麻省理工學(xué)院：探索提高自動(dòng)駕駛汽車(chē)安全性和可靠性的新方法
一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)主管有可能減少部署自動(dòng)駕駛汽車(chē)的障礙。
當(dāng)我們想到開(kāi)車(chē)上路時(shí)，我們首先想到的可能不是其他司機(jī)特別安全或小心——但人類(lèi)司機(jī)比人們想象的更可靠。在美國(guó)，每發(fā)生一起致命的車(chē)禍，機(jī)動(dòng)車(chē)就會(huì)在道路上行駛一億英里。
人類(lèi)的可靠性在自動(dòng)駕駛汽車(chē)如何集成到交通系統(tǒng)中也起著重要作用，尤其是在安全考慮方面。人類(lèi)駕駛員在快速?zèng)Q策和感知復(fù)雜環(huán)境的能力方面繼續(xù)超越自動(dòng)駕駛汽車(chē)：眾所周知，自動(dòng)駕駛汽車(chē)在看似常見(jiàn)的任務(wù)中掙扎，例如上下匝道，或在面對(duì)迎面而來(lái)的交通時(shí)左轉(zhuǎn)。盡管存在這些巨大的挑戰(zhàn)，但未來(lái)?yè)肀ё詣?dòng)駕駛汽車(chē)可能會(huì)產(chǎn)生巨大的好處，比如清理?yè)頂D的高速公路;提高非駕駛員的自由度和流動(dòng)性;提高駕駛效率，這是應(yīng)對(duì)氣候變化的重要組成部分。
麻省理工學(xué)院工程師Cathy Wu設(shè)想了自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以部署現(xiàn)有缺點(diǎn)的方法，而不會(huì)降低安全性。“我開(kāi)始更多地考慮瓶頸。很明顯，部署自動(dòng)駕駛汽車(chē)的主要障礙是安全性和可靠性，“吳說(shuō)。
前進(jìn)的一條道路可能是引入混合系統(tǒng)，其中自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以自行處理更簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，例如在高速公路上巡航，同時(shí)將更復(fù)雜的操作轉(zhuǎn)移給遠(yuǎn)程操作員。吳是信息和決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（LIDS）的成員，Gilbert W. Winslow土木與環(huán)境工程助理教授（CEE）和麻省理工學(xué)院數(shù)據(jù)，系統(tǒng)和社會(huì)研究所（IDSS）的成員，他將這種方法比作地面空中交通管制員指揮商用飛機(jī)。
在12月<>日發(fā)表在IEEE Transactions on Robotics上的一篇論文中，Wu和合著者Cameron Hickert和Sirui Li（都是LIDS的研究生）介紹了一個(gè)框架，該框架介紹了如何擴(kuò)展遠(yuǎn)程人工監(jiān)督以使混合系統(tǒng)高效而不影響乘客安全。他們指出，如果自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠在道路上相互協(xié)調(diào)，它們可以減少人類(lèi)需要干預(yù)的時(shí)刻。
人與汽車(chē)：找到恰到好處的平衡點(diǎn)
對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，Wu，Hickert和Li試圖解決自動(dòng)駕駛汽車(chē)通常難以完成的操作。他們決定專(zhuān)注于合并，特別是當(dāng)車(chē)輛使用匝道進(jìn)入高速公路時(shí)。在現(xiàn)實(shí)生活中，合并的汽車(chē)必須加速或減速，以避免撞上已經(jīng)在路上的汽車(chē)。在這種情況下，如果自動(dòng)駕駛汽車(chē)即將并入交通，遠(yuǎn)程人工主管可以暫時(shí)控制車(chē)輛以確保安全合并。為了評(píng)估這種系統(tǒng)的效率，特別是在保證安全的同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)指定了每個(gè)人類(lèi)主管在一次合并上預(yù)計(jì)花費(fèi)的長(zhǎng)時(shí)間。他們有興趣了解少數(shù)遠(yuǎn)程人類(lèi)主管是否可以成功管理更大的自動(dòng)駕駛汽車(chē)組，以及在多大程度上可以提高這種人車(chē)比例，同時(shí)仍然安全地覆蓋每次合并。
隨著越來(lái)越多的自動(dòng)駕駛汽車(chē)投入使用，人們可能會(huì)認(rèn)為需要更多的遠(yuǎn)程監(jiān)控器。但在自動(dòng)駕駛汽車(chē)相互協(xié)調(diào)的情況下，研究小組發(fā)現(xiàn)汽車(chē)可以顯著減少人類(lèi)需要介入的次數(shù)。例如，已經(jīng)在高速公路上的協(xié)調(diào)自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以調(diào)整其速度，為合并的汽車(chē)騰出空間，從而完全消除危險(xiǎn)的合并情況。
該團(tuán)隊(duì)在兩個(gè)定理中證實(shí)了安全擴(kuò)展遠(yuǎn)程監(jiān)督的潛力。首先，使用一種稱為排隊(duì)理論的數(shù)學(xué)框架，研究人員制定了一個(gè)表達(dá)式來(lái)捕獲給定數(shù)量的主管未能處理來(lái)自多輛車(chē)的所有合并的概率。通過(guò)這種方式，研究人員能夠評(píng)估需要多少遠(yuǎn)程監(jiān)控器才能覆蓋每個(gè)潛在的合并沖突，具體取決于使用的自動(dòng)駕駛汽車(chē)的數(shù)量。研究人員推導(dǎo)出了第二個(gè)定理，以量化合作自動(dòng)駕駛汽車(chē)對(duì)周?chē)煌ǖ挠绊懀蕴岣呖煽啃裕詭椭噲D合并的汽車(chē)。
當(dāng)該團(tuán)隊(duì)模擬一個(gè)場(chǎng)景時(shí)，道路上30%的汽車(chē)是合作自動(dòng)駕駛汽車(chē)，他們估計(jì)每47輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)中就有一名人類(lèi)主管可以覆蓋99.9999%的合并案例。但這種覆蓋率降至99%以下，這是一個(gè)不可接受的范圍，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)不相互合作的情況下。
“如果車(chē)輛要協(xié)調(diào)并基本上避免了監(jiān)管的需要，這實(shí)際上是提高可靠性的方法，”吳說(shuō)。
駛向未來(lái)
該團(tuán)隊(duì)決定專(zhuān)注于合并，不僅因?yàn)檫@對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，還因?yàn)樗且豁?xiàng)定義明確的任務(wù)，與一個(gè)不那么令人生畏的場(chǎng)景相關(guān)：在高速公路上行駛。在美國(guó)行駛的總里程中約有一半發(fā)生在州際公路和其他高速公路上。由于高速公路允許比城市道路更高的速度，吳說(shuō)，“如果你能完全自動(dòng)化高速公路駕駛......你給了人們大約三分之一的駕駛時(shí)間。
如果自動(dòng)駕駛汽車(chē)在大多數(shù)高速公路駕駛中不受監(jiān)督地巡航變得可行，那么安全導(dǎo)航復(fù)雜或意外時(shí)刻的挑戰(zhàn)仍然存在。例如，“你需要能夠處理高速公路駕駛的起點(diǎn)和終點(diǎn)，”吳說(shuō)。您還需要能夠管理乘客分區(qū)或入睡的時(shí)間，使他們無(wú)法在需要時(shí)快速接管控制權(quán)。但是，如果遠(yuǎn)程人類(lèi)主管可以在關(guān)鍵時(shí)刻引導(dǎo)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，乘客可能永遠(yuǎn)不必觸摸方向盤(pán)。除了合并，高速公路上的其他具有挑戰(zhàn)性的情況包括改變車(chē)道和在道路上超車(chē)較慢的汽車(chē)。
雖然遠(yuǎn)程監(jiān)控和協(xié)調(diào)自動(dòng)駕駛汽車(chē)是高速運(yùn)行的假設(shè)，目前還沒(méi)有使用，但吳希望思考這些話題可以鼓勵(lì)該領(lǐng)域的增長(zhǎng)。
“這讓我們對(duì)自動(dòng)駕駛體驗(yàn)更加有信心，”吳說(shuō)。“我認(rèn)為我們需要對(duì)'自動(dòng)駕駛汽車(chē)'的含義更具創(chuàng)造性。我們希望安全地回饋人們的時(shí)間。我們想要好處，我們并不嚴(yán)格想要自動(dòng)駕駛的東西。
