駛向自由之路:完全自動(dòng)駕駛的挑戰與突圍
發(fā)布時(shí)間:2025-05-26 00:46:35| 瀏覽次數:
完全自動(dòng)駕駛技術(shù),被視作汽車(chē)產(chǎn)業(yè)乃至交通領(lǐng)域的顛覆性力量。一旦成熟,不僅能大幅提升交通效率、減少交通事故,還將重構城市規劃、物流運輸等多個(gè)領(lǐng)域。然而,從理論研究到實(shí)際應用,這項技術(shù)的落地仍需跨越重重阻礙。
傳感器性能局限:在自動(dòng)駕駛的感知體系中,攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用,然而,其性能在極端條件下的短板十分明顯。以車(chē)載攝像頭為例,行業(yè)主流的 120 萬(wàn)像素攝像頭,在夜間或逆光等低光照場(chǎng)景下,對遠距離小目標物體的識別準確率不足 50%。即便部分產(chǎn)品向 800 萬(wàn)像素邁進(jìn),面對暴雨、沙塵等惡劣天氣,圖像采集質(zhì)量仍會(huì )大幅下降,導致識別延遲增加 200ms 以上。維寧爾第四代攝像頭雖擁有 170 萬(wàn)像素分辨率和 100° 視角,集成深度學(xué)習算法,能實(shí)現 AEB、ACC 等主動(dòng)安全功能,但在極端天氣下,性能同樣會(huì )受到較大影響。
激光雷達方面,905nm 激光雷達受脈沖功率限制,點(diǎn)云最遠探測距離在 230 米左右,且對人眼存在潛在危害。雖 1550nm 波長(cháng)技術(shù)將探測距離提升至 300 米,但車(chē)規級可靠性要求突破納米級鍍膜工藝與抗沖擊封裝技術(shù),國內企業(yè)在 MEMS 微振鏡加工(線(xiàn)μm 以?xún)龋╊I(lǐng)域仍依賴(lài)進(jìn)口設備。部分高性能激光雷達,如 TitanM1 - pro,探測距離可達 200m,支持 480 條激光掃描線(xiàn) 像素的分辨率,水平掃描角度 120°,垂直掃描角度 25°,角分辨率出色,適合小尺寸目標探測,然而其高昂的成本限制了大規模應用。此外,在極端天氣下,激光雷達的探測精度會(huì )受到嚴重干擾,探測距離大幅縮短。
毫米波雷達同樣存在不足,盡管 4D 毫米波雷達采用 MIMO 和 DBF 技術(shù),功率和分辨率有所提升,點(diǎn)云最遠距離能到 330 米,但在復雜電磁環(huán)境下,容易受到干擾,出現誤報、漏報等問(wèn)題。
計算平臺算力不足:自動(dòng)駕駛車(chē)輛需實(shí)時(shí)處理海量傳感器數據,并做出決策。目前,即使是算力領(lǐng)先的英偉達 Orin、特斯拉 FSD 等車(chē)載計算平臺,在面對復雜路況和大規模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型時(shí),仍存在計算延遲問(wèn)題。英偉達 Orin 算力為 254TOPS,特斯拉 FSD 芯片算力達 300TOPS,然而,當處理包含復雜動(dòng)態(tài)物體、不規則道路標識的場(chǎng)景時(shí),運算速度難以滿(mǎn)足需求,導致車(chē)輛在緊急情況下的反應速度受限,增加了事故風(fēng)險。
而且,高算力帶來(lái)的高功耗,不僅對車(chē)輛的電池續航提出挑戰,還需復雜的散熱系統,增加了車(chē)輛設計和制造成本。例如,英偉達 Orin 的功耗高達 65W,給車(chē)輛的散熱和能源管理帶來(lái)了較大壓力。此外,隨著(zhù)自動(dòng)駕駛算法對數據處理精度和速度要求的不斷提高,現有的計算平臺在應對未來(lái)復雜場(chǎng)景時(shí),算力儲備明顯不足。
極端場(chǎng)景適應性差:盡管深度學(xué)習算法在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域取得了顯著(zhù)進(jìn)展,但面對現實(shí)中復雜多樣的極端場(chǎng)景,仍顯得力不從心。如道路上突然出現的動(dòng)物、非標準交通標志或臨時(shí)施工場(chǎng)景等,這些場(chǎng)景數據難以被全部收集和訓練,導致算法在遇到時(shí)無(wú)法準確識別和處理,可能引發(fā)嚴重事故。Momenta研究表明,自動(dòng)駕駛系統需覆蓋 10^10 種罕見(jiàn)場(chǎng)景才能達到人類(lèi)駕駛員的安全性,而當前算法在這些極端場(chǎng)景下的識別準確率僅 78% 左右,對異形車(chē)輛(如三輪車(chē)、手推車(chē))的分類(lèi)準確率更低。
決策邏輯的不穩定性:自動(dòng)駕駛算法的決策邏輯復雜,且部分基于概率模型。這意味著(zhù)在某些情況下,算法的決策可能出現隨機性,缺乏人類(lèi)駕駛員那種穩定、可靠的決策能力。例如,在并線(xiàn)、超車(chē)等復雜駕駛場(chǎng)景中,算法可能無(wú)法準確判斷時(shí)機和距離,導致操作不當。在 L3 級自動(dòng)駕駛的控制權切換過(guò)程中,存在 4 - 6 秒 “灰色地帶”,駕駛員情境感知恢復時(shí)間長(cháng)達 1.8 秒,期間若算法決策出現偏差,極易引發(fā)事故。
責任界定模糊:一旦發(fā)生交通事故,現行法規難以明確界定自動(dòng)駕駛系統開(kāi)發(fā)者、車(chē)輛制造商、使用者之間的責任。這種模糊性,不僅增加了事故處理的難度,也給自動(dòng)駕駛技術(shù)的推廣帶來(lái)了法律風(fēng)險。不同國家和地區對于自動(dòng)駕駛事故責任的認定標準存在差異,導致企業(yè)在全球市場(chǎng)布局時(shí)面臨諸多不確定性。
監管標準缺失:目前,全球尚未形成統一的自動(dòng)駕駛監管標準,不同國家和地區的法規差異較大。這使得自動(dòng)駕駛企業(yè)在全球市場(chǎng)布局時(shí)面臨諸多挑戰,增加了技術(shù)研發(fā)和商業(yè)推廣的成本。例如,歐盟的 AVCC 標準與中國 C - ICAP 在技術(shù)要求和測試方法上存在差異,企業(yè)需要針對不同地區進(jìn)行針對性調整,增加了研發(fā)和運營(yíng)成本。
核心零部件依賴(lài)進(jìn)口:高精度傳感器、車(chē)規級芯片等自動(dòng)駕駛核心零部件,大多被國外企業(yè)壟斷。國內企業(yè)在這些領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)能力相對薄弱,這不僅限制了我國自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展,還增加了供應鏈風(fēng)險。例如,車(chē)規級芯片的制程代差制約產(chǎn)業(yè)自主,國內中芯國際 14nm 工藝雖已量產(chǎn),但 7nm 及以下制程的 EUV 光刻機尚未突破,導致國內在高端芯片制造方面依賴(lài)進(jìn)口。
數據共享與安全問(wèn)題突出:自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開(kāi)海量數據的支持,但目前數據共享機制尚未建立,數據孤島現象嚴重。同時(shí),數據安全問(wèn)題也日益突出,自動(dòng)駕駛車(chē)輛收集的大量敏感數據,面臨被竊取、篡改的風(fēng)險,威脅到用戶(hù)隱私和交通安全。由于缺乏統一的數據標準和安全規范,數據在不同企業(yè)和機構之間的流通存在障礙,限制了數據的價(jià)值挖掘和應用。
新型傳感器研發(fā):科研人員和企業(yè)正積極研發(fā)新型傳感器,以提升其在極端環(huán)境下的性能。如紅外傳感器,能夠在夜間或惡劣天氣下,通過(guò)感知物體的紅外輻射來(lái)進(jìn)行探測,有效彌補可見(jiàn)光攝像頭在低光照條件下的不足。
固態(tài)激光雷達則具有更高的可靠性和穩定性,有望替代傳統機械式激光雷達,實(shí)現大規模應用。部分固態(tài)激光雷達產(chǎn)品已將幀率提升至 200Hz,探測精度和響應速度大幅提高。
此外,百度 Apollo 聯(lián)合索尼半導體方案公司、聯(lián)創(chuàng )電子與黑芝麻智能,共同打造的超 1500 萬(wàn)高像素車(chē)載攝像頭模組,通過(guò)全尺寸超 1500 萬(wàn)高像素及感光芯片像素結構設計,極大地提升了影像識別感知能力,在低感光環(huán)境下也能獲取高質(zhì)量圖像,有效解決色彩還原問(wèn)題。該模組還具備大視場(chǎng)、小畸變、長(cháng)焦、景深覆蓋范圍廣的優(yōu)勢,以及多畫(huà)幅輸出能力,同一幀可同時(shí)輸出縮放、剪裁不同視場(chǎng)數據,避免關(guān)鍵數據丟失。
算力升級與功耗優(yōu)化:一方面,半導體企業(yè)不斷提升芯片制程工藝,研發(fā)更高算力的車(chē)規級芯片。
英偉達 Thor 通過(guò) Chiplet 技術(shù)實(shí)現 2000TOPS 算力,為自動(dòng)駕駛提供了強大的算力支持。黑芝麻智能推出的 7 納米工藝芯片 C1236,以及即將量產(chǎn)的 A2000 芯片,在 AI 計算效率上實(shí)現了重大突破,A2000 還支持單芯片高階智能駕駛和數據閉環(huán),可靈活拓展,多芯片互聯(lián)。另一方面,通過(guò)優(yōu)化計算架構,如采用異構計算、邊緣計算等技術(shù),降低計算平臺的功耗,提高數據處理效率。同時(shí),還可以將部分計算任務(wù)從車(chē)載端轉移到云端,減輕車(chē)載計算平臺的負擔。例如,AMD 的自適應 XA SoC 平臺,特別是 Versal AI Edge,可提供超高 AI 性能功耗比,在完成域控制器內的數據聚合、預處理和分發(fā)任務(wù)的同時(shí),實(shí)現出色的計算加速,助力打造新一代 ADAS 和 AD 系統。
此外,高通 SA8620P 芯片采用 4nm 制程,30W 功耗與 20TOPS 算力組合,實(shí)現了 “每瓦算力” 的行業(yè)標桿,搭載該芯片的車(chē)型在城市 NOA 場(chǎng)景下,系統響應速度提升 30%,極端工況識別準確率達 98.2%。
強化學(xué)習與遷移學(xué)習應用:強化學(xué)習通過(guò)讓算法在與環(huán)境的交互中不斷學(xué)習和優(yōu)化,提高其在復雜場(chǎng)景下的決策能力。遷移學(xué)習則可以將在一個(gè)場(chǎng)景中學(xué)習到的知識,應用到其他類(lèi)似場(chǎng)景中,減少對大量標注數據的依賴(lài),提升算法的泛化能力。通過(guò)這些技術(shù),算法能夠更好地應對極端場(chǎng)景和未知情況,提高決策的準確性和穩定性。
多模態(tài)融合算法發(fā)展:將攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等多種傳感器的數據進(jìn)行融合處理,充分發(fā)揮各傳感器的優(yōu)勢,提高對復雜場(chǎng)景的感知和理解能力。例如,通過(guò)融合視覺(jué)和激光雷達數據,能夠更準確地識別物體的形狀、位置和運動(dòng)狀態(tài),彌補單一傳感器在感知上的不足,提升自動(dòng)駕駛系統的可靠性和安全性。
明確責任界定與監管標準:政府部門(mén)應加快制定相關(guān)法律法規,明確自動(dòng)駕駛事故的責任界定原則,建立統一的監管標準。例如,規定在特定情況下,自動(dòng)駕駛系統開(kāi)發(fā)者或車(chē)輛制造商需承擔主要責任,同時(shí)對自動(dòng)駕駛車(chē)輛的技術(shù)性能、安全標準等做出明確要求。通過(guò)清晰的法規指引,降低企業(yè)的法律風(fēng)險,推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的有序發(fā)展。
推動(dòng)國際合作與法規協(xié)調:各國應加強在自動(dòng)駕駛法規政策方面的合作與交流,協(xié)調不同國家和地區的法規差異,為自動(dòng)駕駛技術(shù)的全球推廣創(chuàng )造有利條件。例如,通過(guò)建立國際統一的測試標準和認證體系,減少企業(yè)在全球市場(chǎng)的準入障礙,促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的跨國應用和發(fā)展。
加強核心技術(shù)自主研發(fā):加大對高精度傳感器、車(chē)規級芯片等核心零部件的研發(fā)投入,培育本土企業(yè),提高產(chǎn)業(yè)自主可控能力。例如,政府可以通過(guò)政策扶持、資金支持等方式,鼓勵企業(yè)與高校、科研機構開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作,突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。地平線(xiàn)通過(guò)持續研發(fā),推出了四代 BPU 架構,應用于征程系列芯片,憑借在性?xún)r(jià)比、靈活性和可靠性各方面表現,滿(mǎn)足著(zhù)不同價(jià)位、不同動(dòng)力車(chē)型的量產(chǎn)裝配需求,構建起適配中國道路的技術(shù)護城河。
建立數據共享與安全保障機制:搭建數據共享平臺,促進(jìn)自動(dòng)駕駛數據的合法、安全共享,打破數據孤島。同時(shí),加強數據安全技術(shù)研發(fā),采用加密技術(shù)、訪(fǎng)問(wèn)控制等手段,保障數據的安全性和隱私性。通過(guò)建立規范的數據共享和安全保障體系,充分挖掘數據價(jià)值,推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展。
特斯拉憑借其先進(jìn)的 Autopilot 和 FSD 自動(dòng)駕駛系統,在全球自動(dòng)駕駛市場(chǎng)占據領(lǐng)先地位。通過(guò)不斷收集和分析用戶(hù)駕駛數據,特斯拉持續優(yōu)化其算法,提升系統性能。然而,特斯拉也曾因自動(dòng)駕駛系統事故引發(fā)廣泛關(guān)注,這表明即使是行業(yè)領(lǐng)先企業(yè),也仍需不斷改進(jìn)技術(shù),應對復雜的現實(shí)挑戰。在部分事故中,特斯拉自動(dòng)駕駛系統在識別交通標志、判斷路況時(shí)出現失誤,導致車(chē)輛操作不當,凸顯出其技術(shù)在復雜場(chǎng)景下的局限性。
百度 Apollo 自動(dòng)駕駛平臺,通過(guò)開(kāi)放技術(shù)、數據和資源,吸引了眾多企業(yè)和開(kāi)發(fā)者參與,構建了一個(gè)龐大的自動(dòng)駕駛生態(tài)系統。百度不僅在算法研發(fā)方面取得了顯著(zhù)成果,還積極推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)在多個(gè)場(chǎng)景的應用,如 Robotaxi、智能物流等,為行業(yè)發(fā)展提供了有益借鑒。通過(guò)與合作伙伴的協(xié)同創(chuàng )新,百度不斷優(yōu)化自動(dòng)駕駛解決方案,提升技術(shù)的實(shí)用性和可靠性。
隨著(zhù)硬件性能的提升、算法的優(yōu)化、法規政策的完善以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的協(xié)同發(fā)展,完全自動(dòng)駕駛有望在未來(lái) 10 - 15 年內逐步實(shí)現商業(yè)化應用。屆時(shí),人們的出行將更加便捷、安全和高效,交通擁堵和環(huán)境污染問(wèn)題也將得到有效緩解。同時(shí),完全自動(dòng)駕駛技術(shù)還將催生新的商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài),為經(jīng)濟發(fā)展注入新的活力。
從技術(shù)發(fā)展趨勢來(lái)看,固態(tài)激光雷達將進(jìn)一步降低成本,提升性能,有望將幀率提升至 200Hz,成本降至千元級。車(chē)路協(xié)同技術(shù)將更加成熟,5G - V2X 實(shí)現 10ms 低延遲通信,構建萬(wàn)級節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現車(chē)輛與基礎設施的高效協(xié)同。能源管理將不斷優(yōu)化,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)使 Robotaxi 日均充電次數降至 1.5 次,提高運營(yíng)效率。量子計算與多模態(tài)大模型將推動(dòng)算法突破,覆蓋 10^12 公里級訓練數據,大幅提升自動(dòng)駕駛系統的智能水平。
完全自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,是一場(chǎng)充滿(mǎn)挑戰的馬拉松。盡管面臨諸多現實(shí)困境,但通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新、政策支持和產(chǎn)業(yè)協(xié)同,我們有理由相信,完全自動(dòng)駕駛的未來(lái)可期。
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