源节选
第5章 驶向明天的无人驾驶汽车
这节在解决什么：第5章 驶向明天的无人驾驶汽车
怎么迁移到自己的系统：美国未来学家诺尔曼·格迪曾在1940年预言：“你的孙辈将能通过一条新型高速公路在24小时内横穿整个大陆。他们乘坐的是一种完全靠按钮操作而不需要人驾驶的新式汽车。”[1]随着信息技术突飞猛进的发展，无人驾驶技术正在快速成熟。无论是顶着一大堆监测设备、卡通样式的谷歌无人驾驶汽车，还是特斯拉酷炫外表的自动驾驶汽车，甚至是奥迪A7自动泊车的视频广告，都表明无人驾驶汽车正在驶入我们的生活。在美国，你也许能看到没有方向盘、没有刹车踏板、没有油门踏板的谷歌无人驾驶汽车在道路上行驶，而在其他地区，具有部分自动驾驶特征（如自适应巡航、自主泊车）的汽车已经量产。
提醒：无人驾驶汽车（driverless car）在不同国家、不同企业有不同的名称，大多数的时候被称为自动驾驶汽车（autonomous car或self-driving），在英国被称为机器人汽车（robotic car），在我国通常称为无人驾驶汽车[2]。麦肯锡则将自动驾驶车辆（autonomous vehicle）定义为：在减少甚至没有人类干预的情况下运行的车辆[3]。这一定义与美国高速公路安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA）的分类基本一致。该分类系统将自动驾驶汽车分为五个层级[4]。
源节选
无人驾驶汽车向我们驶来
这节在解决什么：无人驾驶汽车（driverless car）在不同国家、不同企业有不同的名称，大多数的时候被称为自动驾驶汽车（autonomous car或self-driving），在英国被称为机器人汽车（robotic car），在我国通常称为无人驾驶汽车[2]。麦肯锡则将自动驾驶车辆（autonomous vehicle）定义为：在减少甚至没有人类干预的情况下运行的车辆[3]。这一定义与美国高速公路安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA）的分类基本一致。该分类系统将自动驾驶汽车分为五个层级[4]。
怎么迁移到自己的系统：0级——非自动化（No-Automation）。驾驶员在任何时间都完全独立地操控刹车、方向盘、油门和动力等汽车的主要控制功能。
提醒：1级——特定功能自动化（Function-Specific Automation）。这一级别的自动化具备一个或多个特定的自动控制功能。包括电子稳定控制或预充电刹车，也就是车辆在刹车时自动提供协助，让驾驶员重新获得对车辆的控制或者让车辆更快地停下来。
源节选
无人驾驶汽车是如何行驶的
这节在解决什么：无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物[8]。简单地讲，无人驾驶汽车的工作原理就是通过车载设备（各种传感器）收集实时路况、交通信号、汽车工作状况等数据，辅之以高精度地图和GPS地理位置数据，通过信息处理中心进行高速运算和决策从而快速做出反应，实现车辆的自动行驶。除传统汽车的车体部分外，无人驾驶汽车还包括环境探测、自动决策、控制响应等技术。环境探测技术是无人驾驶汽车行驶的前提，由激光发射扫描器、毫米波雷达、超声波雷达、车道保持系统、激光测距系统、红外摄像头、立体视觉、GPS/惯性导航系统、车轮角度编码器等一系列传感器组成，高精度地图、GPS地理位置数据及其他智能交通基础设施是重要的支撑，智能决策和控制技术集成了人工智能、车联网等先进技术，是无人驾驶汽车的核心部分。
怎么迁移到自己的系统：无人驾驶汽车之所以能够在无人干预的情况下行驶，就在于它能够高度模仿人类的驾驶行为。人类在驾驶汽车时，涉及眼、脑、手、脚的配合。谷歌公司认为，无人驾驶汽车也像人类驾驶员一样，需要不断地回答涉及人体四个部位的问题，解决了有关这四个部位的问题也就实现了汽车的无人驾驶[9]。
提醒：我在哪里？无人驾驶汽车通过处理地图和GPS等传感器信息来判断它所处的位置。相对于通常我们使用的GPS导航系统，无人驾驶汽车对GPS的定位精度、抗干扰性的要求更高，既要求GPS系统不间断地对车辆进行定位，同时也要求定位误差不超过一个车道宽度。
源节选
梦想变为现实的旅程
这节在解决什么：对于无人驾驶汽车的研究具有很长的历史，可以说汽车发明之后的近百年来，人类一直在追求汽车的无人驾驶梦。历史上的第一辆无人驾驶汽车诞生于1925年8月，美国陆军的电子工程师Francis P. Houdina（弗朗西斯·胡迪纳）坐在车里，用无线电波来操控前方汽车的方向盘、离合器、制动器等部件，实现无人化行驶。1956年，美国通用汽车公司正式对外展出世界第一辆装配汽车安全及自动导航系统的FirebirdII概念车。1977年，日本筑波工程研究实验室开发出基于摄像头监测前方标记或导航信息的自动驾驶汽车。1983年，美国国防部先进研究项目局（DARPA）支持卡内基·梅隆大学、斯坦福大学和麻省理工大学开展“陆地自动巡航（ALV）”计划，其目的是让汽车通过摄像头检测地形，通过计算机系统计算行驶路线。德国慕尼黑联邦国防军大学的航空航天教授Ernst Dickmanns在欧洲道路环境与安全（EUREKA）项目的资助下研发出多辆自动驾驶汽车原型，并于1994年以一辆配装摄像头及其他多种传感器的奔驰S500轿车在普通交通环境下成功地自动行驶了1000多千米[12]。1997年，无人驾驶汽车在加州的一条公路上进行了展示；20世纪90年代末，一辆由电脑代替人类驾驶的汽车在德国城市街道上进行测试；2004年，美国国防部先进研究项目局成功地让无人驾驶汽车穿越了Mojave（莫哈维）沙漠；2007年，6辆无人驾驶汽车通过美国国防部高级研究计划局“城市挑战”计划，在道路上完全按照交通规则与其他车辆一起行驶；法国在21世纪初研发出由电脑控制的自动驾驶汽车。
怎么迁移到自己的系统：2010年，谷歌无人驾驶汽车上路测试将无人驾驶推向公众的视野。谷歌无人驾驶汽车项目最早由Sebastian Thrun（塞巴斯蒂安·特伦）领导，他是斯坦福大学人工智能实验室的前主任和谷歌街景的共同发明者。在斯坦福时，Thrun的团队设计了斯坦利机器人汽车，赢得2005年美国国防部高级研究计划局举办的第二届“大挑战”（Grand Challenge）大赛冠军和来自美国国防部的200万美元资助。
提醒：谷歌的领跑引发了无人驾驶汽车的热潮[13]。各国政府视无人驾驶汽车为未来产业发展的方向，在法律、政策、资金等方面给予大力支持。2010年，德国柏林自由大学推出名为“德国制造”的无人驾驶汽车试验性车型；2013年，英国政府拨款150万英镑在伦敦北部小城米尔顿·凯恩斯进行别称为“豆荚”的无人自动驾驶汽车实地试验；2013年，美国密歇根大学批准一项600万美元的“安全驾驶”项目，计划在2021年向该校所在地的安娜堡市交付无人驾驶汽车车队[14]。据2016年1月的报道，美国总统奥巴马提议国会批准在未来10年拨款40亿美元以加快无人驾驶汽车的研发。
源节选
社会效益与产业影响
这节在解决什么：无人驾驶汽车由传感器、计算机和互联网共同操控，不但能将驾驶员完全解放出来，而且在降低交通事故率、提高交通效率、减少能源消耗和温室气体排放方面都将产生巨大的社会效益。
怎么迁移到自己的系统：降低交通事故率。据统计，大多数（70%~90%）的交通事故是由驾驶员的错误造成的[20]。无人驾驶汽车在对周围环境的监控、反应与快速响应能力方面通常都优于驾驶员，而且不存在疲劳驾驶、酒驾等问题。如果无人驾驶汽车普及后形成网络，相近区域的无人驾驶汽车还可以相互传输距离、速度、动作等各种信息。因此，无人驾驶有望大幅度加强交通安全，减少交通事故，从而减少伤亡和财产损失。谷歌公司无人驾驶汽车首席开发人员Sebastian Thrun认为，谷歌无人驾驶汽车能使交通事故减少90%[21]。
提醒：提高交通效率。由于无人驾驶汽车的安全性更高，而且取消了传统汽车的方向盘、刹车、油门等部件，可以将汽车尺寸做得更小，从而节约其对道路空间的占用。无人驾驶汽车彼此间联网通信，一辆汽车加速或减速时，周围的其他车辆都会知道，因此可以缩小车辆间的安全距离，同样的公路可以容纳下更多的车辆。通过统一的调控和科学的线路规划，无人驾驶汽车能够优化行驶路线，减少日常消耗在拥堵马路上的时间。无人驾驶汽车还会减少对停车场的需求，在乘客需要时可以随叫随到，因此可以节约大量停车场占地。
源节选
成本、法律及道德挑战
这节在解决什么：尽管无人驾驶汽车发展迅速，前景美好，但仍然存在多方面的制约因素。
怎么迁移到自己的系统：无人驾驶汽车要利用车载传感器用于车联网感知车辆周围环境，并将数据传输给电脑由其迅速做出反应，控制车辆的转向和速度，从而使车辆安全、可靠地行驶[28]。虽然计算机、人工智能的运算能力远超过人脑，但这些技术的发展还远谈不上完美。例如，强光照射、积雪等恶劣行驶环境会对环境感知系统带来影响；在一些物体的识别（如水洼和深坑）、感知复杂的人类手势信号等方面与人类仍有差距[29]。在由传统汽车向无人驾驶汽车过渡的时期，如何解决两种汽车混行的问题也是一个巨大的挑战。由于无人驾驶汽车依赖于高速、安全的信息传输网络，这就可能使黑客入侵导致车辆被远程控制；无人驾驶会产生大量关于用户行踪、出行习惯、位置、使用车载娱乐服务等数据并存储在汽车制造商、无人驾驶系统供应商、卫星导航服务商等处，这些涉及用户隐私的数据存在泄露的风险。此外，当前的无人驾驶技术仍处于研发阶段、尚未大规模量产，各种传感器和控制系统的成本很高。例如，谷歌无人驾驶汽车的成本超过30万美元，甚至高于豪华跑车的价格，如此高昂的价格很难进入大众消费市场（见表5-1）。
提醒：表5-1 谷歌无人驾驶汽车成本表
