欢迎来到科普中国特别推出的寒假精品栏目“给孩子的高新科技课”!/ E0 A, v- h* {+ V" ~9 U* s( n
2 E( |" c+ u& Y: H! c+ [- @# C y' U
9 M& p q9 D7 U: W人工智能作为当今最前沿的科技之一,正在以令人惊叹的速度改变着我们的生活。从智能语音助手到无人驾驶汽车,从 AI 绘画到机器学习,它为我们打开了一个充满无限可能的未来。本栏目将以通俗易懂的方式,用视频和文字给孩子讲述人工智能的原理、应用及其对社会的深远影响。/ R( Y9 c! d# l7 V& \& G" L; S
) U; v" C. H+ Z. h- ]2 Z9 d+ v, |/ m( e
快跟我们一起开启这场 AI 之旅吧!" ~; U- J1 P- S% |( Y4 l
: q$ A% d; x% b0 q2 @4 `4 R4 K. z: K( Q, f3 z$ X
以下为文字版本: ' w' K9 `! R6 S, F+ M l' h
(阅读大约需要 5 分钟)
2 V9 {: z+ b+ H5 x: J% a
" I* Q! v0 g" `% X
' V- `& w; G; |$ a从 2015 年起,自动驾驶汽车新闻不断。科技巨头,汽车巨头们纷纷入场,想要研制自己的自动驾驶汽车。当时,很多人都认为,要不了几年,满大街都是自动驾驶汽车了。人类甚至连驾照都不用考了。1 \* y" S- y# u& a+ e) g
, {5 i/ y3 z8 Z! _, V; e; \
" l$ C) T0 h; n! Y) S可这都快 10 年的时间了,自动驾驶汽车怎么还没来呢?
/ F7 {7 a, B/ s1 q( q7 p3 d- S
8 f/ g& T2 C7 F
9 q/ }5 e Q+ i这一集,我们就来细数自动驾驶的前世今生。- y5 j l; ~! p( l% n- y( P/ d; W
5 H A; C1 C/ {. L" e/ D
* O8 }! l; e( T" }- E5 V自动驾驶汽车的发展
0 l2 ^: z; k- y- ~4 I, c( k4 L* W+ h( K- p& J
; ? d1 a- L$ S- k
人们研制自动驾驶汽车的历史可能比你想象的还要久。% f/ ^( {2 |0 F) F5 d. g. M H
8 d4 }: E( C. X+ q1 K& l6 j
1 T$ ~; |' j0 s) g+ c最早的自动驾驶汽车,出现在 1925 年,可当时连计算机都没有呢,怎么会有自动驾驶呢?其实,当时的自动驾驶汽车并不是靠 AI 技术,而是靠无线遥控技术,有人在旁边遥控,不需要车里的人动手开车,就像我们玩遥控汽车一样。- J7 U V. L( t# f/ } i
$ G; n+ {4 a$ u' y' Q
( S5 A6 g& u+ p8 n- z. K7 E
其实,只要把操纵汽车的人换成电脑,就实现了自动驾驶。这件事说着容易,但实现起来可就太困难了。在上个世纪五六十年代,人们想到了另一套方案,那就是,让道路来操控汽车。
/ b, }+ z; ^" Q* G# p
# z% a4 {0 k w# m0 ~1 p& }: U* }: U6 p' O
举个例子,在 1957 年,美国的 RCA 公司在公路上测试了一款自动驾驶汽车。这段公路经过改造,上面有许多传感器能检测汽车的位置、速度,并且向它发来信号,进行遥控。这个时候,负责观察、控制的,就已经不再是人类了,当然也不是汽车,而是道路上的各种传感器。
8 S- k! s2 y; U. w5 \4 {+ I& N u' k: S$ X: p2 ~. I2 {
8 J* r0 O l: x' r. C5 A4 I% a而道路的路面也进行了改造,汽车会按照设置好的路线行驶,有点类似于有轨电车的感觉。在计算机视觉和 AI 技术还不成熟的时候,这确实是一个非常有创意的思路。9 ~* z: {4 f6 g/ ]
) y) A! `% p6 I" X
* c) Y7 d" a3 Z/ e; d( P; m$ Y0 Y' p而在 1960 到 70 年代,机器视觉正在快速发展,这汽车自己观察周围的环境成为可能。比如斯坦福大学就研制了一台斯坦福小车,它就能够实时分析摄像头拍摄到的照片,识别出道路,这比较符合我们对自动驾驶的理解了。. e& P9 Z/ [1 L9 B' }3 z* V4 R
7 b G, h5 U4 [1 B: Y# y4 I
; u% A1 y [ N3 F6 A在 1980 年代,现代意义上的自动驾驶汽车出现了。这时候的自动驾驶汽车除了有视频摄像头来识别道路,还加入了激光雷达,用来辅助汽车看清周围的情况。在这些技术的帮助下,自动驾驶汽车能够在没有行人和其他车辆的道路上行驶了。- f& M6 r) x* l
1 P8 `. Z4 O& T& C/ z. e" {
: n' A, n6 f K9 v最值得一提的,在 1980 年代,卡耐基梅隆大学制作了一台 NAV-1 自动驾驶汽车。这辆车已经开始使用人工神经网络和反向传播算法,来训练汽车识别道路了,基本原理跟现代自动驾驶汽车十分类似。在 20 世纪 90 年代,随着神经网络的发展,自动驾驶汽车已经可以挑战日常生活中的道路了。
* c0 _- C1 O) u8 j# B) c
( _) D' o9 l3 |7 ~% r% t! a
0 U0 c0 x/ n9 m比如 1994 年,奔驰研制的自动驾驶汽车就在巴黎拥堵的高速公路上行驶了超过 1000 公里,虽然在路况特别复杂的时候还需要人为干预,但是自动驾驶汽车已经能够实现自动超车,跟车行驶的功能了。4 [4 K) y; h* g" x
& G. [7 }" f" R
/ E* G0 g; g0 Q+ p在 1995 年,卡耐基梅隆的 NAV-5 实现了 5000 公里的挑战赛,在这个过程中,98%的路程中汽车方向盘都是由 AI 控制的,但出于安全考虑,油门和刹车还是由人类来操纵。
9 r4 m4 }% d. C+ K, u* ~7 Q* ^+ Y
1 F! G/ v- H- T# i* c: M' |* K5 D- R2 b
在 1996 年,意大利的科学家们也实现了 AI 自动驾驶 1900 公里,在这个过程中,94%的道路是由 AI 自动驾驶的。
7 \) a9 ?/ K7 z- W$ X6 W$ t8 U- ~. G
% u; c, x9 e |$ f8 P1 R9 \最难的“1%” $ x- W% }) G( b
; `: Y! I% |9 S/ L( h1 \, T3 C* ?* O2 c% r9 j+ B3 R
在 2000 年以后,卷积神经网络加 GPU 的组合,让计算机视觉突飞猛进,再加上精度越来越高的传感器,自动驾驶技术也快速爆发。谷歌的 Waymo 汽车,特斯拉的 Autopilot 系统,纷纷上线,在 2017 年,百度的阿波罗无人驾驶汽车也在北京的五环上飞跑了一把。
' a( D5 I& z$ W3 u: ] E r6 C2 d8 A3 N* @" r& M4 X
( F5 N0 w$ c/ [+ \9 p$ x' N这一切都让人们感觉,自动驾驶汽车即将走进千家万户了,怎么现在又听不到自动驾驶的消息了,难道自动驾驶被取消了?0 V7 M6 F! M1 H/ t0 \0 w# d
; e& g K+ k" w" D
3 t7 P. e/ Z3 i( |! c% s# `. e
并没有。4 T2 j% b; Z! F; m/ L
8 q; u- C% F, F: O* ?8 c+ F
; I1 V' ^0 g( g; ]3 b
3 I. c( T8 p. U$ o, E
* u1 X- V3 ]. k图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷
7 Y! [& `1 B# u2 d
# i( S9 ~- G5 H, ^! s7 e* I" _" m6 k3 j( o( v
虽然在 2000 年以前,自动驾驶汽车就能够自己应付 90%以上的情况了,但最后这 10%,甚至是 1%,才是最难的。
/ [2 f* j# [# Z+ ?) R9 b5 Y4 V/ q' x& Z4 d7 N
6 `& m: X* l3 D% k* K8 \% q. G- A
比如,即便计算机对路况的识别准确率达到 99.99%,剩下的 0.01%仍然可能引发大问题。对于交通安全来说,是不允许出现任何差错的。另外,大部分国家对于自动驾驶的立法也不全面,在自动驾驶汽车上路之前,这些都是需要预先解决的问题。- |0 Q! V; l! s: p7 k$ s/ g* b. n
8 G y' O, j' c, J K# ]5 M
5 r) n9 J& J0 D1 L' F
那自动驾驶汽车就停止发展了吗?并不是,在机场、矿山之类的封闭区域,自动驾驶汽车仍然能发挥重要作用。比如,在我们国家,许多的机场已经采用低速无人驾驶汽车了。比如无人清扫车、无人牵引车、无人巡逻车等等。而在矿山这样比较危险而又封闭的地区,无人驾驶汽车也能派上大用场。还有,在一些比较封闭的园区,依然有低速无人车在测试运行。* }" E1 O0 m6 {5 {, [1 O3 ^
% G! a7 C! G/ m- d8 [1 T+ e* L3 l: j3 R
无人驾驶是人们 100 多年来的梦想,相信终有一天道路上会充满无人驾驶汽车。但是在那一天到来之前,我们要做好一切准备。
. A$ Z q" E; C3 c# }, W* d; S* x1 b* x+ @
4 f) @: D2 g5 v! Z) n+ e1 z$ { e. m& a w6 `* j
# f+ U. E8 R8 W3 V/ t
策划制作1 K% U3 Z$ \: y; d' W. k9 B- p
本文为科普中国-创作培育计划作品
* F. n" p3 o- F$ R* p出品|中国科协科普部" n' y9 g9 K! I
监制|中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
, `8 v# f. {. b+ P1 v/ W$ W5 N, ^" p作者丨北京云御纪文化传播有限公司3 {! y4 x- l4 |5 ^
审核丨秦曾昌 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院 副教授 f2 W. [. n+ N
策划丨符思佳$ d0 b# U% ], n1 C& s+ Z& D
责编丨符思佳 |