如何利用AI技術(shù)提升自動駕駛安全性

作者：孟岱

智能交通的概念早已出現(xiàn)，但在最近一段時間，AI成為交通運(yùn)輸行業(yè)的主要話題。自動駕駛汽車、智能城市系統(tǒng)以及車輛安全技術(shù)的進(jìn)步正在推動著AI在交通領(lǐng)域中的深入應(yīng)用。 “智能交通系統(tǒng)是人工智能技術(shù)和城市規(guī)劃相結(jié)合的產(chǎn)物。”倫敦大學(xué)學(xué)院電氣與計算機(jī)工程教授 Dana Ross說，“交通運(yùn)輸是人類社會最重要的組成部分之一，它是連接城市和世界的核心?！?Ross表示：“我們需要了解人工智能技術(shù)如何在該領(lǐng)域中發(fā)揮作用，并確保 AI系統(tǒng)能最好地為我們服務(wù)。” ?

一、自動駕駛汽車

自動駕駛汽車正在改變交通運(yùn)輸行業(yè)，它的廣泛采用將使人們的出行方式發(fā)生巨大變化。 隨著科技的進(jìn)步，自動駕駛汽車也在不斷發(fā)展壯大，預(yù)計將在未來10年內(nèi)完全取代人類司機(jī)。 但目前，自動駕駛汽車仍然處于開發(fā)階段，受到許多限制。例如，為了使自動駕駛汽車更好地理解周圍的世界和環(huán)境，就需要知道其運(yùn)行狀況，并知道如何響應(yīng)周圍環(huán)境中發(fā)生的任何事件。這就是為什么汽車需要配備高精度地圖和傳感器來了解它們所處的位置并知道如何感知周圍環(huán)境的原因。 許多公司都在研發(fā)自動駕駛技術(shù)，其中一些公司已經(jīng)推出了商用汽車產(chǎn)品。Google擁有的 Waymo是第一家完全致力于自動駕駛技術(shù)開發(fā)的公司。該公司已經(jīng)在測試自動駕駛汽車，并在亞利桑那州、加州和德州的部分地區(qū)進(jìn)行了上路測試。

自動駕駛汽車正逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。人們可以通過手機(jī)應(yīng)用程序預(yù)訂網(wǎng)約車，甚至在出行前幾分鐘就能收到司機(jī)的建議和路線。 根據(jù) Waymo 2022年發(fā)布的一份報告，每輛自動駕駛汽車每年將節(jié)省約1500美元的燃料費(fèi)用。這一數(shù)字可能不太精確，但它表明了自動駕駛汽車的一些優(yōu)勢：無需駕駛員干預(yù)。 目前，許多大型汽車制造商已經(jīng)推出了自動駕駛汽車產(chǎn)品或計劃生產(chǎn)這種車輛。例如，通用汽車公司和福特公司都在積極開發(fā)自己的自動駕駛技術(shù)；另外還有一些小型制造商和科技公司也在考慮提供自己的自動駕駛技術(shù)產(chǎn)品或服務(wù)。在中國，除了車企，大部分手機(jī)廠商都介入到自動駕駛領(lǐng)域。 隨著科技公司不斷開發(fā)和完善他們的自動駕駛系統(tǒng)，它將成為智能交通運(yùn)輸領(lǐng)域中最重要的發(fā)展之一。

自動駕駛系統(tǒng)需要大量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練其功能，而這些數(shù)據(jù)已經(jīng)被存儲在傳感器和其他車載技術(shù)中。 “交通運(yùn)輸行業(yè)已經(jīng)意識到，如果想要提高效率和減少交通事故發(fā)生的可能性，就必須要有一個可靠、安全的自動駕駛系統(tǒng)?！盧oss表示，“然而，這也是一項(xiàng)極其復(fù)雜的任務(wù)：它必須能夠識別并預(yù)測交通情況和危險情況發(fā)生的可能性；同時還必須能夠識別并避免危險情況發(fā)生。” 為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，人工智能技術(shù)將成為該領(lǐng)域中非常重要的組成部分?！叭斯ぶ悄芗夹g(shù)能夠幫助自動駕駛汽車識別并避免交通事故發(fā)生是至關(guān)重要的；同時它還能夠幫助自動駕駛汽車更好地理解周圍環(huán)境并做出正確決策?！?然而，人工智能技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用存在著一些限制：例如，交通系統(tǒng)中存在許多因素可能會影響自動駕駛汽車系統(tǒng)對這些因素進(jìn)行識別和判斷；同時，如果沒有人為干預(yù)的話，自動化系統(tǒng)在處理道路情況時可能會出現(xiàn)錯誤判斷。 ?

二、智能交通系統(tǒng)

Ross教授指出，智能交通系統(tǒng)是一個高度復(fù)雜的系統(tǒng)，它涉及多種技術(shù)和工具。自動駕駛汽車、車輛安全技術(shù)和智能城市系統(tǒng)都是智能交通系統(tǒng)的一部分。 Ross教授解釋說：“自動駕駛汽車技術(shù)在這一領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，因?yàn)樗兄谔岣哒麄€城市的安全性和效率。自動駕駛汽車可以使交通更加順暢，減少交通擁堵，并在整個城市范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零排放。” 在智能城市系統(tǒng)中，車輛安全技術(shù)的進(jìn)步正在推動車輛自動駕駛的發(fā)展?！半S著車輛自動駕駛技術(shù)的成熟，我們可以看到在不同的城市范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的自動化和智能化。例如，在洛杉磯地區(qū)，許多行人在通過十字路口時被自動駕駛汽車預(yù)估了。這使得交通更加順暢，并減少了交通擁堵?！?Ross說。 Ross教授認(rèn)為，智能城市系統(tǒng)中最重要的技術(shù)之一是“智能交通信號燈”（ITS）系統(tǒng)。ITS系統(tǒng)利用傳感器收集車輛和行人數(shù)據(jù)，并使用人工智能算法進(jìn)行分析，從而提高了交通效率和安全性。 Ross教授解釋說：“ITS系統(tǒng)對城市發(fā)展至關(guān)重要，因?yàn)樗梢詭椭鞘幸?guī)劃師了解如何最大限度地利用有限的交通資源。因此，人工智能在 ITS系統(tǒng)中具有巨大的潛力，它可以使城市規(guī)劃師更好地了解如何最好地利用現(xiàn)有資源來滿足人們的需求和期望?！?/p>

1.基于人工智能的?ITS系統(tǒng)

Ross教授指出，人工智能在 ITS系統(tǒng)中的應(yīng)用主要集中在以下三個方面： 首先，可以通過檢測車輛來優(yōu)化交通流。例如，可以使用人工智能算法來分析車輛數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整信號燈。Ross教授表示：“雖然傳統(tǒng)的信號控制方法也可以用于交通信號燈的控制，但是由于這些方法并不能對交通流量進(jìn)行精確的預(yù)測，因此它們只能提供交通流量的粗略估計?！?其次，可以使用人工智能算法來確定最佳的旅行時間。Ross教授表示：“由于 ITS系統(tǒng)是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，因此僅使用傳統(tǒng)方法并不能有效地優(yōu)化交通。然而，使用人工智能算法來確定最佳旅行時間可以有效地減少交通擁堵并提高交通效率?！?/p>

2.AI在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的其他應(yīng)用

除了自動駕駛汽車和智能交通系統(tǒng)，AI還在其他領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。Ross教授解釋說：“AI在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的另一個應(yīng)用是優(yōu)化公共交通線路。AI算法可以通過分析公交公司的數(shù)據(jù)，計算出最有效的線路規(guī)劃，以提高公交車的運(yùn)營效率。” “在公共交通線路優(yōu)化中，AI可以使用圖像處理和深度學(xué)習(xí)來檢測問題，并提出更好的解決方案。例如，一個 AI系統(tǒng)可以識別公交公司的車輛路線、乘客數(shù)量和路線規(guī)劃。如果該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)公交車過多，它可以通過智能公交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)配?！盧oss教授說。 Ross教授指出：“在一些國家，政府正在通過鼓勵自動駕駛汽車發(fā)展來推動智能交通系統(tǒng)的發(fā)展。例如，澳大利亞政府正在建設(shè)智能城市系統(tǒng)，以減少道路上的車輛數(shù)。通過使用 AI算法和圖像處理技術(shù)來識別交通問題并提出解決方案，我們可以看到智能交通系統(tǒng)在未來幾年將發(fā)揮更大的作用。” ?

三、AI技術(shù)提升自動駕駛安全性

自動駕駛汽車安全性的提升得益于多項(xiàng)AI技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用：

1.計算機(jī)視覺

計算機(jī)視覺在自動駕駛汽車中扮演了至關(guān)重要的角色，它賦予了車輛感知和理解周圍環(huán)境的能力。通過計算機(jī)視覺應(yīng)用，自動駕駛汽車可以進(jìn)行深度估計、物體檢測、車道檢測、交通標(biāo)志識別以及夜間視覺等任務(wù)。這些能力確保了車輛能夠在復(fù)雜環(huán)境中安全駕駛。

2.深度學(xué)習(xí)

感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)是深度學(xué)習(xí)，它在自動駕駛領(lǐng)域中主要負(fù)責(zé)圖像的處理和解釋。深度學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)高精度的感知任務(wù)，通過對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，提升目標(biāo)檢測和分類、多目標(biāo)追蹤、場景理解等子系統(tǒng)的性能。

3.感知系統(tǒng)

感知系統(tǒng)借助于深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，利用攝像頭、激光雷達(dá)（LiDAR）以及雷達(dá)等傳感器來實(shí)現(xiàn)環(huán)境的感知。這些系統(tǒng)為自動駕駛汽車提供了豐富的環(huán)境信息，并協(xié)助實(shí)現(xiàn)障礙物檢測與避讓。

4.決策算法

自動駕駛汽車的決策算法能夠分析環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)該數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的行駛決策，例如左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、避讓或超車等。這些算法確保了車輛能夠在遵循交通規(guī)則的同時確保安全性。

5.深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)

除了常見的監(jiān)督學(xué)習(xí)，深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)也在自動駕駛系統(tǒng)中有應(yīng)用，特別是在處理那些不適用經(jīng)典監(jiān)督學(xué)習(xí)任務(wù)的場合，比如復(fù)雜的駕駛決策過程。

6.紅外攝像頭和其他傳感器

在惡劣天氣或夜間駕駛時，普通的傳感器可能會遇到困難。紅外攝像頭和其他特殊傳感器能在這些情況下提供必要的視覺輔助，從而提高自動駕駛汽車在這些條件下的安全性。 你的自動駕駛汽車，在配備上述AI技術(shù)后，將能在多變的環(huán)境中保持高度的安全性和可靠性，這對于推動自動駕駛汽車的普及和接受非常有利。 ?

四、城市交通管理

城市交通管理是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)樗枰獙④囕v引導(dǎo)到正確的位置。為此，它必須依賴于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。 “一些城市已經(jīng)開始使用 AI來管理交通，例如洛杉磯的 Sloan系統(tǒng)?！盧oss說，“這些系統(tǒng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來識別交通模式，并將它們應(yīng)用于交通擁堵和交通事故等問題的研究中?！?在這一領(lǐng)域中，城市管理公司使用人工智能技術(shù)來改進(jìn)其交通管理系統(tǒng)。例如，美國加州圣地亞哥的 Tyne公司在舊金山和洛杉磯都設(shè)有辦事處。 該公司使用人工智能算法來識別不同類型的交通模式，包括公共汽車和出租車。通過分析來自多種不同傳感器的數(shù)據(jù)，該公司能夠確定哪種模式最適合于特定地區(qū)并做出更好的決策。 Tyne公司首席執(zhí)行官 Jim Pedersen表示：“我們使用 AI技術(shù)來監(jiān)控公共汽車和出租車的情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)識別出不同的模式。這有助于我們了解該地區(qū)的交通狀況以及在公共汽車和出租車到達(dá)時應(yīng)該采取什么樣的措施來緩解擁堵?！?/p>

1.公共交通

公共交通是城市居民出行的主要方式，因?yàn)樗峁┝俗羁?、最方便的出行方式。但是，公共交通也面臨著日益嚴(yán)重的擁堵問題。這是因?yàn)槌丝涂赡軙诠财嚮虺鲎廛嚨竭_(dá)之前就已經(jīng)到達(dá)了目的地，并且沒有足夠的時間來趕上火車或飛機(jī)。 “我們已經(jīng)開始使用 AI來改進(jìn)我們的系統(tǒng)，” Ross說，“這可以幫助公共交通運(yùn)營商更好地管理他們的車輛并確定乘客到達(dá)時間。它還可以幫助公共交通運(yùn)營商為乘客提供更好的服務(wù)，使他們能夠在更短的時間內(nèi)到達(dá)目的地?！?例如，美國加州的 Toll公司（Toll Car）使用人工智能來分析公共汽車和出租車的數(shù)據(jù)。該公司通過分析公共汽車和出租車在實(shí)時交通數(shù)據(jù)中獲得的數(shù)據(jù)來確定乘客到達(dá)時間，并為他們提供更好的服務(wù)。它還能夠確定公共汽車或出租車是否應(yīng)該在更短的時間內(nèi)到達(dá)目的地。

2.汽車

汽車行業(yè)正在利用人工智能技術(shù)來改善客戶體驗(yàn)。例如，由谷歌牽頭的一家名為 Felix的公司正在開發(fā)一種全新的車載應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⒊蔀槲磥碜詣玉{駛汽車的主要交互界面。 Felix是一家總部位于硅谷的人工智能初創(chuàng)企業(yè)，該公司將推出一個新的人工智能平臺，該平臺將整合谷歌人工智能（AlphaGo）、亞馬遜 Alexa以及蘋果 Siri等公司的技術(shù)，以提高自動駕駛汽車和無人駕駛汽車的性能。 Felix公司首席執(zhí)行官 Joseph Boguch表示：“我們正在與谷歌合作開發(fā)一個名為 Waymo的全新 AI平臺，該平臺將整合谷歌 DeepMind、亞馬遜 Alexa以及蘋果 Siri等公司的技術(shù)。” 盡管 AI在汽車行業(yè)中的應(yīng)用尚處于早期階段，但其發(fā)展速度之快已經(jīng)超出了許多人的預(yù)期?！皬牡谝惶扉_始，AI就已經(jīng)在許多不同領(lǐng)域中被應(yīng)用了?！盧oss說，“到目前為止，我們已經(jīng)看到了越來越多的基于 AI技術(shù)的應(yīng)用場景?！?隨著智能駕駛汽車、共享出行等相關(guān)行業(yè)被推動向更高水平發(fā)展，我們相信未來會有越來越多的公司加入其中。無論是傳統(tǒng)行業(yè)還是新興行業(yè)，都可以利用 AI技術(shù)來解決所面臨的問題，從而實(shí)現(xiàn)新一輪行業(yè)變革。

3.自行車

自行車出行方式的興起與公共交通的日益飽和有著密不可分的關(guān)系。許多國家都試圖通過取消自行車道來提高公共交通的可達(dá)性，但這種方法往往適得其反。由于沒有了自行車道，人們不得不在人行道上騎車或步行，這對城市交通產(chǎn)生了負(fù)面影響。 人工智能技術(shù)可以通過監(jiān)控自行車流量來優(yōu)化公共交通網(wǎng)絡(luò)，從而改善自行車出行。例如，德國萊比錫的 National Ventures公司正在使用人工智能技術(shù)來分析自行車流量并優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)。該公司的目標(biāo)是通過減少自行車道的使用來減少通勤時間，同時提高公共交通的效率。 National Ventures公司首席執(zhí)行官 EricEisenberg表示：“我們已經(jīng)看到了在德國推出一種全新的公共交通方式后，人們從城市中心地區(qū)騎車出行的數(shù)量在顯著增加，這對我們來說是一個巨大的勝利?！??

五、智能停車系統(tǒng)

智能停車系統(tǒng)是基于現(xiàn)代化電子與信息技術(shù)開發(fā)出來的系統(tǒng)，它通過在停車區(qū)域的出入口處安裝自動識別裝置，利用非接觸式卡或車牌識別來對出入此區(qū)域的車輛進(jìn)行智能管理。這些功能包括但不限于判斷識別、準(zhǔn)入/拒絕、引導(dǎo)、記錄、收費(fèi)和放行等。 智能停車系統(tǒng)的目標(biāo)是有效地控制車輛與人員的出入，記錄所有詳細(xì)資料并自動計算收費(fèi)額度，以實(shí)現(xiàn)對場內(nèi)車輛與收費(fèi)的安全管理。其技術(shù)優(yōu)勢包括但不限于使用方便快捷、系統(tǒng)靈敏可靠、設(shè)備安全耐用、準(zhǔn)確區(qū)分自有車輛、外來車輛和特殊車輛，以及即時收取停車費(fèi)及其他相關(guān)費(fèi)用等。 此外，智能停車系統(tǒng)可以自動化設(shè)計，車輛出入快速，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約管理人員的費(fèi)用支出。而且，系統(tǒng)的擴(kuò)展性好，可以輕松擴(kuò)展遠(yuǎn)距離不停車場收費(fèi)功能及車牌自動識別功能。 在技術(shù)集成方面，智能停車系統(tǒng)可能包括外部集成和內(nèi)部集中等部分。智能停車庫則是一種通過智能識別讀卡器（由光電感應(yīng)系統(tǒng)和繼電器組成）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)存取車輛的智能化系統(tǒng)。它結(jié)合先進(jìn)的智能IC卡識別技術(shù)和高速的視頻圖像存儲比較，通過計算機(jī)的圖像處理和自動識別，實(shí)現(xiàn)對車輛進(jìn)出停車場的全方位管理。

1.智能停車技術(shù)

遠(yuǎn)距離刷卡技術(shù)：司機(jī)無需下車便可通過電子標(biāo)簽快速進(jìn)出停車場，提升通行效率。 車牌識別技術(shù)：可自動識別車牌號，進(jìn)行車輛管理和收費(fèi)，提高安全性和方便性。 多重安全保障：結(jié)合地感線圈、紅外對射、壓力傳感等避免了道閘砸車砸人現(xiàn)象。 嚴(yán)密收費(fèi)系統(tǒng)：智能收費(fèi)提升了盈利保障并減少了人為錯誤。 先進(jìn)引導(dǎo)系統(tǒng)：利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對車位數(shù)和停車場信息實(shí)時反饋，優(yōu)化停車引導(dǎo)。

2.智能停車解決方案

智能停車解決方案提供商通過運(yùn)用無線通信技術(shù)、移動終端技術(shù)等，提供車主更方便地找到車位、支付停車費(fèi)用等功能。這包括但不限于車位實(shí)時更新、查詢、預(yù)訂及導(dǎo)航服務(wù)。智能停車解決方案正在幫助解決城市停車難題，提升停車資源的利用率。 智慧停車系統(tǒng)不僅解決了停車難的問題，還應(yīng)對了由車輛數(shù)量增長導(dǎo)致的其他挑戰(zhàn)，比如停車慢、繳費(fèi)慢等社會問題。未來，智能停車系統(tǒng)和解決方案有望為城市的發(fā)展帶來更多高質(zhì)量的服務(wù)和管理，從而推動停車產(chǎn)業(yè)的信息化和智能化升級。 智能停車系統(tǒng)是一種利用人工智能技術(shù)來改善和優(yōu)化停車場管理的系統(tǒng)。它通過使用傳感器、攝像頭和智能算法，實(shí)現(xiàn)了自動化和智能化的停車流程。

3.智能停車系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

車位監(jiān)測：系統(tǒng)使用車位傳感器或攝像頭來監(jiān)測每個停車位的占用情況，實(shí)時了解停車場的空位和已占用的車位數(shù)量。這幫助車主迅速找到可用的停車位，減少徘徊和擁堵。 導(dǎo)航和引導(dǎo)：系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時車位信息，為車主提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航和引導(dǎo)，幫助他們快速找到可用的停車位。這不僅提高了停車效率，還減少了尋找停車位的時間和燃料消耗。 預(yù)約和預(yù)定：智能停車系統(tǒng)可以支持車主提前預(yù)約和預(yù)定停車位，以確保在需要停車的時候有可用的車位。這對于繁忙的商業(yè)區(qū)和活動場所特別有用，可以避免車主的停車?yán)_。 支付和結(jié)算：系統(tǒng)支持多種支付方式，如手機(jī)支付、預(yù)付卡等，使車主可以方便地支付停車費(fèi)用。同時，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動結(jié)算，減少了人工操作和錯誤的發(fā)生。 數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化：智能停車系統(tǒng)可以收集和分析停車數(shù)據(jù)，包括停車時長、車流量和收入等。通過數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以優(yōu)化停車場的布局和管理策略，提高停車效率和客戶滿意度。

六、人工智能推動交通運(yùn)輸行業(yè)變革

人工智能正在推動交通運(yùn)輸行業(yè)的變革，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 一是自動駕駛技術(shù)：AI在自動駕駛技術(shù)上的應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸方式。通過使用各種傳感器和攝像頭，AI可以感知交通環(huán)境、識別道路和障礙物，并做出相應(yīng)的駕駛決策。這使得交通運(yùn)輸更加高效、安全和環(huán)保。 二是路況優(yōu)化：AI可以分析實(shí)時的交通數(shù)據(jù)，包括交通流量、道路狀況和車輛分布等，以優(yōu)化路況。通過智能調(diào)度和優(yōu)化算法，AI可以減少交通擁堵，提高交通效率，縮短行程時間。 三是智能交通管理：AI可以幫助監(jiān)控和管理交通流量。通過分析實(shí)時數(shù)據(jù)和運(yùn)用智能算法，AI可以優(yōu)化信號燈控制、路口流量管理等，以提高道路通行能力和交通效率。 四是預(yù)測和規(guī)劃：AI可以利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對交通需求進(jìn)行預(yù)測和規(guī)劃。通過分析歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)因素，AI可以預(yù)測高峰期、交通擁堵和需求變化情況，從而制定更合理的交通規(guī)劃和調(diào)度策略。 五是客戶體驗(yàn)提升：AI可以通過智能的客戶服務(wù)系統(tǒng)和自動化的交互機(jī)器人，提升乘客的出行體驗(yàn)。例如，AI可以提供實(shí)時的交通信息、行程規(guī)劃和推薦路線等，以幫助乘客更好地選擇交通方式和路徑。

審核編輯：黃飛