馒头老妖,南京大学化学博士、西华大学生物工程学院讲师。《视觉之旅:化学世界的分子奥秘(彩色典藏版)》《地球简史》等图书译者、吴大猷科学普及著作奖获得者(译著类),撰写过大量科普文章,热衷于写侦探小说。
现如今,无人驾驶汽车技术已经成了各大汽车厂商的研究热点。而在所有的无人驾驶车辆中,无人驾驶城市公交车是一个很有前途的方向。因为公交车的路线相对固定,车速也比在高速公路上慢,技术要求相对较简单;同时它们整天都在路上跑,车辆利用率很高;在抗击疫情期间,无人驾驶车辆在隔离区域的物资运输方面,更是发挥了独特的作用。实际上,我国很多地方都已有推行无人驾驶公交车线路:2021年五一假期,苏州市首批无人驾驶的公交车投入运行;6月,广州市也推出了首批无人驾驶公交线路。看起来,无人驾驶公交车的发展势头正劲,但事实上真的如此吗?
事故频发,安全如何保障?
无人驾驶公交车的发展看似红火,但目前,它在全国运营的所有公交车中,所占的比例微乎其微。
最大的障碍,依然是那个老生常谈的问题:交通安全。
汽车事故本就是一个无法忽视的问题,无人驾驶公交车的安全性能更是一个最根本也最不容商量的指标。而且公交车的体积比轿车更大,载客量也比轿车更多,一旦无人驾驶公交车出现事故,后果不堪设想。因此,要想发展无人驾驶汽车,特别是无人驾驶公交车,就必须提高它的安全性,至少要提高到和目前的有人驾驶汽车相当的程度。
但目前,无人驾驶汽车技术并不能达到这样的水平。近年来,无人驾驶汽车造成的交通事故并不少见。比如,今年6月,我国台湾省嘉义县,一辆货柜车翻倒在公路上,而另一辆使用了辅助驾驶技术的汽车,却对其熟视无睹,直接撞进了巨大的货柜之中。再比如,今年8月,一名“90后”企业家驾驶蔚来ES8汽车在沈海高速发生交通事故,不幸逝世,而发生事故时汽车就正在启用自动驾驶功能。
事故的具体原因,众说纷纭。但这一个又一个的事故表明,无论是激光雷达方案还是摄像头识别方案,目前的无人驾驶汽车技术,都没有达到驾驶员能“放手不管”的程度。
路况复杂,信息如何获取?
那么,如何才能让无人驾驶技术的安全性更有保障呢?一种比较主流的观点是:无人驾驶,不仅仅需要“车”上的技术进步,还需要让它和“路”之间彼此配合。通过物联网技术来解决安全问题,甚至可以实现比人类驾驶更安全、更畅通、更绿色的智能交通。
具体而言,要想保证高质量、高可靠性的交通,除了车辆本身的电子、机械部分不能出故障之外,还需要有效的信息。所谓“知己知彼,百战不殆”,对于无人驾驶汽车而言,能够获得的有效信息越多,做出的决策就越准确。
比如,在下一页图中的假设环境下,无人驾驶公交车跟在卡车的后面,那么,无论它装的是激光还是毫米波雷达、摄像头,它的“视野”都会被卡车遮挡住很大一部分。此刻,恰好要通过路口的出租车、过马路的行人乙、骑自行车的丙,都是无法被公交车“感知”到的。更别提正在玩手机而之后可能闯红灯过马路的行人甲,他极可能在卡车通过之后,才进入公交车的视野范围,所面临的危险就更大了。
要解决这个问题,就需要更多的感知手段,并把数据综合利用起来。如果路口的监控攝像头能发现行人甲、乙和骑自行车的丙,并智能地判断出下一步的行进方向,发送给公交车,这样公交车的无人驾驶系统就能及时做出判断;同样,如果出租车能和公交车能共享各自的位置、速度等信息,那么二者发生碰撞的概率就大幅降低了。
如果具备了这样的感知能力,无人驾驶公交车的安全性将会大大提高,甚至会比有司机驾驶时更安全。同样,它还能自动地判断车流的实时动态,如果再同步调整路口放行时间,并采取控制车速等措施,就能尽可能地减少堵车的发生,节约所有车辆的时间,降低能耗,真正实现智慧交通、绿色交通。
问题多多,5G加持改善
不过,这种智慧交通有一个非常关键的前提:路况检测系统要能够把这么多信息迅速地汇集在一起并做出决策,再将决策及时地反馈给路面上的各个车辆。这个前提需要非常高的时效性,对于行驶中的车辆来说,一秒钟就能移动15—20米,数据传输只要稍有迟缓,哪怕延迟10秒钟,交通态势就会完全改变。如果此时再按照10秒前的道路情况行驶,无异于刻舟求剑。
同时,计算能力也是一大问题。路况检测系统要对收集的信息加以分析、判断,再通过人工智能系统做出最优决策,这需要巨大的运算工作量(也称算力)。这个任务如果交给每台车辆上的车载电脑是不现实的,其功耗也会非常大。
不仅如此,在传输时还要确保数据传输的安全性,一旦数据被拦截,就会造成可怕的后果。比如,在《速度与激情8》中,黑客通过拦截智能汽车的数据,就能操控上千辆无人驾驶汽车对目标进行拦截、追杀。
要解决以上问题,答案只有一个:5G通信技术。
5G通信技术的发展能将万物串联,加快物联网时代的到来:把所有的道路传感器、监控摄像头、车载雷达和速度传感器连成一张看不见的道路交通信息网络,再将所有信息上传到“云服务器”,由服务器计算后得出决策建议,最后分发给各台车辆执行。
同时5G技术的传输速率和安全性,能够很好地满足人、车、路、服务器之间的数据传输要求,完全可以充当物联网、车联网的基础。有了5G技术的加持,希望在不久的未来,更多的无人驾驶公交车能够安全地开到我们身边。