智能:洞察全知、自动泊车、安全执法、联网汽车

雷达、激光、无线电网络和其他嵌入式技术将使我们的汽车能够感知远处的交通状况,并在事故发生前阻止它们。但是,谁将掌握方向盘呢?
BMW's Raymond Freymann posing in front of a painting of a traffic system
宝马公司的雷蒙德·弗莱曼展示了交通雷达网络的一个概念。巴里·海登

我正驾驶着汽车穿越法国东部,在每小时90英里的速度下,车道标记的“哔哔”声在我视野边缘掠过。我看了看后视镜:空无一人。我假装打盹,让车子轻轻地向左偏离。就在车子开始越过虚线时,我的左侧座椅被激活了,它通过一个观察道路标线的红外传感器发出震动。如果我向右偏,就会感觉到右侧大腿受到警告。如果这不是出于新闻报道的需要,而是真的分心了,我敢保证,震动的座椅会把我拉回到手头的任务上来。我驾驶的这辆车是法国汽车制造商标致雪铁龙的一款原型车,但距离量产车型上市还有几个月的时间。

回溯五个月前:我在日本富士山脚下的一个测试赛道上,乘坐一辆配备了碰撞前安全系统的雷克萨斯。我以每小时40英里的速度驶向一个橡胶桩。本能和教育让我很难把脚从刹车上移开,但一群认真的工程师坚持让我将他们那辆价值7万美元的轿车笔直地开向那个桩。在最后一刻,当汽车的雷达传感器和微处理器确定驾驶员真的不会绕过障碍物时,安全系统启动了。安全带预紧器收紧,前后悬架减震器变硬。一旦我踩下刹车踏板——亡羊补牢犹未为晚——汽车的刹车辅助系统就会全力制动。这不足以避免碰撞,但与没有新系统相比,撞击速度大约减半。

下一代环境感知汽车将不仅仅依靠雷达和红外传感器来监测危险迹象。视频摄像头将识别红灯和跑向马路的儿童。测距激光器将检测驾驶员盲点和超车道上的车辆。这些传感器所做的,都是一个警惕的驾驶员本已能够做到的,但如果它们能做得更多呢?如果你的车能够感知到你视线之外的路况和交通问题呢?那也即将到来。

感知技术的下一个巨大飞跃将是无线电网络,它将使汽车能够交换信息。戴姆勒克莱斯勒公司车辆IT研究总监拉尔夫·赫特维希说:“(汽车之间的)通信将如同额外的传感器。”车对车通信将确保您的汽车对前方的路况了如指掌。这个额外的“传感器”将拥有几乎无限的范围,因为信息可以从一辆车瞬时传递到下一辆车,再下一辆,以此类推。

没有人怀疑未来联网汽车将内置多少信息收集和通信功能。其中一些功能只会协助驾驶员,例如,在下一个弯道指出一块暗冰。但是,对于未能对警告做出反应的驾驶员怎么办?他们的汽车是否应该被授权“掌舵”?一些汽车专家预见,有一天我们的汽车将变得如此信息灵通,以至于我们最好将部分驾驶任务交给它们。

是时候进行另一场演示了。我在柏林,驾驶一辆Smart汽车,这是戴姆勒克莱斯勒公司在欧洲拥挤的城市街道上常见的那款小型双座汽车。但这款Smart与众不同:它很智能。仪表盘上,一个闪烁的显示屏警告我两街之外发生的事故,而
导航系统建议绕行。我的汽车配备了GPS定位器和现有的
无线局域网
(WLAN)通信系统,是由另一辆携带相同设备的汽车告知的。

如果知识就是力量,那么明天汽车的智能马力将是碾压路面的。假设一辆车的稳定控制系统在高速公路匝道的异常低速下被激活。它会发出一个湿滑路面警告。附近所有配备WLAN的汽车都会收到这条消息,但只有当它们驶向同一个匝道时,才会警告它们的驾驶员。
该系统还将根据需要提供交通信息。想象一下,你的路线上有一辆卡车正在下一条街卸货。广播可能根本不会报道,但你可能会被困在那里,苦恼十分钟。WLAN——正如赫特维希所说的“交通雷达”——将让你知道并为你重新规划路线。真正新颖之处在于交通将变得几乎具有生物学的特性,就像一群蜜蜂,一个自我学习的网络。

这是一个杀手级应用,因为它不需要昂贵的基础设施。没有交通管制中心或信息交换。也不需要当局安装路边信标。取而代之的是,汽车将无缝地建立

临时网络,实现汽车之间的信息传递。
virtually all of the necessary hardware is already on the shelf at companies such as Bosch, Delphi and Samsung. What’s needed now is the software to tie everything together: sensors, wireless radio networks and GPS navigation systems. Together these technologies create a system that provides immediate warnings of delays, accidents, temporary speed restrictions and road conditions–the everyday hazards that lie in wait just around the corner. And because the system knows exactly where each driver is, it won’t drown drivers in a running commentary about what’s happening on the other side of town (unless the other side of town is the destination they have programmed into their navigation systems).

所需的几乎所有硬件都已在博世、德尔福和三星等公司的货架上。现在需要的是将所有这些连接起来的软件:传感器、无线电网络和GPS导航系统。这些技术共同创造了一个系统,可以立即发出延误、事故、临时限速和路况的警告——就在你转角处等待的日常危险。而且,由于系统确切地知道每个驾驶员的位置,它不会用关于城另一边发生的事情的滔滔不绝的评论来淹没驾驶员(除非城另一边就是他们输入导航系统的目的地)。

当然,如果配备该设备车辆的数量不够,该系统将无法正常工作。问题是如何达到临界数量。幸运的是,WLAN网络不仅仅能用于交通雷达;它们还能用于下载娱乐内容。赫特维希说:“十年后,我们谈论的将是一种截然不同的听音乐、看电视和视频的方式。”一旦WLAN被用于车载娱乐,该技术还可以用于道路安全和交通网络功能。赫特维希估计其成本将远低于与之配套的导航系统。称之为今天几百美元的成本。

但不要抱太大希望。技术标准还需要几年时间——赫特维希预测是2008年。如果首批联网汽车在2010年问世,这些功能至少还需要十年才能成为标配。

这种缓慢的进展速度可能会给我们时间来解决一些关于驾驶员辅助技术局限性的争论——即汽车在感知到
周围世界的丰富信息后,(可能是不请自来地)切换到自动驾驶。

不妨做个思想实验:你的聪明车配备了智能速度适应系统。它知道所有地方的速度限制——永久限速在导航系统中,临时限速通过无线链接发送。它会一丝不苟地遵守,当你接近限速时,油门会变得无力。此外,你的车辆可以将位置上传给道路管理部门,以便他们使用可变道路收费作为交通管理工具——在高峰时段提高繁忙路段的价格。你如何看待有人总是有你汽车的位置(和速度)记录下来的想法?与此同时,你的车辆可以感知高速公路车道标记和前方车辆的位置。如果它感应到危险,甚至可以刹车。谁在掌控这里?显然不是你,所谓的驾驶员。

一些研究人员坚持认为,驾驶员根本不可信,外部干预是拯救他们免于自毁的唯一途径。1997年,英国利兹大学交通安全学教授奥利弗·卡斯滕协调了一项关于智能速度适应的大型欧洲研究项目。他得出结论,如果驾驶员在物理上被禁止超速(包括因恶劣天气或交通而临时施加的限速),致命事故将减少59%。

但其他专家坚持认为,不可信的是控制系统,而不是驾驶员。宝马研究与技术集团董事总经理雷蒙德·弗莱曼在提及限速时明显感到激动,这不仅仅是因为客户不太可能花大价钱购买一辆被削弱了性能的“终极驾驶机器”。
现代汽车的所有关键系统——发动机、变速箱、刹车、稳定控制——都连接到一个名为控制器区域网络总线(CAN bus)的单一电子系统中。弗莱曼说,如果CAN总线能够被编程来控制你的汽车的速度,它也可能容易受到黑客的攻击—— at 70 miles per hour, is chilling to contemplate. A roadside assassin, he notes, could disable your brakes by remote control. “If somebody wanted to kill you, that’s just the way he would do it.”

弗莱曼虽然是一名德国技术专家,但他对自动防碰撞系统的可靠性也持怀疑态度。他认为,对于防抱死刹车和稳定系统来说,100%的可靠性是可能的,因为它们只监测汽车内部的信号:车轮速度、施加在刹车踏板上的压力等等。“一旦我们走出汽车,观察外部环境,情况就会变得非常复杂。没有时间做出反应。所有的决定必须在一秒钟内做出。”

福特公司环境与安全工程部主管苏·西斯克也持类似的谨慎态度。“我们可以通过降低碰撞速度来减轻碰撞。但我们必须给这些系统大量的开发时间。你需要对即将发生的事故有完美的了解,而这是我们所不具备的。”

尽管存在这些限制,福特和其他汽车制造商仍在继续开发实验性系统,以帮助汽车预测事故。那款雷克萨斯碰撞前安全系统只是全球研发努力浪潮中的一个试探性阶段,旨在支持——或取代——驾驶员在危险时刻的作用。视频处理算法将很快足够强大,能够识别出另一辆与汽车发生碰撞的车辆。如果驾驶员对迫在眉睫的危险浑然不觉,车辆可以及时自行刹车。但奇怪的是,目前还没有任何汽车制造商公开表示计划将这种完全自主的系统安装到量产车型上。原因有两个:一是,驾驶员喜欢认为自己说了算。二是,如果出了问题,驾驶员喜欢起诉。而且他们倾向于“起诉有钱人”,有钱人就是那些财力雄厚的汽车制造商。

“人们说他们永远不希望汽车接管控制权,”西斯克评论道,尽管她补充说,在事故被避免后回想起来,他们可能会有不同的看法。当防抱死刹车刚出现时,有些人担心这项技术会延长刹车距离,但
如今大多数驾驶员都不会没有它。然而,碰撞避免更容易引发诉讼。正如大众汽车前研发负责人乌尔里希·艾希霍恩所说:“人们会拼命起诉你——如果系统没有阻止你,他们就会起诉;如果系统因误报而启动,导致你后座的祖母脖子骨折,他们也会起诉。”

美国人比欧洲人更爱打官司,这也是为什么大多数“驾驶员支持系统”的实验都在欧洲进行。欧洲拥挤的城市中心——许多都是在汽车发明前几个世纪规划的——也促使人们采用有助于缓解交通拥堵的技术。而欧洲文化普遍更能容忍对个人自由的限制。一个例子是:在欧洲的空中客车飞机上,如果飞行员将操纵杆拉得太靠后,导致飞机即将失速,操纵杆就会被锁定。如果一架美国制造的波音喷气式飞机即将超出飞行包线,驾驶舱会发出警报,但操纵杆仍然可以操作。

波音式的系统可能是未来美国汽车的模型。例如,当车速过高时,汽车可以轻轻增加油门踏板的弹簧压力——导航系统知道前面那个弯道有多急,还记得吗?——或者如果汽车偏离了航线,可以轻微转动方向盘。但是,实际的驾驶仍然留给驾驶员。

倡导者说,驾驶员也不必牺牲隐私,因为汽车不需要广播自己的身份就可以共享有用信息。宝马的弗莱曼说:“我们需要知道速度,才能知道是否有交通堵塞。但我们并不关心是哪辆车[发送消息]或谁在驾驶。”

感知和网络技术很可能会首先在豪华车上推出——它们的买家往往能承担将新颖功能投入大规模生产的成本。但很快,所有这些车载智能无疑将惠及新一代小型城市汽车。先进的网络将使它们在应对城市交通拥堵方面变得非常方便。碰撞避免系统将为那些担心被大型车辆压扁的小型车驾驶员提供额外的安全保障。在动力方面可能有所欠缺,但在智能方面却非常突出。

技术的开发路径不是问题。它们背后的动机也不是问题:提高安全性和便利性。诀窍在于如何处理我们这些烦人的、会做出反应的人类。我们会服从那些认为我们只配被控制的官僚的指令吗?还是我们会坚持我们不可剥夺的权利,以我们各自独特的方式把事情搞砸?

3D presentation of a traffic network in a city
John MacNeill
Modern car parts & a drawn car
巴里·海登; McKibillo
Daimler-Chrysler's Ralf Herrtwich sitting in a mini car
巴里·海登
 

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