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是谁点燃了无人驾驶汽车之火

美国国 防部,才是这场速度与激情的始作俑者。

本文由知识自动化(zhishipai)授权转载

无人驾驶汽车的赛道,现在已经“人”满为患,挤满了各路巨头和疯狂的资本,谷歌似乎早就拔得头筹。然而定睛细看,谷歌这面大旗,却不过是从军方借来的。

美国国防部,才是这场速度与激情的始作俑者。

DARPA撞南墙

美国国防高级研究计划局(DARPA),是美国国防部直接领导的科技创新机构,不属于任何军种,拥有“颠覆性技术引擎”、?#25300;?#35282;大楼的大脑”、“疯狂科学家大本营”等多种称号。它研发的GPS、互联网、F-117“夜鹰”隐身飞机和RQ-4“全球鹰”高空长航时无人机等不仅?#35851;?#20102;军队的作战方式,也深刻影响了当今的社会形态。

而在无人驾驶领域,DARPA早早起步。在1966年,DARPA便开始通过资助斯坦福研究所发展自动驾驶汽车,持续四十年投资至少超过20亿美元。1983年,DARPA启动了名为“战略计算倡议”的计算机研究计划,研究内容之一是“自主陆地车辆?#20445;ˋLV)项目:这是第一个用于军用目的地面无人系统技术研究项目。ALV项目采用8轮全地形车辆作为验证平台,使用了惯性导航系?#22330;?#36229;声波传感器、多普勒雷达、彩色视频摄像机和激光扫描仪。四年之后,无人车达到了20公里的时速,并避开了数个正面障碍。

1990年,DARPA实施了DEMO 2和DEMO 3无人地面车项目,其中DEMO 2的目标是实现越野条件下点对点的自动驾驶,采用著名“悍马”汽车作为验证载体。在装备了立体黑?#21672;?#20687;机、彩色摄像机、前视红外雷达后,“悍马”验证车在白天晴朗条件下,在地面铺装路面最高速度达到70公里,土路上?#37096;?#20197;达到24公里。DEMO 3项目则研发了专用的无人地面验证车辆。该车重1.5吨左右,全时四驱,配装了77GHz雷达、2GHz雷达、彩色摄像机、单色摄像机、红外摄像机和后视摄像机,在野外环境下最高时速35公里。2001财年,DEMO 3项?#30475;覦ARPA转化到陆军,从此,再无消息。

随着2001年入?#32844;?#23500;汗,美军进入了十余年的反恐战争时期。作战过?#35752;校?#23545;手往往会使用相对简陋的路边炸弹、RPG火箭筒打击美军地面运输车辆,造成了美军大量死伤,这导致了对无人驾驶车辆的巨大需求。二十世?#32479;酰?#22269;会甚至对军方有一个期望:到2015年的时候,三分之一的军车要实现自动驾驶。

然而多年来,无人驾驶的项目一直陷于停滞不前的局面,DARPA陷入了?#38480;?#30340;局面。

自动驾驶路漫漫

无人驾驶的主题,来源已久。放飞自由,寻求机器的自动化操作,一直是人类与机器互动的主题。20世?#32479;酰?#33258;人类掌握无线电遥控技术后,无人驾驶的概念开始出现在历史长河中,例如1917年英国制造了首架无人驾驶飞机,1925年在美国曼哈顿出现了首台遥控驾驶汽车,展示无线电遥控技术。二战后的十多年,美英科研人员在有限的技术支撑下,于公路下埋设了电缆,形成类似于火车铁轨的“电轨道?#20445;?#27773;车内的电磁感应设备可以循着“电轨道”自动行驶,实验中达到了不可?#23478;?#27599;小时130公里的速度。但这?#22336;?#26696;需要对道路进行全面、?#27735;?#30340;改造,基本不具可行性。

1970年代,为支持月球车的研发,美国斯坦福大学团队在“月球漫游者”项目中研发了第一种使用视频处理技术的自动驾驶车辆,拥有可旋转的摄像机,并于1979年在充满障碍物的室内,成功地自主行驶了5小时。1990年前后,德国联邦国防军大学利用视觉分析技术,自动驾驶车辆最高时速达到了96公里。而美国卡内基梅隆大学的自动驾驶车辆,则实现了横跨美国4500公里的试验,其中98%是无人驾驶。

然而受限于传感器、集成电路、算法、计算速度?#20154;?#24179;?#31995;停?#33258;动驾驶汽车研发并没有取得突破性进展,各种试验?#21363;?#20110;预设的试验条件下,距离?#23548;?#36947;路条件相差较大。

扭转乾坤还要靠最?#30475;?#33041;。最终还是DARPA,将这辆似乎脱缰的赛车,重新拉回跑道。

DARPA大赛出奇兵

2001年前,DARPA也是苦苦经历着无人驾驶带来的折磨。在国防军事工业一体化下,大量经?#35759;?#32473;了国防科技工业界。但要在体制内完成无人驾驶技术的突破,似乎是漫漫长路看不到边。时任局长的特瑟一定是感受到这种了这种绝望。特瑟决定另辟蹊径,他选择了向社会开放,呼唤那些放荡不羁的黑客、天马行空的教授和研发经费充足的民营企业。

既然高手在民间,何不放手一搏?

DARPA虽然号称“颠覆性技术引擎?#20445;?#25797;长研发长周期的技术项目。但是在当时反恐战争的大背景下,局长特瑟也启动了大?#31354;?#23545;反恐战争的?#35752;?#26399;技术项目,这?#24425;?#20182;招引了“不聚焦主业”的微词。其中不?#31185;?#30340;一个项目,就是他决定:面向民间,开展无人地面车大奖赛。

2004年3月,DARPA举办了全球首届面向真实越野环?#36710;?#38271;距离自动驾驶汽车挑战赛,要求十小时内自动行驶228公里(路?#35752;?#26377;很多岩石、转弯和下坡),第一名将获得100万美元奖金。为了充分准?#31119;?#26089;在2002年DARPA便向外界透露此次活动,给潜在参与者两年的准备时间。最终DARPA?#24425;?#21040;了106份报名表,有些个人为了参加?#28909;?#29978;至抵?#24717;?#20135;。这种热情?#23545;?#36229;出DARPA的期望,为了控制决赛规模,DARPA不得不提前举办了资格赛,进行了一场4.4公里障碍赛的预选赛,前15名方可进入决赛。

一切准备就绪,一切群情高涨,但在3月13日的决赛中,没有一辆汽车跑完全程,行驶距离最长的卡内基·梅隆大学的?#21543;?#28448;风暴”也只开出区区不到12公里就冲出马路陷入泥潭。

万般无奈,特瑟局长只能?#32769;?#36710;辆,乘坐直升机飞到终点,告诉翘首以盼的记者:?#28909;?#32467;束,大赛失败。然而,特瑟并没有灰心,反而下了更大的赌注。在失败的终点线上,他宣布来年继续,2005年?#28909;?#37329;额将提升到200万美元。

在高额奖金的诱惑下,2005年大赛,DARPA收到了195份报名表,经过一系列资格赛最终有20辆汽车进入决赛。决赛赛段为212公里,包括100个转弯、3个隧道和一些悬?#38534;?#22312;10月决赛中,并不被外界看好的斯坦福大学团队的“斯坦利”汽车在德国人特龙教授的带领下以6小时53分58秒的成绩折桂。而美国计算机技术领域?#22363;?#21345;内基·梅隆大学屈?#25317;?#20108;。该校为了参加?#28909;?#25152;耗经?#35328;?#24050;经高于200万美元。这个成绩让志在必得的卡内基梅隆大学团队的负责人惠特?#36865;?#20998;沮丧,几十年?#27492;?#37117;是全美屈指可数、头戴光环的机器人领头羊,他曾经参与的Navlab项目是美国第一批探索自动驾驶汽车的机器人专家。更重要的是,特龙教授是刚刚从他手下,“叛逃”到斯坦福大学。对这位大专家而言,要想解决私人情愫的恩怨,“报仇雪恨”还需要继续等待。

2005年的?#28909;?#33258;动驾驶技术已经到达了一个惊人的临界点。2004年全军覆没,而2005年则有五辆车通过终点线。一年之内,自动驾驶汽车技术,取得了井喷式的发展。?#23548;?#19978;,在2004年,无论是算法还是传感器相?#28304;?#22870;赛?#23478;?#32463;比较成熟,只是大家没有在真实环?#25345;行?#39542;的经验。经过一年的总结和技术的发展,2005年的?#28909;史?#20854;时,?#27807;贅谋?#20102;之前无人驾驶的僵局。

四两拨千斤

过了两年,DARPA为自动驾驶汽车,再烧一把火,举办了2007年城市挑战赛。不同于前两次?#28909;?#20027;要面向越野环境,汽车在城市环?#25345;?#23558;面?#20433;?#21152;动态和复杂的环境,对车辆的自主能力提出了更加苛刻的要求。由于这种环境也是民用自动驾驶汽车主要工作的环境,因此吸引了更为广泛的关注,谷歌、微软和?#36824;?#31561;高科技公司也纷纷到场参观。这届?#28909;?#35201;求在模拟的城市环?#25345;行?#39542;96公里,车辆需要遵守加州交规、能够在无GPS情况下行驶、能够在雨雪环?#25345;行?#39542;,而且需要避免与其他车辆、行人、电线杆等发生碰撞等。

这次?#28909;?#19981;仅仅赛车是关注的焦点,个人英雄主义的较?#23458;?#26679;耐人?#25300;丁?#21345;内基·梅隆大学与通用汽车的雪佛?#32426;?#38431;合作获得第一,而斯坦福大学和大众团队获得第二,弗吉尼亚理工大学和福特团队获得第三,赢得100万美元奖金。惠特克教授终于如愿以偿,一雪“前恨”。这种顶级大学的顶级教授之间的较劲与争抢,大大促进了技术的发展。

这样的?#28909;?#20805;分调动了大学与产业界的积极性。这正是DARPA局长的期望。大学加传统民用车厂,是参赛团队的主要构成方式。2005年冠军“斯坦利”是由斯坦福大学和大众集团联合研制的。大学和车厂和取所长,大学擅长信息化技术,设计算法和控制方?#31119;?#37319;购传感器?#27426;?#36710;厂则提供车辆并把传感器、计算机等与发动机、刹车、变速器等部件相融合。2005的胜利,?#28304;?#20247;汽车而言,是一次绝妙的广告机会。?#23548;?#19978;,除了大众,?#27515;?#26031;勒、通用和讴歌等均与学术界合作参与了DARPA大奖赛。

通过大奖赛调动全社会热情,培养自动驾驶汽车产业,DARPA可谓棋高一着。DARPA每年科研经费30亿美元左右,项目200上下,平均每个项目1500万元。如果是制造原型机的项目,每个项目都要上亿美元。而大奖赛项目不但只有几百万美元,还可以调动全社会共同参与,全面搜集自动驾驶汽车领域的先进技术。

这叫四两拨千斤。

这次城市挑战赛结束后,有参赛者向特瑟局长询问下一届?#28909;?#20160;?#35789;?#20505;开始,局长表示:以后不会再有?#28909;?#20102;,DARPA的使命已经完成,接下来就要看资本的力量了,你看谷歌的人已经带着钱来了。

谷歌续燃战火

热闹一直有,门道看不同。谷歌公司的创始人拉里·佩奇一直对DARPA的大奖赛兴趣甚浓,2005年就带着鸭舌帽在现场“?#20302;怠?#35266;看?#28909;?#32771;察参赛的各路好手。这场偷看,佩奇有了一个重大的收获。他发现了一个超级人才:第二?#26410;?#22870;赛的冠军获得者、斯坦福教授特龙。这位德国人生于1967年,?#26377;【投?#27773;车非常?#34892;?#36259;并自己编写了赛车的电脑程序。

特龙也在关注无人驾驶大赛,2004年第一届DARPA挑战赛各路好?#22336;?#32439;落马,让特龙迅速?#19968;?#20102;小时候编写赛车程序的感觉。特龙出乎意?#31995;?#21147;压卡内基梅隆大学的团队,获得了第二届?#28909;?#30340;冠军,赢得了200万美元。自动汽车驾驶的最核心技能之一,就是导航:而这正是特龙的专长。在两个顶级大学中,特龙都参与了地图构建技术(SLAM)的研究,这正起源于?#32454;?#19990;纪60年代斯坦福研究所:这个技术正是工程师为首批移动机器人所准备的。特龙把它娴熟地应用在自动驾驶汽车上面。

特龙的技术才华和组织能力让现场观摩的佩奇眼前一亮,并在2005年?#28909;?#20043;后把特龙挖到了谷歌,利用自动驾驶车辆的传感器技术启动了谷歌街景项目。它在众目睽睽之下,以谷歌地图和街景项目,隐藏了一个惊天的秘密:发展无人驾驶!

这期间,无数细节的准备和技术磨合。DARPA城市挑战赛之后的2009年,在自动驾驶事业和谷歌丰厚工资的吸引下,众多参赛选?#22336;追准?#20837;谷歌,围绕特龙启动成立了自动驾驶汽车项目,其中包括特龙的学生Mike Montemerlo、特龙的对手加拿大人Chirs Urmon、技术怪才莱万多夫斯基、俄国人Dmitri Dolgov等,这些都形成了自动驾驶汽车领域的种子人才。

项目成立后,谷歌对特龙团队提出了苛刻的要求,即在2年之内在加州最复杂10个道路各行驶160公里。经费保障自然十分充足。2011年,特龙团队提前3个月完成了要求。2012年5月,内华达州向谷歌公?#26223;?#21457;了美国历?#39134;?#39318;个自动驾驶汽车许可证。6月,谷歌拥有了6辆丰台普锐斯、奥迪TT和3辆雷克萨斯RX450h的自动驾驶测试车队,并在2014年推出了FireFly自动驾驶原型车,这辆车已经不再有方向盘和油门刹车了。

星球大战后传:蒲公英传奇

前面提到,第二次DARPA大奖赛,已经预示了自动驾驶汽车将拉开快速商业化发展的大幕。到了挑战赛结束后3年,谷歌普锐斯已经?#23545;?#36229;过DARPA挑战赛的用车。它复制了很多DARPA原?#25216;?#26415;,并且精心打磨。谷歌固然是巨人,但它是踩在巨人肩膀上的巨人:这是美国军民转化的内生逻辑。

虽然谷歌自动驾驶汽车研制业界领先,但也暗藏风雨。这只由年轻技术天才组建的团队中,有些人因为理念不合,有些人因为一夜暴富之后的膨?#20572;?#31532;一次参赛选手的莱万童鞋,从谷歌得到了上亿美元的薪水),有些人想自己成立公司,纷纷选择离开谷歌单干。这些人的离开短时间内可能对谷歌公司不利,但却像蒲公英的种子,散落在各地继续?#37038;?#33258;动驾驶业务,创造了自动驾驶汽车的?#27604;?#30427;景。

2016年,特龙团队?#27807;?#35299;散。离开谷歌后,特龙成立了大名鼎鼎的慕课在线教育网站Udacity,后来成立了小鹰无人机公司,目前在电动垂直起降飞行器领域小有名气。

只要有?#40092;?#30340;天气,天下到处都是蒲公英的种子,如同当年硅谷起始的传奇一样。从斯坦福肖?#27515;?#40638;下出走的“八大叛逆?#20445;?#19968;举奠定了硅谷今日的局面。技术破局一旦打开,商业化则势不可挡。大发?#20570;?#30340;肖?#27515;?#26368;终还是认可了仙童这些?#38477;?#20204;的成就。而丢失了这么多技术怪才的谷歌,已经进入全新轨道。

技术创新的?#21442;?#20999;换已经完成,职业化经理将接棒科学界疯子。谷歌围绕自动驾驶汽车成立的Waymo公司,聘请了拥有丰富汽车管理经验的前现代北美公司的总裁Krafcik入主CEO,一路高歌猛进。2017年,由?#27515;?#26031;勒改装的L4?#29123;?#30340;Waymo无人驾驶汽车在道路上开展测试;2018年5月启动了全美第一个自动驾驶车辆叫车商业服务Waymo one,12月开始进行自动驾驶汽车叫车服务试点工作,成为第一家开始挣钱的自动驾驶企业。

?#23637;伲?#24320;始商业化运营。

这期间,出现了Aurora和ArgoAI等众多专攻自动驾驶汽车的公司,特斯拉和优步?#30830;?#20256;统车厂也?#24230;?#20102;巨额资金进行研发,而通用汽车、福特、沃尔沃、宝马?#21364;?#32479;车厂也纷纷宣布将在2020年代出推出各自的自动驾驶汽车,另外思科、博世、德尔福和英伟达等公司正在研究激光传感器等自动驾驶汽车部件?#29123;?#30340;技术,力求使这种新型汽车更便宜、更安全。

天下大局,豁然开朗。

而DARPA早已不再关心无人驾驶的问题了,它正在启动全新的极限挑战。有了这样拳打?#30424;?#30340;孩子,还要爹妈的呵护干什么?“零落成泥碾作尘,只有香如故?#20445;?#36825;也是军民融?#29616;?#28040;长有序的一种现象。

小记

无人驾驶汽车的发展,是一场令人眼花?#26376;搖?#21095;情完整的创新简史。从军方研发,到军民众包,到最终的商业化,场面交代清楚,技术交接有序。这其中,充满了个人英雄主义的写真:别开局面的军方负责人、逞强好胜的大学教授和果断抢人的公司头羊,令人印象深刻。一个姗姗学步的技术,如何奔跑如飞?前有军方的蓝色天使资金启动,中有大学研究的技术加?#20572;?#21518;有商业巨头的适时续航,还有?#25797;?#20511;力的开放大赛。无人驾驶的大旗,从军方开始,几经转借,最后慷慨流入民用市场,成为闪耀的商业标志。

本文经授权发布,不代表世界经理人立场。如若转载请联系原作者。

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