為突破無人駕駛瓶頸，越來越多的公司利用模擬技術(shù)測試無人駕駛

在無人駕駛車領(lǐng)域，技術(shù)的每一步發(fā)展都必須以保障個(gè)人安全為丈量，由是它的發(fā)展除了將帶給人們歡喜鼓舞的便利之外，也引發(fā)了對其安全性的擔(dān)憂。本文作者M(jìn)ichael Dempsey在“How to drive 10 billion miles in an autonomous vehicle”一文中分享了另一種解決思路，即利用模擬技術(shù)預(yù)演可能遇到的行車場景，并認(rèn)為該邏輯能夠進(jìn)一步加深人們對于相關(guān)領(lǐng)域的認(rèn)知。

谷歌、特拉斯、Zoox……還有更多公司借助模擬的方法力圖使無人駕駛車的行駛里程盡快達(dá)到十億英里。目前，無人駕駛車的發(fā)展存在兩個(gè)瓶頸：一是官方對于車輛最低里程數(shù)的要求。二是實(shí)驗(yàn)和測試模型仍待優(yōu)化。

工程師基于大數(shù)據(jù)完善無人車輛的行使模型，實(shí)驗(yàn)場景從太陽光到傳感器，再從不同角度的傳感器到汽車前方的飛行障礙以及異常的外界行為等。

而問題在于在重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場景并不容易，也不安全。

蘭德的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，如果要測試無人駕駛的安全性是否達(dá)到可以接受的程度，實(shí)則需要上萬英里甚至數(shù)十億英里的實(shí)驗(yàn)里程作證明。

“即使作最合理的打算，現(xiàn)有的無人駕駛車也需要幾十年甚至數(shù)百年的時(shí)間才能完成預(yù)定的里程測試。而如果將測試放在現(xiàn)實(shí)道路上，則會(huì)是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。”

用什么方法才能不斷提高無人駕駛車輛的可靠性？

像Uber、Lyft和Zoox這樣的公司誕生于大城市，并在一定條件下進(jìn)行運(yùn)作以降低自身的技術(shù)壁壘。但是這可能適用于世界各地的Uber們，而像傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商則選擇通過不斷更新汽車的自動(dòng)化功能來彌合與共享技術(shù)的差距。

因此，我們可以繞過在目前需要大量數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)技術(shù)方法，而建構(gòu)起能夠進(jìn)行推理和學(xué)習(xí)小量數(shù)據(jù)的模型。公司在去年被Uber收購的加里·馬庫斯花了幾年時(shí)間研究這個(gè)問題，但此類學(xué)習(xí)模型至今還沒有在無人機(jī)中成為現(xiàn)實(shí)。

不要忘了仿真模擬

從軟件到硬件的仿真模擬被合理建模時(shí)，就會(huì)為公司實(shí)驗(yàn)和測試他們的汽車模式提供可能性。

這包括各種各樣的應(yīng)用場景，包括交通、司機(jī)行為、天氣以及道路環(huán)境等。

還要考慮傳感器的使用情形。需要多少個(gè)相機(jī)和雷達(dá)？它們應(yīng)該被放置在哪里？應(yīng)該使用哪種模型硬件？

同時(shí)，靈活的隨機(jī)排列也十分重要。基于此，在路上就不需要把車隊(duì)和可靠的司機(jī)緊緊綁在一起。

我們?nèi)晕吹诌_(dá)終點(diǎn)

如今，諸如Vires、TaSS PreScan、CarSim、Oktal ScanNer和ROS Gazebo等產(chǎn)品給工程師模擬傳感器及其發(fā)生機(jī)制和機(jī)械結(jié)構(gòu)提供了可能。 盡管它們各有所長，但卻同時(shí)忽視了對于模擬而言至關(guān)重要的領(lǐng)域，這包括過分簡化現(xiàn)有的傳感器輸出，以及對環(huán)境如何影響自主模型的復(fù)雜程度的了解。

然而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們必須考慮如何以高保真的方式執(zhí)行、插入和測試硬件與軟件的融合之物。

高保真的模擬環(huán)境

雖然模擬大多數(shù)傳感器對于外界的感知存在困難，但是簡單的模擬在車輛上的應(yīng)用越來越普遍。

由于低成本的LiDARs未實(shí)現(xiàn)的承諾和高端單元的短缺使得OEMs和TIer 1的可伸縮性變得困難，因此光學(xué)相機(jī)被報(bào)以期待。

模擬相機(jī)的模擬數(shù)據(jù)與輸入的數(shù)據(jù)沒有誤差，因此為了正確地測試對外界感知程度，工程師需要建構(gòu)出逼真的模擬環(huán)境。但是建造一個(gè)復(fù)雜的模擬光圈則非常昂貴且存在困難，因此沒有人能夠?yàn)榱舜蛟煲惠v無人汽車而模擬這個(gè)環(huán)境。

大約在一年前，我遇到了克雷格。當(dāng)時(shí)他正在發(fā)布一個(gè)他稱之為DeepDrive的東西。我后來得知，作為早期的工程師之一，他利用游戲兜售1.37億美元的開發(fā)成本重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的場景，并通過展示高保真度的景象...來支持無人駕駛汽車。

幾個(gè)月后，克雷格加入了一家名為Uber的小型初創(chuàng)公司，專注于研究模擬。

普林斯頓大學(xué)的一個(gè)研究小組詳細(xì)介紹了使用GTA V的優(yōu)勢。它將世界范圍劃分為100平方英里、400萬人、262種車輛、1167種不同的生物、14種天氣條件、以及在城市、農(nóng)村和林地環(huán)境中的7萬多條動(dòng)態(tài)路段。

模擬行使里程真的有用嗎？

對于模擬里程效用的觀點(diǎn)不一

支持一方認(rèn)為，模擬可以用來模擬罕見情況和基線數(shù)據(jù)，罕見的情況是指難以重現(xiàn)或足夠隨機(jī)的場景。如果無人駕駛能夠提供99%的可靠性，因?yàn)榇蟛糠謭鼍耙呀?jīng)通過模擬得以優(yōu)化。而AI 或ML的一些未來技術(shù)迭代則允許我們在沒有事先數(shù)據(jù)預(yù)備的情況下，對極端情況做出反應(yīng)。

排除特殊情況之外，仿真對于構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集也非常有用，并且在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行進(jìn)一步的測試。

反對一方則認(rèn)為與此相對應(yīng)的是：模擬環(huán)境不夠好以至于不能高效地生成模型。通常，這是一個(gè)環(huán)境與車輛交互的場景，并且很難在現(xiàn)實(shí)場景中復(fù)現(xiàn)。此外，還存在著圖像保真度過低的情景。

從模擬虛擬到在現(xiàn)實(shí)情形下的強(qiáng)化學(xué)習(xí)

為了幫助解決有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的一些問題，研究人員正在測試將虛擬圖像輸入轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)模型的可能性，以改進(jìn)模擬實(shí)驗(yàn)。

谷歌曾放出消息，雖然許多政府機(jī)構(gòu)還不愿意將模擬英里數(shù)作為規(guī)定中的自主駕駛測試所需里程的一部分，但隨著對模擬的監(jiān)管變得更加明確，這種情況可能會(huì)發(fā)生變化。

模擬是必要的

如果精確度足夠高，那么模擬是有價(jià)值的。誠然，模擬可能不會(huì)解決的最后1%的自主駕駛問題。但如果技術(shù)可靠，那么在未來可以讓模型完成更好的場景識(shí)別或應(yīng)對更大范圍的場景。

許多公司對此表示贊同。包括特斯拉，Zoox，Comma.ai，Drive .ai和極光創(chuàng)新公司都在積極招聘模擬工程師。

在無人駕駛領(lǐng)域之外

模擬技術(shù)的使用能夠擴(kuò)展到無人駕駛領(lǐng)域之外。雖然我們可以借此理解無人機(jī)如何感知周圍的世界，但除此之外我們也能更好地明白交通、駕駛行為，甚至是行人行為的潛在邏輯。

退一步講，一個(gè)模擬環(huán)境中存在足夠多的特定模型和動(dòng)態(tài)生命，因此我們也可以更好地理解機(jī)器人，它們將與我們的真實(shí)世界和數(shù)字世界發(fā)生交互。

像Improbable這樣的公司已經(jīng)瞄準(zhǔn)了這個(gè)潛在市場。投資者們也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，該技術(shù)作為未來模擬世界的建筑師其所隱藏的價(jià)值。

我們才剛剛觸及這項(xiàng)技術(shù)的表明。許多公司正在大力發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)，一些初創(chuàng)公司也已經(jīng)開始開發(fā)獨(dú)立的軟件。隨著研究深入，預(yù)計(jì)會(huì)有各種各樣的新選手進(jìn)入市場。那些最早成功人有機(jī)會(huì)成為早期的領(lǐng)導(dǎo)者，或能帶領(lǐng)其他人更好地進(jìn)行階段式的發(fā)展。