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硅谷工程师们的“改装车”
添加时间:2011-9-19  作者:刘霞  来源:科技日报  点击:1714  
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宝马公司的工程师们正在铺设细胞网络让汽车与智能手机和云中的数据中心联网。

大众汽车公司和美国斯坦福大学联合研发出的新一代无人驾驶汽车Shelley(雪莱),其基于一辆2009款奥迪TTS双门轿跑改造而成。

大众汽车公司和美国斯坦福大学联合研发出的新一代无人驾驶汽车Shelley(雪莱),其基于一辆2009款奥迪TTS双门轿跑改造而成。

汽车不仅变得更“圆滑”,也会变得更聪明。

汽车不仅变得更“圆滑”,也会变得更聪明。

宝马使用该公司的Track

宝马使用该公司的Track Trainer汽车来训练赛车手如何更好地转弯;让工程师们知道如何设计制造出最优的驾驶系统。

通用公司研制出的EN-V(自动联网车),由一辆传统的赛格威汽车(又称两轮自平衡电动车)改装而来,其能够自动与其他自动联网车相互合作,在人群密集处移动。

    通用公司研制出的EN-V(自动联网车),由一辆传统的赛格威汽车(又称两轮自平衡电动车)改装而来,其能够自动与其他自动联网车相互合作,在人群密集处移动。

    据美国《大众科学》网站近日报道,硅谷的工程师们正在绞尽脑汁让汽车变得更快、更智能。

    他们表示,现在,有些汽车运行所需要的代码可能比一架商用喷气式飞机还多,而且汽车将越来越多地自动控制刹车、转向和加速。并有工程师预言,到2030年,人类将可以使用手机调用无人驾驶汽车到机场接机。

    汽车大佬们纷纷进驻硅谷

    宝马公司的Track Trainer(道路训练者)是一辆无人驾驶汽车,也就是说,它是一辆全自动汽车,能在位于美国加州蒙特雷市的马自达拉古纳·瑟卡赛道上飞驰(通过编写程序,它也可以在其他任何赛道上行驶),一名专业赛车手只需几秒就能跑完全程。这辆汽车的驾驶员可从驾驶座后安装的传感器处获得完美的比赛路线和实时反馈,因此,宝马公司使用这辆汽车训练车手,工程师们也借用这辆汽车来设计最优的驾驶路线。这辆汽车也配备了宝马的驾驶员辅助系统(DAS),其由一系列雷达、GPS传感器组成,该系统与由计算机操作的转向、刹车和驱动系统一起,可让车手获得所谓的“高度自动化驾驶体验”。

    汽车制造商表示,这辆汽车之所以能够“出炉”,在很大程度上要归功于硅谷工程师和汽车工程师们的携手合作。宝马公司位于硅谷的实验室与拉古纳·瑟卡赛道之间的距离很短,在该实验室内,工程师们正忙于对汽车进行各种创新,以便汽车继续在信息时代“引领风潮”。

    1978年,微处理器首次被安装在凯迪拉克赛维利亚的旅程表上,从此以后,汽车上的芯片数量与日俱增,到了现在,每辆汽车上包含的处理器数量从50块到200块不等,电线总长度约为1.6公里。而且,越来越占据主流地位的混合动力汽车和电动车正在加速这一趋势,例如,插电式电动汽车雪佛兰沃特需要1000万条代码,比运行一架波音787客机的代码还多200万条。

    因此,汽车制造商们纷纷在硅谷“安营扎寨”,在硅谷,代码为王。1995年,梅赛德斯奔驰公司在硅谷建立技术中心;1998年,宝马公司和大众公司也不甘落后,在此建立技术中心;2001年,丰田公司进驻硅谷;2007年,通用汽车公司入驻;2010年,雷诺日产公司进驻。这些汽车大佬们入驻硅谷的主要目的是更好地利用设计师、研发人员和工程师们的智慧果实——正是这些设计师、开发人员以及工程师为谷歌公司、苹果公司以及脸谱(Facebook)网站等高科技企业提供了源源不断的技术和创意,让它们在信息时代引领风骚。

    另外,包括美国加州的新兴高端电动汽车制造商特斯拉汽车制造公司、美国最新锐的摩托车公司Mission Motors、谷歌公司自己的无人驾驶汽车研发部门也纷纷抢滩硅谷。所有这一切,促使硅谷工程师们不仅需要殚精竭虑地寻找新方法制造出强大、让人买得起、容易使用的计算机,也需要想方设法让这些计算机运行得更快、应用范围更广。

    让车内数据有机互联

    大众汽车电子研究实验室(ERL)所在的白色大楼与甲骨文(Oracle)公司的总部大楼只隔一条布满沼泽的河流。甲骨文公司以提供优质的数据库管理软件而著称于世。数据库与汽车似乎风马牛不相及,但ERL副主任、电子工程师李楚河(音译)却表示,情况并非如此。

    李楚河表示,他花费了大量时间向大众公司慕尼黑总部的高管们证明,其所领导的实验室确有存在的理由。他们的实验结果表明,将数据有机地整合在新车设计中不可或缺。此前,汽车工程师们一直认为,他们安装在汽车上的不同数据设备,包括导航系统、智能手机适配器和车道检测照相机机等,都是独立的“小玩意”,其功能也已被死死限定。不过,他们现在打算让这些设备相互连接,以便将一辆汽车上安装的多个传感器和处理器发出的数据有机结合在一起,就像甲骨文公司的工程师们此前所做的一样,而且,他们发现这样的数据连接具有重要的实用价值。

    工程师们使用这些数据连接打造出了一系列与宝马公司的Track Trainer不同的无人驾驶汽车,这些汽车也在各种大赛中出尽风头。比如,2005年,ERL与斯坦福人工智能实验室携手改装的一辆大众途锐汽车在美国国防部高级研究计划局(DARPA)举办的无人驾驶汽车大赛上拔得头筹;2007年,ERL的无人驾驶车帕萨特(Passat)在DARPA举办的城市挑战赛中夺得第二名;去年秋季,一辆经过改装的奥迪TTS汽车在全长为12.4英里(约20公里)的派克斯峰爬山赛上自动为自己导航,耗时仅27分钟就完成整个赛程,而且速度最高可达45英里/小时(72公里/小时)。

    人类有望用手机调遣汽车送机

    那么,汽车上安装的这类智能零件如何让普通司机受益呢?李楚河展示了该实验室设计完成的所谓“高效智能驾驶辅助系统”(AIDA),该系统由一家风险公司和麻省理工学院的两个实验室携手完成。AIDA会把从多个传感器那儿获得的输入数据“喂”到一个中央人工智能系统中,这个系统能“观察”司机的习惯和行为举止并调整汽车的性能以达到最佳匹配。AIDA也能记住司机最常走的道路和停车站;会记得并向司机提醒重要的事情,而且,随着年久日深,汽车与司机的了解越来越多,汽车还会参与其他活动,例如,它可能会知道超市新进了一批野生的阿拉斯加三文鱼,便会提醒司机去超市购买。

    目前,在很多高端汽车产品模型中,计算机处理器一般能控制刹车、转向甚至加速,例如,一个稳定控制系统可预防驾驶员在湿滑的道路上驾驶时打滑。与此同时,这些高端汽车上的传感器(照相机、雷达、激光雷达、红外线、超音速设备等)也不断增多,这些设备能收集数据并将数据传给中央处理器。最终,汽车将会知道自己身在何处、前往何处甚至如何到达想去的地方。

    在未来几年内,也会出现一批与现在系统不同的新全球定位系统(GPS),这些系统会使用固定地面点纠正卫星信号的错误,使汽车能可靠地决定其所处方位,误差仅为几英尺。将上述设备有机整合在一起,普通司机很快就能获得和宝马公司Track Trainer一样的系统。

    换句话说,工程师们在人工智能方面获得的改进会让汽车变成司机的私人助理。有时,我们甚至能将驾驶这件事全权委托给这个助理,因为为此目的而研发的传感器和软件与日俱增,相关技术本身也与时俱进,适用于各个层次、各种类型的汽车。李楚河表示,到2030年,汽车将变得足够智能,我们甚至可以用手机调遣它们到机场去接我们。

    让汽车联网好处多

    现在,汽车在学习方面的表现差强人意,但工程师们正在想法设法改变这一状况。自从1998年宝马公司位于硅谷的群技术办公室开始办公以来,罗伯·帕萨罗就在此工作,那时,汽车工业普遍认为,汽车上使用的信息技术就是音乐播放器(MP3)。然而,帕萨罗表示,他现在的主要工作就是“让汽车成为一个应用平台”。他说,汽车是我们大多数人迄今购买的计算机化最彻底的设备,但与手机或手提电脑不同,汽车几乎无法升级。不过,让汽车与互联网相连,就可能让汽车升级。

    帕萨罗将一款白色iPhone手机放进宝马5系汽车的支架上开始演示宝马应用程序(BMW Apps),2011年3月后出产的所有宝马汽车都拥有该系统,该系统能让宝马汽车与互联网相连,驾驶员可从网上下载宝马专用的iPhone应用程序,可以通过手机控制音乐、查询地图、导航等服务。不过,目前宝马只从脸谱网站(Facebook)和在线音乐网站Pandora(潘多拉)等公司定制了一些广受青睐的应用程序提供给车主。

    不过,令人感兴趣的并非这些程序的存在,而是它们出现于何处。这些程序将会显示在仪表盘上而非iPhone手机上。工程师们表示,未来,人们会研发出更多应用程序以进一步执行汽车的重要功能,比如进入汽车的燃油喷射或者车道线识别系统等。

    在硅谷宝马实验室的停车场上,停放着一辆宝马5系汽车,其后备箱内装满了现成的、市面上可见的计算机软件,这些软件依靠一套流行的开源操作系统——机器人操作系统(ROS)而运行,广泛应用于从清扫房屋的机器人到自我导航的直升飞机上。宝马5系汽车的这套系统将帮助汽车处理基本的交通问题——过红绿灯的问题。宝马实验室的工程师达伦·利卡尔多表示:“这就是我们所说的智能汽车遇见智能交通灯。”

    利卡尔多从座位下拿出一个键盘,键入几条命令,置于停车场后后端的交通信号的视频图片就出现在操作屏幕上,当然,他们也对交通灯进行了修改,让其能通过无线网络连接同汽车交谈,利卡尔多表示,他的汽车与基础设施通讯系统能让他确切地知道灯何时改变颜色,何时应该加速等。

    不过,利卡尔多也表示,这套系统要想在真实世界里安全有效地进行,每辆汽车不仅要与不同的红绿灯相互“交流”,也需要和周围的汽车相互交流。

    因此,有些工程师梦想设计出一个套系统,在该系统内,停止和驾驶决定都由计算机完成,如果汽车配备该系统,人类天生的随意性和偶尔为之的出格举动都不会在驾驶中出现。而且,这套系统也将能够协调每辆汽车的运动情况,它们就像互联网中的数据包一样能相互沟通。这听起来似乎有点让人害怕,但如果我们相信这个系统,完全放弃对方向盘的掌控,那么,我们可能得到很多。届时,汽车将在自我导航的交通蜂群内旅行,车与车之间的间隔为几英尺,在几毫秒内通过红灯。这样,从理论上来说,交通事故将显著减少,燃料能效会大大增加。

    尽管上述美好的愿景并不会立刻变成现实,但美国交通部的交通工程师们已经研究了不同的汽车—汽车、汽车—基础设施通讯系统的潜在好处。能够互相“看见”对方的汽车每年能将美国道路上出现的事故减少大约580万起、让3.7万人免于死亡吗?它们能缓解美国每年高达42亿小时的拥堵吗?它们能更好地利用每年美国交通事故浪费的28亿加仑汽油吗?为美国交通部名为“智能交通系统”(ITS)工作的工程师们正在利用从硅谷的汽车实验室获得的数据,为上述问题寻找答案。

    现在,我们还不知道答案。此时此刻,美国交通运输部长雷·拉胡德对过渡时期可能会出现的情况深表关切。科学家们表示,在过渡时期,尽管出现的数据会越来越多,但司机们并不会从更有自主性的自动驾驶中获取更多安全方面的好处。去年,拉胡德将因为驾驶不专心造成的越来越多的车祸称作“致命性流感”,这个问题与酒驾类似。美国犹他大学的研究表明,因为使用免提电话而造成的敏锐程度减少等于血液内的酒精含量达到0.08%。2009年,大约5500人死于不专心驾驶所导致的撞车事故。到目前为止,34个州和哥伦比亚区已经立法,完全或部分禁止在汽车内使用手机。拉胡德坚定地表示:“我一定会让这项措施贯彻下去。”

    最终,硅谷工程师们将找到方法,让汽车进入全自动驾驶的领域。届时,当我们驾驶自动汽车上下班时,我们会寻找种种方法来让我们分心,以便消磨这段时间。

    在欧洲,工程师们已经制造出了一款梅赛德斯奔驰汽车的模型,该汽车拥有一个嵌入式的汽车专用浏览器,其通过细胞网络与互联网相连。当汽车处于静止状态时,司机能使用脸谱;当汽车在行驶中时,司机能使用谷歌地图软件搜索附近的酒店。梅赛德斯奔驰北美研发公司总裁兼首席执行官乔安·君乌斯表示,网络已逐渐入侵汽车,很快,社交网络应用程序将让驾驶员能相互交谈,就好像他们同时在线聊天一样。随后,与前方风景有关的增强现实信息将被投射到驾驶员的视线中,就好似一块布满注释的挡风玻璃。此时,驾驶本身也成为一项非常有意思的娱乐活动。

    用意念驾车

    控制是关键,那么,谁掌控方向盘呢?通用汽车公司高级研究办公室的总经理拜伦·萧表示,汽车本身将会越来越多地掌控汽车。

    通用公司的这个办公室是所有汽车制造商设立在硅谷的“前哨基地”中最小最新的办公室。萧表示,现在,汽车可以意识到驾驶员的意愿和驾驶员的身体状态并表达出来。

    该办公室内有一套耳机,由本地一家名为神念科技(NeuroSky)的公司研制而成,这种耳机能使用心电图(EKG)传感器测量脑波,人们某天可借用该传感器用思想操控汽车。萧解释道:“佩戴这副耳机,司机就可以变为电影《星球大战》中的男主角天行者卢克,灵活自如地驾驶自己的座驾。”

    无独有偶,今年3月,德国柏林自由大学AutoNOMOS实验室的科学家使用特殊的软件,让驾驶员不动手仅通过大脑想象,成功地驾驶一辆大众帕萨特汽车行驶。该技术有望将模拟操控带入新的领域,改变人们的大脑在驾驶时的运作方式。该软件的工作原理与3年前美国Emotiv公司推出的名为Emotiv EPOC的“读心游戏头盔”相似,只不过后者可用来控制游戏中的赛车,而前者已经能让人驾驶真车了。

    当然,用于实验的这辆帕萨特也经过了一系列改装,同时配备了包括卫星导航、红外雷达、微波探测器、立体摄像机等其他技术,确保计算机能获得足够多的车况和路况数据。

    科学家们认为,该技术将对无人驾驶技术的发展起到重要的推动作用,预示着过去只能在科幻电影中看到的车辆自动驾驶的情景距离我们的现实生活不再遥不可及。

    从理论上来讲,这种装置可应用于很多方面,比如可以作为残疾人的座驾。最终,科学家们或许会设计出一种汽车,其上不再配备有笨重的方向盘,可能只有一个操纵杆或控制键盘就可让车畅通无阻地行驶。

    奔驰公司和宝马公司也在进行类似的研究,未来,汽车将使用座位上的传感器来监控我们的生命体征,如果探测到司机突发疾病,它们将自动地行驶到安全的地方并拨打911。

    无人驾驶汽车有望于2018年成主流

    现在,让我们将目光投向无人驾驶汽车。“无人驾驶汽车都是电动联网车(EN-V)。”2008年,通用汽车公司的研发主管劳瑞·彭斯预测,无人驾驶汽车将于2018年成为主流,电动联网车是使其预言能成真的一种尝试。科学家们认为,电动联网车可以在交通密集、相互连接的地区运送人。

    电动联网车看起来可能非常怪异,但它目前正慢慢成为移动市场的主流,“多方力量汇聚在一起,让这一情况慢慢成为现实。这些力量包括:电气化势头越来越猛、对二氧化碳排放的担忧与日俱增、对驾驶安全性的重视、技术发展的突飞猛进、全球化趋势越来越明显等”。

    现在,无人驾驶汽车仿佛已成为汽车研究领域的“香饽饽”,很多公司开始为其竞折腰。其中,谷歌公司一马当先,走在前面。2007年,谷歌公司聘请斯坦福大学的人工智能专家塞巴斯蒂安·特伦加入该公司的街景研发项目,随后让其领导该公司的“无人驾驶汽车”部门。迄今为止,谷歌公司研制出的7辆汽车(六辆普锐斯,一辆奥迪TT)已在加州公路上完全自动行驶了10万英里左右。

    今年6月份,谷歌证实,内华达州已成为美国第一个立法允许无人驾驶汽车在公共道路上行驶的州。特伦表示,机器人是更好的司机,机器人司机能将致命交通事故的发生数量(全球每年有120万致命的起交通事故)削减一半。迄今为止,这些无人驾驶汽车只发生过一起交通事故,那也是因为一辆由人驾驶的普锐斯在红灯处与该车追尾。

    硅谷工程师们所做的一切不仅仅是让汽车变得更聪明,硅谷正在为汽车工业做的事情以前也为计算机工业做过:将复杂得不可思议的机器变成几乎不需要技能就能操控的消费品。因此,硅谷工程师们也希望有朝一日,驾驶员不再关心排气罩下有什么,只需更多地考虑自己的需求就行,无论是递送文本还是驾车到附近的商店,驾驶员们唯一要做的就是放开刹车。

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