智能运用渗透进各行各业，国民经济、家庭生活方方面面均有它的身影，是我国实施创新驱动、转型升级的主流领域，是我国实现科技兴国、跨越发展的基础产业，国家要从顶层设计规划好这个行业发展的目标、任务，企业在政策允许的条件下大力引进人才、进行技术创新，做大做强，增强我国人工智能和自动驾驶汽车产业的核心竞争力。

参考文献：

[1]田金萍.人工智能发展综述[J].科技广场，2007 （1）：230-232.

[2]王江涛.浅析人工智能的发展及其应用[J].电子技术与软件工程，2015 （5）：264.

[3]乔维高，徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向[J].上海汽车，2007 （7）：40-43.

[4]周路菡.人工智能下一站：无人驾驶汽车[J].新经济导刊，2017 （Z1）：89-93.

[5]田國强.人工智能技术在无人驾驶汽车领域的应用研究[J].江苏科技信息，2017 （14）：56-57.

[6]郭旭.人工智能视角下的无人驾驶技术分析与展望[J].电子世界，2017 （20）：64-65.