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汽車(chē)制造

谷歌無(wú)人汽車(chē)地圖如何制成 激光掃描全城市

星之球科技 來(lái)源:車(chē)聯(lián)網(wǎng)2014-05-19 我要評(píng)論(0 )   

谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)現(xiàn)在能夠帶你在美國(guó)加利福尼亞州山景城的大街小巷里兜風(fēng)了。 本周,筆者有幸坐谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)體驗(yàn)了一把。我看到汽車(chē)駕駛員將手從方向盤(pán)上拿開(kāi),...

          谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)現(xiàn)在能夠帶你在美國(guó)加利福尼亞州山景城的大街小巷里兜風(fēng)了。

本周,筆者有幸坐谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)體驗(yàn)了一把。我看到汽車(chē)駕駛員將手從方向盤(pán)上拿開(kāi),電腦就自動(dòng)挑起了駕駛的重任。“現(xiàn)在開(kāi)始自動(dòng)駕駛。”電腦里傳出一名女性的聲音。變道、遵守紅綠燈指示、監(jiān)測(cè)路邊騎自行車(chē)的人和步行者、轉(zhuǎn)彎,汽車(chē)自己完成了所有這些任務(wù)。

它運(yùn)行得如此順暢,以至于《紐約時(shí)報(bào)》的一名試乘記者不禁感嘆,“坐在上面太無(wú)聊了。”他的言外之意就是谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)的表現(xiàn)太贊了,幾近完美!

機(jī)器人司機(jī)可以減少交通事故、提高全美道路網(wǎng)絡(luò)的承載能力以及解放上班族,讓他們?cè)谏舷掳嗤局锌梢远⒅约旱氖謾C(jī)屏幕,隨心所欲地使用谷歌的各種服務(wù)。

但是,你現(xiàn)在還不能將谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)放到奧蘭多或奧克蘭或阿克倫的街道上,并期待它像在硅谷一樣具有出色的表現(xiàn)。

其原因在于,谷歌已建立了虛擬的山景城路況地圖,而其他地方的虛擬地圖尚未建立。

無(wú)人駕駛汽車(chē)成功的關(guān)鍵

谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)成功的關(guān)鍵是,這些汽車(chē)并不需要從零開(kāi)始處理所有道路交通情況。相反,它的團(tuán)隊(duì)早已走過(guò)了該汽車(chē)將要走的各條道路,并繪制了詳細(xì)的虛擬地圖。這可不是普通的地圖,甚至也不是詳盡的消費(fèi)者版谷歌地圖。

 

 

谷歌無(wú)人汽車(chē)地圖如何制成 激光掃描全城市

 

谷歌繪制了灣區(qū)的虛擬地形圖

它是描繪現(xiàn)實(shí)路況的極其精確的數(shù)字化地圖,它精確到了每一個(gè)人行道鑲邊的位置和高度。一般的數(shù)字地圖僅會(huì)大致顯示道路交叉口的位置,而這種虛擬地圖展示的路況精確到了英寸。

這種虛擬地圖也超過(guò)了我們通常對(duì)地圖的概念。“我們的虛擬地圖一覽無(wú)遺地展示出了各種地理位置信息,從而能夠提前告知汽車(chē),為其自動(dòng)行駛提供幫助。”谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)地圖繪制主管安德魯-查塔姆(Andrew Chatham)說(shuō)。

“我們會(huì)告訴它交通信號(hào)燈距離地面多高、人行道鑲邊的準(zhǔn)確位置,從而讓汽車(chē)清楚地知道哪些地方不能走。”他說(shuō),“我們甚至還納入了你看不到的信息,例如速度限制。”

谷歌工程師們駕車(chē)實(shí)地考察路況,并據(jù)此繪制出了虛擬的城市地圖。他們會(huì)在汽車(chē)啟動(dòng)前將路線數(shù)據(jù)上傳到汽車(chē)中,從而在汽車(chē)行駛過(guò)程中,不斷地給予指引。

“汽車(chē)軟件不用每次從零開(kāi)始分析現(xiàn)實(shí)路況,并做出判斷。相反,它在出發(fā)前就已明了前方的路況是怎樣的。”查塔姆說(shuō),“現(xiàn)在,汽車(chē)軟件的工作只是分析現(xiàn)實(shí)情況與預(yù)期數(shù)據(jù)的差別。這就使得汽車(chē)自動(dòng)駕駛的問(wèn)題大大簡(jiǎn)化了。”

“爬地球”收集數(shù)據(jù)

雖然它簡(jiǎn)化了汽車(chē)駕駛的問(wèn)題,但是它需要處理的數(shù)據(jù)卻并沒(méi)有減少。要知道,它可是要基于整個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)來(lái)開(kāi)發(fā)虛擬地圖。

很少有公司——也許只有谷歌——會(huì)想到讓美國(guó)路面交通的數(shù)字化成為無(wú)人駕駛汽車(chē)的解決方案之一。汽車(chē)公司會(huì)想到用這種數(shù)據(jù)收集和整合的方法提高其核心競(jìng)爭(zhēng)力嗎?

在談及谷歌為其汽車(chē)?yán)L制每一條街道的做法時(shí),卡內(nèi)基梅隆大學(xué)前教授、谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人克里斯-厄姆森(Chris Urmson)流露出了無(wú)比的信心。“這是谷歌利用地圖和街景服務(wù)嘗試的眾多新鮮事之一。”厄姆森說(shuō),“我們到處行走,并收集非常詳實(shí)的數(shù)據(jù),這為無(wú)人駕駛汽車(chē)提供了強(qiáng)大的導(dǎo)航信息。”

迄今為止,谷歌已繪制了2000英里的道路地圖。美國(guó)的全部道路網(wǎng)絡(luò)約有400萬(wàn)英里。

“這就是我們的工作。”他說(shuō)著,聳了聳肩。“但這并不是令人望而卻步的工作。”這就是谷歌考慮的這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模。

事實(shí)上,我們最好別把谷歌正在做的這件事稱(chēng)之為“繪制地圖”,而應(yīng)該想出一個(gè)新的動(dòng)詞來(lái)顯示它與傳統(tǒng)地圖概念的差別。要我說(shuō),他們就是在“爬地球”,他們獲得的數(shù)據(jù)才是真正有效的、適合電腦讀取的。

除了無(wú)人駕駛汽車(chē),谷歌還推出了Tango項(xiàng)目,旨在“讓移動(dòng)設(shè)備對(duì)空間和運(yùn)動(dòng)建立人類(lèi)級(jí)別的理解力。”此外,谷歌最近還掀起了收購(gòu)機(jī)器人公司的狂歡。Tango項(xiàng)目是為了讓機(jī)器人理解人類(lèi)的世界,而機(jī)器人公司則是為了讓機(jī)器人在人類(lèi)世界中行動(dòng)自如。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

卓爾不凡的谷歌

你越想就會(huì)越覺(jué)得谷歌的卓爾不凡:他們的遠(yuǎn)大夢(mèng)想、大手筆運(yùn)作以及解決這個(gè)棘手問(wèn)題的解決方案都令人稱(chēng)奇。由于谷歌這樣大規(guī)模的、史無(wú)前例的、難以想象的數(shù)據(jù)收集工作,曾經(jīng)十分棘手的“機(jī)器視覺(jué)”問(wèn)題變得簡(jiǎn)單多了。

去年秋季,另一位研制無(wú)人駕駛汽車(chē)的谷歌員工安東尼-萊萬(wàn)多斯基(Anthony Levandowski)到硅谷日產(chǎn)汽車(chē)公司做演講。在問(wèn)答階段,日產(chǎn)汽車(chē)公司的工程師們不停地拋出汽車(chē)之間互動(dòng)的概念,他們似乎認(rèn)為這就是無(wú)人駕駛汽車(chē)解決方案的重要組成部分。

萊萬(wàn)多斯基自信地、敏捷地回應(yīng)了所有這些問(wèn)題。“我們用其他汽車(chē)的感應(yīng)器能夠看到前方道路的更多信息嗎?我需要明確說(shuō)明的是,汽車(chē)之間共享信息是可能的,但這不是我們優(yōu)先考慮的事項(xiàng)。”

汽車(chē)公司的員工們無(wú)法理解或不愿理解的是,谷歌認(rèn)為,汽車(chē)之間的交流互動(dòng)是可能的,但是無(wú)法做到實(shí)時(shí)互動(dòng)。

畢竟,每輛汽車(chē)的數(shù)據(jù)都來(lái)自于地圖。有了這些地圖數(shù)據(jù),所有汽車(chē)要做的就是根據(jù)超級(jí)精確的虛擬地圖明確自己的準(zhǔn)確位置。這樣一來(lái),它們就可以省下所有數(shù)據(jù)分析和計(jì)算(以及汽車(chē)之間互動(dòng))的時(shí)間。

有趣的是,谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)的做法與風(fēng)投公司Andreesen Horowitz支持的創(chuàng)業(yè)公司Anki對(duì)其玩具賽車(chē)游戲的做法具有驚人的相似性。在你購(gòu)買(mǎi)Anki Drive的時(shí)候,他們還會(huì)附帶銷(xiāo)售這些賽車(chē)比賽的跑道。這些跑道內(nèi)置有很多地理位置數(shù)據(jù),實(shí)際上是虛擬賽車(chē)地圖的物理形式。

去年,Anki CEO鮑里斯-索夫曼(Boris Sofman)(他與厄姆森一樣,也是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的高材生)說(shuō),提前了解賽道更有助于他們同步軟件所運(yùn)行的虛擬世界和汽車(chē)飛馳的物理世界。

“我們能夠?qū)⑽锢硎澜缱兂商摂M世界。”索夫曼說(shuō),“我們能夠?qū)⑦@些真實(shí)的人物進(jìn)行抽象處理,把他們當(dāng)成是手機(jī)視頻游戲中的虛擬人物。”

機(jī)器學(xué)習(xí)算法

當(dāng)然,在有步行者和騎行者的情況下,要在虛擬和現(xiàn)實(shí)結(jié)合的山景城道路上行駛就不是那么容易的事了:汽車(chē)需要在道路上不斷地規(guī)劃路線,避免發(fā)生交通事故。

 

 

谷歌無(wú)人汽車(chē)地圖如何制成 激光掃描全城市

 

無(wú)人駕駛汽車(chē)頂上的攝像頭和激光記錄儀

谷歌汽車(chē)并不是傻瓜。它們有自己的感應(yīng)設(shè)備:雷達(dá)、雷克薩斯SUV車(chē)頂?shù)募す庑D(zhuǎn)裝置以及一系列攝像頭。它們的車(chē)載系統(tǒng)會(huì)分析數(shù)據(jù)并決定采取哪條路線,以避免撞車(chē)。

這是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題,但是谷歌使用了“臺(tái)式電腦”級(jí)別的計(jì)算能力。(大型計(jì)算和數(shù)據(jù)處理工作由谷歌服務(wù)器中心團(tuán)隊(duì)完成。)

車(chē)載電腦首先要做的事情就是整合傳感器數(shù)據(jù)。它會(huì)從激光裝置、攝像頭那里收集數(shù)據(jù),并將它們整合形成周?chē)h(huán)境的實(shí)況圖,并據(jù)此在虛擬山景城地圖中確定自己的位置。

“我們能夠?qū)⑽覀兛吹降闹車(chē)跋笈c地圖中說(shuō)明的路況進(jìn)行對(duì)比,從而精確地確定我們?cè)诘貓D中的位置——精確到幾厘米。”無(wú)人駕駛汽車(chē)的軟件主管迪米特里-多爾戈夫(Dmitri Dolgov)說(shuō),“一旦我們知道自己的確切位置,我們就會(huì)把地圖中存儲(chǔ)的相關(guān)路況信息提供給汽車(chē)。”

一旦了解自己的位置所在,無(wú)人駕駛汽車(chē)就能夠監(jiān)測(cè)和模擬周?chē)鷦?dòng)態(tài)物體(如其他車(chē)輛、自行車(chē)和行人)的行為。

這里,谷歌用到了另一個(gè)方法。多爾戈夫的團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)創(chuàng)造路上行人的模型。無(wú)人駕駛汽車(chē)行駛的每一英里路程的情況都會(huì)被記錄下來(lái),汽車(chē)電腦就會(huì)保持這些數(shù)據(jù),并分析各種不同的對(duì)象在不同的環(huán)境中如何表現(xiàn)。有些司機(jī)的行為可能會(huì)被設(shè)置為固定變量(如“綠燈亮,汽車(chē)行”),但是汽車(chē)電腦不會(huì)死搬硬套這種邏輯,而是從實(shí)際的司機(jī)行為中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

這樣一來(lái),跟在一輛垃圾運(yùn)輸卡車(chē)后面行駛的汽車(chē),如果卡車(chē)停止行進(jìn),那么汽車(chē)可能會(huì)選擇變道繞過(guò)去,而不是也跟著停下來(lái)。谷歌已建立了70萬(wàn)英里的行駛數(shù)據(jù),這有助于谷歌汽車(chē)根據(jù)自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整自己的行為。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

非理性效用

大多數(shù)駕駛情況并不難理解,但是如果出現(xiàn)少數(shù)棘手的或意外的情況如何處置呢?在當(dāng)前的情況下,谷歌會(huì)讓人類(lèi)司機(jī)代勞,以確保汽車(chē)行駛安全。但有意思的是,在人類(lèi)司機(jī)代勞的情況下,無(wú)人駕駛汽車(chē)也會(huì)記下自己自動(dòng)處置這種棘手情況的可能做法。這樣一來(lái),工程師們就可以測(cè)試在極端情況下汽車(chē)需要怎么做才不會(huì)傷及無(wú)辜。

每一輛谷歌汽車(chē)既記錄有以前駕駛的數(shù)據(jù)——在真實(shí)道路上行駛獲得的數(shù)據(jù),又記錄有電腦輸出的駕駛數(shù)據(jù)——主要是其他汽車(chē)司機(jī)如何處置各種情況的模型。

通過(guò)這種方式,谷歌汽車(chē)的工作方式與我們?nèi)四X反應(yīng)的方式之間就建立了聯(lián)系和類(lèi)比。我們大腦的反應(yīng)方式是接受來(lái)自感官傳來(lái)的信息,并采取相應(yīng)的行動(dòng)。事實(shí)上,我們的大腦無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行各種預(yù)測(cè),它引導(dǎo)著我們的認(rèn)知。實(shí)際駕駛過(guò)程中的感官輸入信息——燈光映照在我們的視網(wǎng)膜細(xì)胞上——會(huì)與我們大腦多年來(lái)在現(xiàn)實(shí)世界中習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)相互印證。

谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)也運(yùn)用了這一原理,這不足為奇;他們通過(guò)這種方法已取得了很大的成功,這也不足為奇。

谷歌人工智能主管彼得-諾維格(Peter Norvig)及其兩名同事,在一篇論文中用“數(shù)據(jù)的非理性效用”來(lái)描述龐大數(shù)據(jù)對(duì)于極端復(fù)雜人工智能問(wèn)題的影響。一幅漫畫(huà)中的話可以用來(lái)總結(jié)諾維格的論文觀點(diǎn),“走出去,收集數(shù)據(jù),看看它能做什么。”

即使這意味著要持續(xù)不斷地、永無(wú)止境地行駛完400萬(wàn)英里的路程,并錄入和整合這些龐大的數(shù)據(jù),谷歌也會(huì)堅(jiān)持不懈地做下去。

這就是谷歌的非理性效用。

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