繪制高精地圖如何面對無人駕駛的到來

高精地圖的繪制并不難，問題在于成本。難的是如何理解環(huán)境發(fā)生的變化，并做出快速精準(zhǔn)的判斷，并與車輛進(jìn)行及時通訊。當(dāng)然，短期內(nèi)如何商業(yè)化，也是一大問題。

在絕大多數(shù)人眼里，高精度地圖是高級自動駕駛的核心使能技術(shù)之一。開發(fā)這類地圖是一項浩大的工程，需要在資金和人才方面進(jìn)行巨大的投資。

在傳統(tǒng)地圖中，盤山公路上的黃色標(biāo)志表示前方有蛇形彎道，這很難如實地反映詳細(xì)道路狀況，但卻可以向駕駛員傳遞一個簡單的信號：準(zhǔn)備應(yīng)對彎道。

幾個世紀(jì)以來，地圖最本質(zhì)的作用從未改變：指導(dǎo)人類從A地到達(dá)B地。不難想象，有時過于詳盡的地圖也會礙事。加州初創(chuàng)公司Deepmaps首席運營官羅偉（音）表示：“你不需要過多細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)過多反而可能讓人迷惑?！绷_先生此前曾在谷歌地圖擔(dān)任產(chǎn)品經(jīng)理。

然而，在為用戶提供信息的同時，地圖公司也同時指望用戶能夠幫自己補(bǔ)充許多缺失的部分，并時刻對變化做出反應(yīng)。畢竟，地圖的用戶是人類，地圖和語言一樣，是連接人類思維的橋梁符號。

自動駕駛時代的地圖繪制

然而，這種情況正在改變。作為地圖學(xué)中的最新領(lǐng)域，專為自動駕駛汽車?yán)L制的地圖面對的則是一類完全不同的用戶：軟件程序。與人類駕駛員不同，導(dǎo)航系統(tǒng)需要的是細(xì)節(jié)，每一條曲線、每一個凸起的路沿、每一條車道，每個細(xì)節(jié)都至關(guān)重要，而且必須達(dá)到厘米級精度。除此之外，更具挑戰(zhàn)性的是，自動導(dǎo)航系統(tǒng)必須有能力判斷各種未知情況，并作出相應(yīng)改變。

比如，假如有棵樹倒在路上，導(dǎo)航系統(tǒng)則該如何繼續(xù)提供指引？對于人類駕駛員，這根本不是問題，不過是抱怨幾句，然后換條路而已。但大多數(shù)軟件在面臨類似的情況時都需要非常詳細(xì)的指導(dǎo)，否則根本不知道作何反應(yīng)。

如今，新型地圖已經(jīng)成為自動駕駛行業(yè)中的基礎(chǔ)技術(shù)之一，地圖行業(yè)也由此開始崛起。畢竟，車輛最本質(zhì)的功能是將人或貨物運送至目的地，而地圖可以幫自動駕駛車輛確定自身位置以及如何到達(dá)目的地，與現(xiàn)實世界建立聯(lián)系。

新型地圖需要對城市中的每一條小街小道都進(jìn)行精確的三維記錄，這本身沒有什么難度。但更重要的是，我們還需要人工智能（AI）技術(shù)，協(xié)助車輛判斷行駛路線上可能出現(xiàn)的各種情況，并作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，而且通常需要在幾分之一秒內(nèi)完成。

如今，在自動駕駛汽車發(fā)展如火如荼之時，新一代地圖的繪制已然成為了一項龐大事業(yè)。其中的參與者不僅包括地圖行業(yè)巨頭谷歌Waymo，還有很多初創(chuàng)公司，比如拿到風(fēng)投的美國公司DeepMind和Carmera，以及由戴姆勒（Daimler）、大眾（Volkswagen）和其他多家汽車制造商投資的歐洲領(lǐng)先地圖供應(yīng)商Here Technologies。最終，在競爭中勝出的公司將有機(jī)會運行一個全球地理平臺，追蹤并指導(dǎo)地球上大部分車輛的行駛?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人系教授John Dolan表示：“這是一個非常熱門的研究領(lǐng)域?！?/p>

如何應(yīng)對變化

對于針對自動駕駛汽車的地圖繪制而言，最大的挑戰(zhàn)在于如何應(yīng)對變化?！笆聦嵣?，（自動駕駛地圖）必須是4D的。”Deepmap公司的羅偉Wei Luo 表示：“也就是傳統(tǒng)三維外加時間維度。”為了在地圖中融入時間維度，所有系統(tǒng)都必須通過某種方法來收集最新數(shù)據(jù)，而且必須保證這些數(shù)據(jù)的實效性和可靠性。Waymo等公司選擇利用自己自動駕駛車隊上的傳感器，其他公司則傾向于采用「眾包」的思路，也就是利用其他車輛上裝載的激光雷達(dá)和各種傳感器。

一旦傳感器就位，并開始傳回報告流，數(shù)據(jù)收集部分的工作就很簡單了?！澳憧梢詮囊粡埿畔⒇S富的基礎(chǔ)地圖開始?！奔~約初創(chuàng)公司Carmera創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Ro Gupta表示：“這并不簡單，但從某種程度上來說已經(jīng)不是問題了。”

事實上，真正構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)的正是大量數(shù)據(jù)本身。羅先生表示，每輛自動駕駛汽車每小時大約可以產(chǎn)生1PB的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，這非常龐大，相當(dāng)于2的50次方字節(jié)。軟件必須對這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，并從中找出有意義的片段，然后「決定」是否采取行動及采取何種行動。這將帶來非常龐大的認(rèn)知工作，需要人工智能技術(shù)的深入?yún)⑴c。

在最初階段，單單識別變化就已經(jīng)是一個挑戰(zhàn)了。隨著海量數(shù)據(jù)的不斷涌入，基礎(chǔ)地圖將持續(xù)確認(rèn)各種信息匹配無誤。停車標(biāo)志？沒問題。左轉(zhuǎn)車道？也沒問題。

然而，世界常會有新的變化，比如街角處的一棵松樹沒有了，出現(xiàn)了一片空地。系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)這些變化，但這個變化是否比落葉或水洼的出現(xiàn)更重要？人類駕駛員想都不用想，就會立刻認(rèn)出某片空地上停了一輛卡車。但軟件系統(tǒng)卻缺乏人類的這種經(jīng)驗和直覺，因此必須通過更多線索才能進(jìn)行判斷。觀察結(jié)果有更多的數(shù)據(jù)支持嗎？類似大樹這樣的目標(biāo)曾有多少次消失不見呢？這種情況是否會造成任何事故或其他麻煩？會影響交通的通暢嗎？

在應(yīng)對變化時，時間至關(guān)重要。一種符合邏輯的做法是通過對傳感器車輛進(jìn)行編程，使其僅在檢測到與基礎(chǔ)地圖出現(xiàn)不符的情況時才進(jìn)行報告，從而大幅減少數(shù)據(jù)通信量及相關(guān)延遲。如果Broad Street大街上的三條車道一切如故，那又何必再報告一些沒用的信息，給系統(tǒng)增加噪聲呢？Carmera的Gupta表示，不過，問題在于我們可能會忽視掉一些未被察覺的變化。他說：“因而可能會丟失一些假陰性指標(biāo)?！?/p>

是否連“云端”？

此外，新型地圖的更新還牽扯各種各樣的數(shù)據(jù)管理問題。例如，哪些地圖數(shù)據(jù)應(yīng)交由車輛自己解讀，又有哪些應(yīng)該上傳至基于云的人工智能系統(tǒng)進(jìn)行判斷？

從一方面，云可以同時從多個來源接收信息，將其與歷史模式進(jìn)行匹配，并提供更多的智能功能。然而，盡管超高速5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)預(yù)計將在三年內(nèi)得到普及，但數(shù)據(jù)的傳輸依然無法避免延遲問題。更重要的是，由于網(wǎng)絡(luò)連接很難得到100%的保證，因此自動駕駛汽車也必須配備車載系統(tǒng)，從而具備在不聯(lián)網(wǎng)的情況下對變化進(jìn)行判斷，并做出適當(dāng)反應(yīng)的能力。

在早期階段，大多數(shù)地圖公司都會選擇將部分區(qū)域當(dāng)作樣本，進(jìn)行新型地圖開發(fā)。很自然，很多公司都把精力集中在正在進(jìn)行自動駕駛測試或已經(jīng)開始提供相關(guān)服務(wù)的區(qū)域。比如，Waymo和Deepmap均在亞利桑那州和加利福尼亞州的部分地區(qū)投入了很大精力。

Carmera則已經(jīng)與一些貨運公司簽訂了合作協(xié)議，目前正在與紐約、舊金山和佛羅里達(dá)州的老年村進(jìn)行地圖建模，而這些地區(qū)都是其合作伙伴正在提供自動駕駛穿梭巴士服務(wù)的區(qū)域。Here Technologies公司則是一個例外，這家公司憑借與多家主流歐洲汽車制造商的關(guān)系，可以通過這些制造商出售的數(shù)十萬輛汽車上的傳感器，收集歐洲和北美地區(qū)的匿名數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段的營利也很重要

對于一些獲得風(fēng)投的創(chuàng)業(yè)公司而言，業(yè)務(wù)發(fā)展的時機(jī)也非常重要。盡管這些公司現(xiàn)在已經(jīng)開始大量砸錢，但全自動駕駛汽車（也就是SAE 4級和SAE 5級自動駕駛汽車）的廣泛普及可能要到十幾年以后，甚至更久。因此，這些創(chuàng)業(yè)公司也在為他們的下一代地圖尋找過渡期的市場。HereTechnologies產(chǎn)品營銷經(jīng)理Mattew Preyss提問到：“在過渡期中，我們該如何利用這些數(shù)據(jù)來幫助駕駛員？”

Preyss表示，下一代地圖將為Waze、谷歌地圖及TomTom等當(dāng)下主流導(dǎo)航服務(wù)提供有力補(bǔ)充，時時為駕駛員提供最新路況和路線修正信息。更重要的是，這些地圖還可以提供如增強(qiáng)現(xiàn)實或?qū)ふ臆囄坏纫幌盗腥路?wù)，以音頻和畫面的形式為駕駛員提供詳細(xì)的路線信息。與以往一樣，只要同時牽涉人類駕駛員和地圖，我們就必須面臨一個永恒挑戰(zhàn)——如何讓地圖為駕駛員提供更多有用信息，但同時剔除可能分散駕駛員注意力的細(xì)節(jié)。

現(xiàn)階段，讓人類駕駛員繼續(xù)參與新型地圖繪制還有一個重要作用——地圖本身可以學(xué)習(xí)人類駕駛員是如何對數(shù)據(jù)做出反應(yīng)的，進(jìn)而將更多人工智能處理能力分配在行車路線的中需要車輛立即做出反應(yīng)的重大變化上。在未來十年中，我們?nèi)祟愸{駛員也將“教導(dǎo)”導(dǎo)航系統(tǒng)，使其真正做好取代我們的準(zhǔn)備。