Autopilot究竟存在哪些技術局限性

為什么聲稱“全系在產(chǎn)車輛都將能夠完全自動駕駛”的特斯拉，卻連幾百米開外可見的障礙物都躲不開呢？我們可以就特斯拉比較知名的幾起事故來分析一下。

特斯拉30日聲明：“碰撞發(fā)生前的時段里，自動輔助駕駛功能處于使用狀態(tài)，主動巡航控制中的跟車距離被設置為最小距離。”

聲明說，汽車的系統(tǒng)發(fā)出數(shù)次影像提示和一次聲音提示，要求駕車人雙手握住方向盤。“但在事故發(fā)生前6秒內，系統(tǒng)沒有檢測到駕駛員將雙手放在方向盤上。從距離高速公路混凝土隔離帶150米處，駕車人可以清晰看到隔離帶并有5秒左右的反應時間。但是，遺憾的是，行車日志顯示，駕車人沒有采取任何行動”。

特斯拉“夸大詞匯”帶來的慘禍

這已經(jīng)是特斯拉第二起自動駕駛致死事件。2016年5月，一輛特斯拉Model S在美國佛羅里達州發(fā)生死亡事故。事發(fā)前，車主joshua Brown同樣是打開了Autopilot功能并放棄了對車輛的控制，最終由于沒有觀察到前方出現(xiàn)的卡車而出現(xiàn)事故身亡。

該事故，是全球首例引起廣泛關注的Autopilot致死事故，美國高速公路管理局的調查結果雖然沒有發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在設計缺陷，但是同樣也指責了特斯拉在宣傳Autopilot功能時使用了“自動駕駛”等夸大詞匯，從而容易使一些膽大的司機誤以為這個系統(tǒng)就是無人駕駛，從而放棄了對車輛的控制。

此后，特斯拉將Autopilot在國內的翻譯由“自動駕駛”改為“自動輔助駕駛”。馬斯克也曾在發(fā)布會上說過：It’s autopilot not autonomous.（Autopilot并不是自動駕駛，而是自動輔助駕駛）。

還升級了Autopilot程序，即當用戶雙手離開方向盤一定事件后，系統(tǒng)會通過儀表盤閃爍提醒圖表，發(fā)出警示音等措施提醒司機接管車輛，而如果司機仍然拒絕接管車輛，Autopilot功能就會解除。

雖然業(yè)界認為，特斯拉最新版Autopilot 2.0系統(tǒng)在縱向控制方面的表現(xiàn)更加成熟，與輔助轉向有關的功能還有完善空間，畢竟從駕駛員的反饋那里我們也得到了褒貶不一的評價。

同時，受制于功能限制，目前的Autopilot2.0無法直接移植到城市環(huán)境使用。雖然它可以順利開啟（一次2分鐘、一次3分鐘），但城市中有走向復雜的車流，需要通過沒有車道線的紅綠燈路口，車與車間距更近，都暴露出系統(tǒng)對城市駕駛習慣還需要學習。

而從技術來分析，我們也能得知，眼下的特斯拉Autopilot功能，依然存在著依靠現(xiàn)有技術無法解決的應用場景，而多次得事故也充分證明了，目前這套系統(tǒng)確實不能100%地識別到靜止障礙物并作出反應，因此也就不能稱為自動駕駛。

可是，幾乎被神化了的搭載Autopilot系統(tǒng)的特斯拉，為什么連幾百米外可見的障礙物都躲不開呢？

Autopilot究竟存在哪些技術局限性

如果在“不需要剎車時剎車”，和在“需要剎車時不剎車”中二選一，你會怎么選？

相信90%以上的人都會選擇前者，因為后者一旦發(fā)生或將是致命的。

但實際結果卻恰恰相反，對于在Autopilot領域內的工程師們來說，無一例外都會選擇后者。這樣一種聽上去極其危險的設定，卻是工程師們故意為之，到底是為什么呢？

以目前的自動駕駛技術來看，尚不能夠實現(xiàn)完全的自動駕駛。即便硬件的科技含量很高，前期也做了多次實驗模擬。但是在實際的道路環(huán)境中，還是會出現(xiàn)許多系統(tǒng)無法判斷的情況。一般在遇到這種情況時，系統(tǒng)只有兩條路選擇：“誤報（False Positive）”和“漏報（False Negative）”。也就是說，在系統(tǒng)不能明確判斷前方是否有障礙物時，是應該當即制動以防萬一，也就是誤報。還是應該忽視掉這個不確定的危險，也就是漏報。

在很多人看來，系統(tǒng)的設定應該為誤報傾向，本著“寧可信其無，也不信其有”的精神，才能最大程度避免事故的發(fā)生。但事實并不是這個樣子，試想一下：在高速公路上，你開啟了Autopilot，后面有輛車正在高速逼近，而前方一片開闊。這時，前方路面出現(xiàn)了一塊大鋼板，雷達判定為這是一個巨大障礙物，于是采取了緊急制動，后車來不及反應……

唯一安全的方案就是不要動。

尤其是對于毫米波雷達來說，它對金屬的反射很敏感。路上的鋼板、凸起的井蓋，甚至易拉罐的底部，在毫米波雷達的眼中，都相當于一堵墻。對于這種過于復雜的實際路面情況，車輛莫名制動所帶來的不良駕駛體驗不說，危險系數(shù)也會更大。

所以，工程師們才會采取“漏報”的邏輯，改善駕駛體驗的同時，也避免過多制動行為所帶來的安全隱患。但是，一旦系統(tǒng)漏報了任何一個確實存在的危險，都極有可能釀成大禍，這也就是為何目前各品牌官方都在強調“開啟Autopilot功能時，雙手也不應離開方向盤”。以便時刻做好準備，由駕駛員接管車輛。

而且特斯拉也在用戶手冊中明確寫道：

交通感知巡航控制系統(tǒng)可能不會為避讓靜止的車輛而剎車或減速，尤其是在這種情況下：你正在以超過每小時80公里的速度行駛，在你前面的汽車變道后，你面前突然出現(xiàn)一輛靜止的車輛或物體。司機要始終注意前方的道路，隨時準備好采取緊急糾正措施。完全依賴交通感知巡航控制系統(tǒng)可能會導致嚴重的傷亡事故發(fā)生。

再回到最開始的問題：為什么聲稱“全系在產(chǎn)車輛都將能夠完全自動駕駛”的特斯拉，卻連幾百米開外可見的障礙物都躲不開呢？我們可以就特斯拉比較知名的幾起事故來分析一下。

2016年5月，一輛特斯拉ModelS電動車在使用Autopilot模式行駛途中與一輛正在轉彎的拖掛車相撞，導致駕駛者死亡。對于這起事故，特斯拉是這樣解釋的：

當時?Model?S?行駛在一條雙向、有中央隔離帶的公路上，自動駕駛處于開啟模式，此時一輛拖掛車以與?Model?S?垂直的方向穿越公路。 在強烈的日照條件下，駕駛員和自動駕駛都未能注意到拖掛車的白色車身，因此未能及時啟動剎車系統(tǒng)。 由于拖掛車正在橫穿馬路，且車身較高，這一特殊情況導致?Model?S?從掛車底部通過時，其擋風玻璃與掛車底部發(fā)生撞擊。

雖然官方對于這起事故并沒有給出明確而有力的解釋。但作為行業(yè)內的工程師，結合智能駕駛技術的發(fā)展以及所遇到的各種困難，我們不妨作出以下推斷：就硬件設備上來看，當時那輛特斯拉配備的是第一代Autopilot系統(tǒng)，即來自Mobileye的前置攝像頭、來自博世的毫米波雷達、以及12個超聲波傳感器。在優(yōu)先級別上，是以攝像頭為主導的。

雖然特斯拉官方將原因歸咎于強烈的日照，以及白色車身，導致攝像頭沒有看到拖掛車，造成事故。但或許這些只是次要原因，關鍵問題很有可能在于：這代系統(tǒng)采用的Mobileye攝像頭更多做的是針對車頭和車尾的訓練，而對于車側的訓練有限，又遇到拖掛車這樣比較特殊的造型。因此攝像頭從輪廓上來分析，并沒有把它當做是障礙物。又由于拖掛車的底部是空的，毫米波雷達在進行掃描時也沒有獲取合理的反射?；蛘呤桥袛喑銮胺降耐蠏燔嚳赡軙形ｋU，但是由于攝像頭作為主導，因此毫米波雷達的執(zhí)行度不夠高。兩個模糊的判斷疊加在一起，系統(tǒng)決定“漏報”，所以才導致了事故的發(fā)生。

Mobileye公司的一名高管Dan Galves也在事故后表明：

目前的防碰撞技術或自動緊急剎車系統(tǒng)，只適用于跟車（追尾）狀態(tài)，并僅為跟車出現(xiàn)的問題而設計。也就是當車輛橫向駛入時，目前的?Autopilot?系統(tǒng)本身就不具備足夠的判斷能力。

所以，在同年的9月份，特斯拉也宣布升級Autopilot技術。第二代Autopilot將以雷達而非攝像頭作為主導來進行判斷，通過車身配備的8個攝像頭以及12個傳感器，更好地感知周邊的情況。同時在設定上也有所調整：如果司機在一定的時間內沒有手扶方向盤，系統(tǒng)將發(fā)出警報，而如果司機多次忽略系統(tǒng)發(fā)出的警報，自動轉向軟件將自動停止使用。

聲明還稱：

為了讓車輛更好地處理傳感器搜集到的數(shù)據(jù)，車輛中將配備更加強大的電腦，其處理能力將比上一代高出40倍，并運行特斯拉新開發(fā)的一套神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，以處理視覺、聲吶以及雷達信號。這套系統(tǒng)能夠實現(xiàn)駕駛員無法看到的視野，能夠同時且以遠超人類感知的速度查看所有方向。

這樣看來，特斯拉已經(jīng)具備了自動駕駛的硬件基礎。不過這并不意味著特斯拉馬上就能擁有完全自動駕駛能力。因為無論是對于每一個單獨的傳感器，還是對于不同傳感器之間的融合，都還需要一定的時間來進行學習和改進。