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無人駕駛技術是中國產業升級的重要一環
2017-02-16 17:15:59
關鍵詞:無人駕駛電動汽車汽車產業

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  2016年9月18日,美國總統奧巴馬在《匹茲堡郵報》親自撰文,呼吁美國盡快發展無人駕駛技術。兩周后,白宮年度前沿技術會議在匹茲堡召開,此次會議的重要主題為“在無人駕駛產業保持美國科技業領先優勢,防止中國趕超”。

  就在美國人商討對策的同時,中國發布了第一份關于無人駕駛的全面技術發展路線圖。路線圖預計,中國將于2025-2030年在國內全面普及無人駕駛車輛,這一目標甚至比歐美發達國家現有的計劃更為激進。

  除中、美外,日、德等傳統汽車強國也已經在多個層面上開始了無人駕駛技術的發展,這一新興產業尚處于襁褓之中,就已經成為世界強國針鋒對決的前沿陣地。如今,雖然各國和不同企業在無人駕駛技術的發展路線上有所區別,但對這一技術的終極目標定義基本上是一致的。

  2016 年 9 月 18 日,美國總統奧巴馬在《匹茲堡郵報》親自撰文,呼吁美國盡快發展無人駕駛技術。兩周后,白宮年度前沿技術會議在匹茲堡召開,本次會議的重要主題為“在無人駕駛產業保持美國科技業領先優勢,防止中國趕超”。

  很多與會專家認為,美國在高科技領域的霸主地位正在面臨來自中國的嚴峻挑戰,而無人駕駛技術正是美國受到威脅最大的“關鍵局”。

  就在美國人商討對策的同時,2016 年 10 月底中國發布了第一份關于無人駕駛技術的全面技術發展路線圖。路線圖預計中國將在 2025-2030 年在國內全面普及無人駕駛車輛,這一目標甚至比歐美發達國家現有的計劃更為激進。

  可以預測的是,無人駕駛技術已經成為中國未來 20 年高科技領域的重點攻關項目,極有可能使中國一舉在科技產業獲得領跑地位,幫助國家實現產業升級大業。

  除中美外,日德等傳統汽車業強國也已經在多個層面上開始了無人駕駛技術的發展,這一新興產業尚處于襁褓之中就已經成為世界強國針鋒對決的前沿陣地。

  那么,究竟什么是無人駕駛技術,為什么各國都對其如此重視?中國有哪些策略來幫助本國產業取得領先優勢?又將面臨怎樣的挑戰和機遇?

  一、無人駕駛還在“初級階段”

  顧名思義,“無人駕駛技術”就是實現車輛無需人工操作的自動行駛。早在數十年前就有人預言未來的車輛將不需要司機控制方向盤,只需乘客給出目的地的指令就能自動駛向目標,且保證極高的安全性能。

  如今,雖然各國和不同企業在無人駕駛技術的發展路線上有所區別,但對這一技術的終極目標的定義基本上是一致的。

  然而,車輛從人工駕駛到自動駕駛的變革很難一蹴而就。因為實現車輛的完全自動行駛之前,產業界需要先推廣不同級別的輔助駕駛技術來實現平穩過渡,而這些輔助駕駛技術又分成多個級別——從簡單的自動剎車到復雜的高速公路區間自動導航。

  比如 2016 年,美國電動汽車明星企業特斯拉就在自己銷售的多款電動車型上提供了非常初級的輔助駕駛功能,使汽車可以在公路巡航時達到一定程度的自主控制。

  在實驗室,無人駕駛汽車的發展則要比量產車型快上許多,以谷歌為代表,多家科技巨頭與傳統汽車公司的無人駕駛測試車輛都實現了上路測試,其中谷歌的測試車已經行駛了幾年,行程數萬公里,發生的事故則屈指可數。

  雖然目前實驗型的無人駕駛汽車可以做到良好路況和天氣環境中很高的可靠性,但面對復雜路況依舊力不從心,且基本無法在雨雪天氣自主運行。

  總的來說,無人駕駛技術現在仍然處于初期發展階段,還有很多關鍵技術瓶頸未被克服,距離真正的實用化完全自動駕駛還比較遙遠。那么,為什么各國都對這一不成熟的領域如此重視,無人駕駛產業又為何對中國的高科技產業升級意義重大呢?

  二、無人駕駛為何如此重要?

  要解答上面的問題,我們首先要了解公路全面普及無人駕駛汽車需要克服多少技術障礙、建設怎樣的基礎設施,并會為社會帶來怎樣的效益產出這幾個問題。

  首先,機器要代替大自然的杰出作品——人類,來自主引導車輛的前進是一非常困難的工作。無人駕駛汽車必須裝備復雜的傳感器系統來感知周圍數百米路段內的信息,對這些信息進行實時處理,并結合乘客預先設定的目標指令來對車輛進行操控。

  第一個難關就是收集信息的傳感器。從當前的技術條件來看,人們很難做到完全靠汽車自身的傳感器實現復雜氣候條件下的可靠信息收集——典型例子就是,即便配備昂貴先進的激光+毫米波+紅外雷達陣列,雨雪天氣中車輛依舊可能變成“近視眼”,對數十米外的物體無法做到有效識別。

  研發先進傳感器的難度甚至不亞于發展先進戰機的高性能雷達,事實上今天無人駕駛汽車的很多傳感器技術都是來自于軍工行業。如果能實現全天候都有高性能和高可靠性的傳感器系統,其用途將遠不止汽車產業一個領域,而是會帶動大量民用甚至軍工行業的發展。

  除了汽車自身的傳感器系統,未來的無人駕駛車輛還需要道路兩邊固定的傳感器網絡來補充路況信息。廣泛部署傳感器、監測并實時傳遞路況的公路可以被稱為“智能公路”。智能公路將是無人駕駛技術的必要組成部分,足以彌補汽車自身傳感器的大多數缺陷。

  做到了車輛周圍環境信息的有效收集,下一個難關就是對信息的綜合處理。即使對于高智商的人類而言,在環境復雜的公路上駕駛高速行駛的汽車并隨時應對各種突發事件都不是一件輕松的任務。車載計算機要取代人類來控制車輛,需要非常高水平的人工智能計算技術。

  高性能的人工智能是汽車自動行駛的前提條件,反過來能夠代替人類駕駛汽車的人工智能也自然能在大量行業中發揮重要作用。正因如此,很多與汽車制造本來毫無關聯的 IT 巨頭先后登上了無人駕駛技術的舞臺,甚至成為了產業發展的主導力量??梢院敛豢鋸埖卣f,能夠在無人駕駛產業獲得領先地位的企業和國家,也必然或者必須在人工智能領域引領潮流。

  更進一步,當未來的車輛獲得自動駕駛的能力、安裝了復雜的傳感器系統和通訊系統后,傳統的交通行業基礎設施和管理模式也將迎來革命。

  詳細點說就是,國家可以在各級公路上全面部署智能交通輔助和管理系統,依靠超級計算機自動規劃交通流量、引導車輛行駛;路面汽車可以實時獲取交管系統分布在道路上的傳感器提供的信息來規劃行車路線,并將路線發送到控制中心以方便中心對車流量進行管理;高度自動化的道路交通網絡會極大程度提高交通運輸效率、大幅降低事故概率、解放無數司機的雙手,創造顯著的經濟效益。

  在無人駕駛技術發展和普及的過程中,產業將需求大量的高技術高素質人才資源。在這樣的需求刺激下,國家的教育和人才培養體系也會受到深刻影響,在產業帶動下培育出更多高水平勞動者。反過來,這些高水平人才還會幫助其他高科技行業的發展,進一步加快國家產業升級的步伐。

  由此可見,無人駕駛技術產生的直接收益和間接效益將非??捎^與誘人。

  可以預料,在無人駕駛領域獲得領頭羊地位的國家,也將在整個高科技產業中引領世界前進。 也正因為無人駕駛技術對各國的意義非凡,各國政府才都會下足了功夫引導和幫助本國產業發展。對于中國來說,無人駕駛則是未來二十年國家面臨的寶貴機遇,如果能成功抓住這次機會,中國的產業升級偉業就將一舉成功。

  既然無人駕駛技術對國家的未來如此重要,中國又可以采取哪些措施來打贏這場高科技產業沒有硝煙的戰爭呢?

  三、中國面臨哪些挑戰和機遇

  當然,即便有國家力量背書,中國要在無人駕駛技術革命中一舉超越眾多發達國家成為世界領先也不是一件輕松的任務。在這條長達十年以上的發展道路上,將存在許多阻礙和難關,需要國人一一克服。

  首先,中國在相關技術領域的研發起步晚、起點不高,且目前來看實際進展較為緩慢。國外的谷歌、蘋果、英偉達等高科技企業與傳統車企進行相關研究已經有幾年,且取得了不少階段性成果;相比之下國內的相關工作直到今年才正式走上軌道。

  美國政府數月前已經開始正式為無人駕駛產業發展進行相關的立法,而我國在這一領域的立法工作還在探討之中。從資源方面看,我國研發無人駕駛技術的企業大都沒有足夠的資金實力,進行長期的無回報、低回報高投入研發比較困難。

  另外,國內交通運輸狀況較為復雜、民眾交通安全意識、遵守規則的意識較為淡薄,這也給無人駕駛汽車上路行駛帶來了更多麻煩。當然反過來說,如果國產無人駕駛車輛能夠在國內復雜的路況中較為可靠地運行,那么未來在全球市場的競爭中也就多了一份籌碼。

  最后,目前國內研發無人駕駛技術的相關國營、民營力量還是比較分散,沒有形成一個緊密的、接受國家引導的大聯盟。考慮到競爭對手的強大實力,盡快建立一個團結的產業聯盟是目前擺在中國產業面前的頭等大事。一旦建立起來可駛入發展的快車道。

  我們的優勢在于國內有著龐大的潛在市場,又有充足的人才資源,在國家扶持下資金實力也可以匹敵跨國企業巨頭。如果政府有決心、有耐心,在相關的立法工作方面可以做到比發達國家更高的靈活度,更利于技術的研發和向實際產品的轉化。

  例如最近美國一些科技企業就對美國政府新出臺的一些嚴厲的監管法規表達了不滿,認為這些法規會限制美國企業的相關技術研發測試,影響了自己的長遠利益和競爭力;在這一類問題上,我國完全可以做得比其他國家更好、更符合產業發展的客觀規律。

  此外,中國經過數十年的改革開放,如今位列全球第二大經濟體,接下來面臨的主要挑戰就是從勞動密集型經濟向技術密集型經濟實現跨越。無人駕駛技術的發展可以全面帶動國家產業升級,是對整個社會利好的大事。因此國民對這一產業的支持也會比其他國家更為熱情。在全社會的共同努力下,最終實現我們的目標、一舉憑無人駕駛產業獲得世界一流技術大國的地位并不是什么天方夜譚。

  四、中國發展無人駕駛產業的可行策略

  總體來說,我國可以由政府主導,在三個層面上采取有效措施來實施無人駕駛產業的發展規劃:它們分別是技術引導、法規監管和經濟支持。

  1.技術引導

  無人駕駛是典型的高科技產業,涉及的技術門類眾多、級別高、研發難度巨大。掌握無人駕駛核心技術是國家在這場競賽中取得領先地位的前提條件。

  具體來說,無人駕駛產業需要突破的技術難關主要有先進傳感器、人工智能、高精度實時導航、大規模物聯網絡與高性能數據中心等。目前我國民營企業在數據中心領域有一定的底蘊積累,有不錯的競爭力,但其他的幾種先進技術就非常需要國家支持和引導來追趕世界一流的競爭對手。

  其中,我國已經建設成功北斗衛星導航系統,并準備廣泛部署高精度高速導航網絡;同時,國家在 G 通信網絡的建設方面也有了充分的準備。我國還在超級計算機領域取得了全球領先地位,這些都會為無人駕駛產業打下良好的技術基礎。

  接下來,我國需要重點攻關的薄弱環節主要是傳感器技術和人工智能技術。前者可能需要一些軍工企業來幫助民用產業實現技術突破,而后者則主要需要各大 IT 巨頭充分重視和較大的投入。另外,人工智能芯片的相關制造領域也將是國家主導、重點投入的范疇。

  我國還可以效仿美國等發達國家的經驗,采用國家出錢招標、國有研究機構與民營企業共同分擔研究任務的形式,在上述幾大關鍵領域實施長期研究計劃。

  例如,可以制定一個人工智能芯片的研發目標,國家提供一定的研究經費補助,交由多家實力較強的 IT 企業進行周期較長的開發攻關。另一方面,國有研究機構、院校也可以制定一些技術交流方案,與大型IT企業進行相關領域的合作開發。

  由于無人駕駛技術發展周期漫長、投入巨大、前期回報不多、風險較大等因素,單獨靠一兩家企業進行獨立研發的成功率是很難達到預期的。但如果國家和企業聯合、研究所和公司合作、各個領域的高水平機構組織在大層面的政策下共同發展,就能夠最大程度發揮我國的潛在技術實力、減少發展過程中的風險和資源浪費。

  另外,有些關鍵技術涉及國家安全等重要領域,必須要由國有企業或研究機構完全主導或控制。當無人駕駛產業最終實現實用化,無人駕駛汽車大規模推向市場時,又必須依靠民營企業的力量來促進競爭、將技術轉變為適合市場的產品。由此可見,國家主導、國有和民間力量合作是我國無人駕駛技術研發的最佳策略。

  2.法規監管

  無人駕駛技術的出現對傳統交通運輸行業的監管法規是一次前所未有的沖擊。傳統的法律法規是以人類駕駛汽車為立法前提的,主要約束司機的行為意志。但無人駕駛車輛最終會做到完全由計算機操控車輛,那么針對人類的法規在這種情況下就不再有意義了。

  最顯著的問題在于,一旦無人駕駛車輛發生交通安全事故,事故責任該如何確定?只有解決了這一難題,無人駕駛車輛才能被允許大規模銷售。

  目前來看,雖然各國在無人駕駛車輛的法規監管方面討論諸多,但核心的原則基本上是一致的:無人駕駛車輛應該遵循傳統的道路交通規則,這種規定不僅要體現在立法層面,還要具體到控制車輛的計算機代碼層面。

  比如,無人駕駛車輛的主控芯片必須按照規定寫入符合交規的代碼邏輯,并保證這部分邏輯無法被用戶刪改;同時,當交規法案更新時,相應的代碼也必須能夠立刻更新以符合變化需求。

  好消息是,由于計算機的嚴謹性遠超人類,事實上絕大多數情況下無人駕駛汽車都可以做到完美地遵守交通法規,大大減少事故的發生概率。

  由于技術水平的限制,未來上路的無人駕駛汽車將不可避免地面對極端路況、極端天氣和未知技術故障等不可抗力的威脅。在這些情況發生時,車輛很可能會出現無法正常執行符合法規的運行邏輯的后果,導致交通事故。

  在這種情況下,事故的責任歸屬就是一個需要立法者仔細研究的關鍵項目。幸運的是,大數據研究可以較好地預測大量車輛出現事故的平均概率,并計算出全社會需要為這些事故付出的成本。

  根據這類數據,國家可以強制汽車消費者購買對應的事故保險,將所有的保費匯總建立賠付平臺。當某臺無人駕駛汽車發生因以上原因導致的事故時,賠付平臺就可以賠付全部或大部分事故損失。

  這種做法的好處在于,由于此類事故不涉及人為責任,保費和賠付標準都可以有統一的標準,處理流程也能大大簡化。當交通事故的主要因素由人為責任變為不可抗力因素時,相關的法律糾紛也會明顯減少,因為事故和賠付給相關方帶來的各種損失也會被控制到最低程度。

  如果出現因無人駕駛車輛生產廠商的疏忽而導致的技術故障與交通事故,此時賠付責任就應該由廠家來承擔。廠商在銷售車輛時應該預先繳納一定數額的保證金,當此類事件發生時首先用保證金來賠付受害者。

  國家應該嚴格監管無人駕駛車輛的生產和銷售、建立企業準入門檻,防止低水平的車輛上路行駛;新車型的測試流程要比傳統有人駕駛車輛更為嚴格,并針對復雜路況、氣候安排專門的測試場景。

  更進一步,當未來大量無人駕駛汽車上路行駛并接入統一的交通管制網絡后,傳統有人駕駛車輛也應安裝設備接入網絡,以降低兩種車輛發生事故的幾率。

  如果有人駕駛車輛改變行駛狀態(加減速、轉向、剎車)時,信號可以通過網絡立刻傳遞給周圍的車輛和管理中心,那么周圍的無人駕駛車輛就可以根據前者的信號決定自己的下一步策略,視情況采取避讓措施。另一方面,交管中心應該具備權限在緊急時刻遠程要求某一路段的車輛減速乃至停駛,以應對突發事件。

  無人駕駛車輛的基本行駛策略(例如加減速幅度、超車時機、剎車時機等)應該由交管部門制定統一的范圍限制,這樣一來所有車輛的行駛就有了可以準確衡量的規律,進而降低交通管制網絡的壓力、提升交管系統效率。車輛和管理網絡在預測路況時,就可以根據法律對車輛操控的限制縮小預測范圍,得到更準確的預測結果。

  更為復雜的挑戰是一些兩難問題的策略制定——例如,當汽車前方突然出現行人來不及剎車,轉向避讓又可能導致車輛失控,此時計算機應該采取怎樣的判斷?這類兩難問題應該交由全社會討論方案,得到較為一致的結果后就寫入管理法規,要求所有車輛統一寫入對應的代碼。而此類兩難問題實際發生并造成事故損失時,補償受害方的責任將由統一的保險基金來承擔。

  有人駕駛車輛的乘客必須系好安全帶,但無人駕駛車輛內部格局可能是革命性的,甚至是一個移動的小型房間。在這種新形態下,乘客需要遵循的安全守則也需要更新,立法者需要考慮在安全帶之外的更多保險措施來保護乘客。

  例如,如果乘客在車內使用 VR 設備進行娛樂活動,是否需要對相關設備的形態進行規范?是否禁止乘客在車內的某些活動形式?這些都是需要在實踐中研究、探討的話題。

  在完全無人駕駛的汽車普及前,很長一段時期產業將處于有人到無人的過渡階段,此時計算機將主要作為司機的駕駛輔助,并在一定的路段條件下接管駕駛任務。

  立法者需要針對這一時期訂立相應的法規,明確使用輔助設備駕駛車輛的司機的責任范疇。例如當車輛計算機完全接管司機工作時,司機是否需要保持對路況的監視,隨時準備接回控制權?

  在不同的技術發展階段,最佳的法規策略也可能有很大區別。而最終完全無人駕駛技術成熟后,未來社會可能需要在大部分場景中完全禁止有人駕駛車輛上路,以最大程度提升交通運輸效率、降低事故概率。

  總體而言,無人駕駛時代對監管法規提出了更高的要求,法律法規需要與技術深度結合,并根據實際情況的變化迅速更新。執法者不僅要深諳法律含義,還要有能力辨識技術難題,這些情況對交管部門、立法部門是全新的挑戰。

  未來的立法部門需要更多的技術人員幫助,并進一步提高法規的更新效率。而當技術、法規都趨于成熟、大量無人駕駛車輛上路行駛、智能交通管理網絡普及運行時,困擾社會多年的諸多交通問題就會大為減輕甚至煙消云散。

  3.經濟支持

  技術、法規之外,經濟方面的國家支持也是中國快速發展無人駕駛技術的重要前提和保障。尤其考慮到我國面對的主要競爭對手主要是發達國家的跨國企業巨頭,后者普遍資金充裕、研發投入水平較高,與之對抗就不能被資金束縛了手腳。

  宏觀上來看,國家對產業提供經濟支持主要有兩種可選政策,一種是直接提供資金援助,另一種是為產業貸款、融資等行為提供便利。無人駕駛產業意義重大、影響深遠、耗資不菲、回報周期漫長,國家在提供支持時可能需要兩邊出手,直接補助和融資優惠雙管齊下。

  具體來說,國有研發機構、學校等非盈利或非企業性質的單位更需要國家的直接資金補助,以順利進行長期的基礎技術突破工作;而產業鏈上直接面對市場研發、銷售最終產品的企業則較為依賴融資優惠條件。

  為了提高資金使用效率、減少浪費和可能的不當使用,無論是直接補助還是融資優惠條件都應該制定足夠的門檻,同時還要保持競爭活力,最終以經濟手段引導數家實力出眾企業、單位成為國產無人駕駛技術的領頭羊、領軍人。

  隨著無人駕駛技術的逐漸成熟,在全國范圍建設配套的基礎設施也將是投入巨大的基建工作。與無人駕駛車輛配合最好的平臺就是公路邊大量部署的,可以實時為車輛和交管中心提供路面路況信息的傳感器網絡。此外,基于5G通信網絡的汽車互聯網和城市智能交通管理平臺也是未來必要的基礎設施。為這些基建行動安排充足資金的任務預計也會主要由國家來完成。

  最后,新技術新產業的發展不可避免地會對一些傳統產業和從業者帶來沖擊,同時勞動者在適應新技術的過程中也需要幫助。國家可以為受到影響的勞動者提供補助、培訓等措施,將新技術推廣的負面影響降至最低。

  總體來看,無人駕駛產業前景廣闊、影響深遠、意義重大,將是我國未來二十年主攻的核心領域之一。在國家、企業、廣大國民的合作努力下,可以預期我國在未來全球無人駕駛技術的競爭中能夠取得領先地位,并借此加速中國經濟的產業升級,實現勞動密集經濟向技術密集經濟跨越的宏偉藍圖。

  在這一過程中,國家和民間力量需要各自明確自己的職責和長處,在合作中優勢互補,互相幫助和學習。相關單位也需要清醒地意識到發展道路上面臨的諸多困難并做好充足的思想準備,保持信心。

  克服一系列難關和阻礙后,最終國產無人駕駛汽車和相關技術將不僅在國內廣泛普及,還會在全球市場大放異彩,成為全球流行的產品。屆時,中國制造也將摘掉低端、仿造的帽子,成為高科技高品質產品的代名詞。


作者: 王強      稿件來源: 瞭望智庫
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