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“智能化不够”是影响自动驾驶安全关键因素

2021年05月18日 星期二 新京报
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上海交通大学机械与动力工程学院智能汽车研究所 杨林教授
北京航空航天大学交通科学与工程学院讲师 任秉韬博士
吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,博士生导师 何睿副教授
国家发改委城市中心智慧城市所所长 黎明

  自动驾驶已是全球汽车发展的重要趋势,但近年来,自动驾驶汽车也发生不少的事故,引起全球各界的关注。

  安全问题是自动驾驶的核心,如何才能确保自动驾驶汽车的安全?就此,新京智库采访了自动驾驶领域的专家、学者,共同探讨影响自动驾驶安全的技术因素。

  

  环境感知问题是影响自动驾驶安全的重要原因

  新京智库:近几年频繁出现自动驾驶交通事故,从技术层面来看,影响自动驾驶安全的有哪些关键因素?

  杨林:从技术层面来看,影响自动驾驶安全的主要是环境感知问题。环境感知容易出现问题,一方面是恶劣环境的干扰,比如在强光环境下,汽车的激光雷达或者摄像头容易产生盲区。

  另一方面,由于多运动目标和动态环境的不确定性,容易导致自动驾驶车对多目标的意图识别和预测不准确。比如,自动驾驶车上路时,要面对很多行驶的车辆,这就需要其对这些运动目标的轨迹进行跟踪,并对后者的运动意图进行识别和预测。这个过程比较复杂,有时候很难进行准确判断,就会导致决策出现问题,引发安全事故。

  任秉韬:自动驾驶安全事故的原因中,环境的‍‍感知系统失效是主要问题。‍‍从总体来看,自动驾驶主要分为三个部分,一是环境感知;‍‍二是决策规划;三是控制执行。‍

  通过对交通事故资料的调研分析,发现环境感知问题主要出在两方面,一是系统设计有缺陷。自动驾驶主要是以视觉为主的传感器,但其对环境变化的感知比较弱,比如强光反射、恶劣天气等环境因素,会影响信息的获取,导致自动驾驶的决策控制系统无法进行准确判断和操作。

  何睿:其实,自动驾驶从感知、决策、‍‍控制到执行,整个体系既包括硬件体系,也包括软件体系,任何环节出现问题,都会影响其安全性。但由这些交通事故案例来看,影响安全的最关键因素,仍在感知层,即软件的智能化水平还不够。

  ‍‍也就是说,由于自动驾驶的智能化水平还未达到一定的水平,使人们对目标的识别、定位判断容易出现差错,导致最终决策和执行的不准确。

  ‍除此之外,通过对近几年自动驾驶事故的分析来看,一些自动驾驶汽车在测试方面也有所欠缺。

  ‍‍自动驾驶测试主要分为三阶段,一是在虚拟的环境下,以仿真测试为主,二是在‍‍实验场的测试;三是进入到市场阶段。‍‍但是某些自动驾驶厂商忽略了虚拟仿真测试,就直接上路。测试不充分、不规范也是影响安全的重要因素。

  李润梅:环境检测的误判,除了算法原因,还在于无人驾驶缺乏充分的测试,特别是实际交通场景下的一些极限和边缘条件下的测试,因此,当遇到某些特殊场景,系统无法正确判断、决策或与自动驾驶系统某些功能发生冲突,就‍‍会导致驾驶系统作出错误的决策或执行错误的控制指令。

  黎明:目前国内出现事故的所谓“自动驾驶车辆”,通常并不是L4级别以上的车辆,往往是L2级别以下。这种级别的自动驾驶车辆要求驾驶员应该保持注意,随时能够接管车辆。分析相关事故原因,有车的因素,但更多是人的因素,即忽视对驾驶环境的监控。

  目前自动驾驶车辆的研发和测试通常只覆盖了部分场景,没有覆盖所有的驾驶场景,这可能导致算法方面存在缺陷。

  最优化的硬件系统配置既降低成本,又保障安全

  新京智库:在硬件和测试方面,如何解决硬件技术局限性,以及测试不充分的难题?

  李润梅:在硬件方面,因为自动驾驶需要配备较多传感器,部分传感器价格昂贵,在考虑成本情况下,如果传感器配置不够完备,导致信息检测的缺失,可能出现一些驾驶安全问题。如何在降低成本情况下,尽可能保障安全是自动驾驶硬件开发的重要课题。

  黎明:在硬件研发方面,要发挥主管部门和相关行业协会的引导作用。未来应考虑建立与自动驾驶级别相关的硬件配置标准和规范,例如某级别自动驾驶车辆需配备某性能标准的激光雷达,实现对自动驾驶安全的底线保障。

  任秉韬:测试方面,应通过安全加压方式来加速测试,进而‍‍提高测试效率。为了‍‍检验自动驾驶的安全性,要对其进行一种‍‍压力性的检验,不仅仅是依据自动驾驶的常规情况,‍‍还要不断触碰那些边缘场景‍‍的案例,进行功能边界的检测。只有考虑到各种复杂的环境因素,才能更好地保证自动驾驶安全。

  杨林:自动驾驶测试是验证产品实现实现设计目标的重要环节。但是,源头更重要,如果源头不能得到可靠保证,本身就存在漏洞,到了测试环节,有可能测出来,也有可能测不出来,因为测试场景总是有限的。因此解决测试的难题还在于源头的基础性工作,如果基础研发不扎实,后面测试再完美也没有意义。

  充分的场景测试是解决算法问题的关键

  新京智库:除了硬件和测试,软件层面的算法也是影响自动安全的重要因素。自动驾驶的某些算法在仿真测试环境下可行,在完全开放环境下却会产生错误的决策,这应该怎么办?

  黎明:对于如何解决算法难题,关键在于场景测试和软件系统的集成。算法和场景是密切相关,要有更多的场景迭代和充分的测试,才能使算法优化并完善软件系统。

  此前,由于国内法律规定限制,智能网联车的测试受到一定的影响。今年,深圳市出台了《深圳经济特区智能网联汽车管理条例(征求意见稿)》,规定智能网联汽车可以在深圳高速公路和城市快速路开展道路测试。

  随着深圳乃至全国范围对智能网联汽车测试范围和内容的逐步扩大,将大大推动智能网联汽车的测试和研发进程。但是这些测试的交通环境仍然相对单一,未来在包括非机动车和行人交通环境下的测试,将是一项长期和艰巨的工作。

  ‍任秉韬:提高自动驾驶算法的复杂环境适应能力很重要。一是可以依据大数据,依据深度学习,多采集一些训练样本;二是在设计系统过程中,尽量多考虑不同运行工况,包括确定性状况和随机性状况,也可以对这些状况再进行细致划分;三是在测试过程中,适当多测一些边界、边缘的场景,同时也尽可能地增强逼真性,通过这些措施使算法更加准确。

  何睿:算法有这样一些问题,比如在虚拟仿真环境下验证,算法是正确的,但到完全开放环境下,算法却容易出问题。主要原因在于,正确的算法是基于丰富的场景,以及丰富数据的深度学习,但由于数据量不够,也就是测试不够,导致一旦遇到很多没有遇到过的问题或者场景,算法就不知道怎么处理。

  因此,这就需要技术的迭代。只有经历了丰富的测试,不断调整算法,才能使算法更加智能化。‍

  新京报记者 王春蕊

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