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要讓車子不用人類來駕駛,我們還差多遠?

圖、文/做車的人

自動駕駛的層級究竟有甚麼分別?為什麼各家車廠積極發展?以下是台大機械系副教授李綱以「自動駕駛面面觀」為題,與大家分享的內容。

台大機械系副教授李綱。

2003 年到加州柏克萊,在美國進行 7 年智能車技術研究,而後回到台灣大學機械系的李綱副教授,對自動駕駛技術發展,有著深厚的著墨與實務經驗。

李老師首先對「名詞」進行說明與定義。以他的觀點來看,無人車稱呼上過於簡化,應當是無人駕駛車。僅稱為無人車,會讓人誤會是整輛車上都沒人的自動貨物搬運車。另外,大陸將「intelligent vehicles」翻譯成「智能車」是較為貼切的,台灣翻譯成「智慧車」,智慧的英文應該是 Wisdom,與 Intelligence 意涵不同。

大家所言的「自動駕駛」程度等級,國際上其實已有明確的定義。李老師引用國際自動機工程師協會(SAE International)的定義,將車輛自動化分成 0 到 5 個層級。0 級是毫無自動化能力的老爺車,1 級為具備初步自動化能力的駕駛輔助系統,例如定速巡航、車道維持,或近期電視廣告中強調的主動煞車防撞系統等單一自動化功能,今日多數房車的自動化能力屬於此層級。2 級具備半自動駕駛能力,為前一層級兩項以上的複合,例如同時進行車道維持也進行主動巡航控制。

李綱老師與參加學員分享自動駕駛的歷史,其實早自 1925 年就有人提出這個概念。

在層級 1 與層級 2 的階段,駕駛者仍不能分神,須自己監看行車狀況。到層級 3,則可由電腦負責執行駕駛及監看周遭環境的工作,在電腦無法處理時,才將車輛操控權利交還給駕駛。因此層級 3 的好壞,在於是否頻繁把駕駛權回交?好的層級 3 自駕系統,AI 技術成熟度高,在一般路況下幾乎全程可由電腦自駕。

層級 1 到 3 仍需駕駛介入操作,但層級 4 到 5 已完全交由電腦操作,包含駕駛座的方向盤也可免。李教授表示,層級 4 與 5 間的分界已經很模糊。

自駕車技術發展

有關汽車自駕技術概念的提出,早於 1925 年即已開始,當時期望用無線通訊方式遙控車輛行駛。而歷經數十年,仍在各種嘗試中學習與修正。

李教授舉例,Google 的自駕車(現在稱為 Waymo)技術曾著眼於後裝市場(after market),即人們購車之後再自行安裝自駕套件,但卻有安全責任的顧慮,必須改成原生預裝設計,而後 Google 又嘗試自行開發完全無方向盤的小型車,希望以 car sharing 的方式發展一套新的無人駕駛車商業模式。

Google Waymo 目前的測試車款。(圖截自 Waymo 官網)

不僅 Google 自駕車不斷地探索、嘗試可行的商業模式及技術發展路線,其他業者也有類似的情況。例如 Tesla 的 AutoPilot 自駕系統,目前也僅為層級 2 半自動駕駛,尚未進入層級 4 到 5 全自動駕駛階段,或者 Uber 購併的 OTTO 只訴求在高速公路上長途自動行駛,而非在所有車況路況下都能自主因應。法國 NAVYA 也採局部訴求,僅提供居家到公眾交通工作間的自動化無人行使,路線固定。

Tesla 在 2017 年 3 月發表 Autopilot 軟體 8.1 版。(圖截自 Tesla 官網)

其他技術挑戰也包含光學雷達(Light Detection And Ranging, LiDAR)過於昂貴,Google/Waymo 自駕車所使用的 64 光束 LiDAR 一套即要7萬美元,現階段仍難以大量投入於商業運行使用,較可行的方案是以相機及人工視覺感知技術,搭配毫米波(millimeter wave, mm Wave)雷達偵測技術取代。此外,自駕車控制系統執行人工智慧演算法所需的超級電腦,例如:NVIDIA DRIVE PX 2 仍相當昂貴且耗電,甚至必須以液冷方式讓運算晶片降溫,未來這些電腦的可靠度與耐用度是否能夠通過時間與天候的考驗,仍有待觀察。另外一方面,目前所謂純 AI 的自駕車技術仍無法保證可在陌生的環境或操駕情境下能夠安全行駛。

未來想像空間

雖然「自駕」有諸多實現難題,但仍有更多的想像驅策人們持續追逐與挑戰。李教授描述:若未來完全採行自駕技術,那紅綠燈交通號誌也可免了,所有車輛均懂得自行閃避,到了路口自主決定快速前行或緩駛讓行,到此境界時,交通耗能也可大大減少,因為煞車是最浪費能源的。

李綱老師與學員合照。

或者,隨車間通訊的普及,一旦有救護車、警車、消防車等緊急任務車輛經過,會快速通知其他自駕車避讓,任務通行速度也可以加快,減少耽誤。其他想像含包含無線充電的高速公路車道,電動車行駛在車道上即自行充電,隨時處於飽充狀態,不需要額外繞路去加電站。

進一步的,還能夠結合共享經濟,今日的汽車每天只有 1 小時被駕駛,其他時間呆放著,甚至若常開往市區,還得花上30分鐘找停車車位,或遭遇塞車等。未來自駕車導入共享經濟將減少自有車輛,共乘概念逐漸普及,塞車與找停車問題也將逐步解決。

最後,李教授也開放現場聽眾提問,有人問及自駕車技術的推進是否也意味著電動車時代的來臨?對此李教授肯定汽車電動化與自動化皆是國際趨勢,具有設計簡單化、輕量化等優點,目前電動車用的動力電池技術其實並未真正成熟,而且未來電動車普及後,電池的環保問題將成為另一個隱憂。短期內燃機引擎仍有其必要性,難以完全被電動車取代。

 

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