网易logo

AI研究院 | 自动驾驶汽车必须用激光雷达?特斯拉成少数派

subtitle AI研究院04-15 09:34 跟贴 28 条

  编者按:《AI研究院》由网易智能频道发起,网易杭州研究院等机构共同参与打造,每周五篇,专注AI行业研究与深度分析,并提供技术应用交流。转载请联系我们获得授权,公号smartman163。

  【网易智能讯4月15日消息】激光雷达是自动驾驶汽车的秘密武器吗?在本篇文章中我将揭晓激光雷达的定义,以及两个不同派别的观点,其中一方相信激光雷达是自动驾驶汽车的必需品,另一方则认为激光雷达不是必须的,而且成本又太高。

  除了介绍激光雷达所采用的技术以及它的应用之外,我还会带你走进激光雷达更加精彩的世界,例如谷歌Waymo和优步的官司就证明了这一点。

  另外我还会介绍一下最近的自动驾驶汽车制造商排名,由于特斯拉CEO埃隆·马斯克不重视激光雷达,特斯拉被排在了第12位,低于大多数人的预期。你可以在这篇文章中充分领略激光雷达的魅力。

  你见过谷歌自动驾驶汽车的照片吗?如果见过,你有注意到车顶部那个看起来像警示灯的“帽子”吗,就像消防车或者救护车顶部的那种。大多数人认为,这个警示灯可以用来提醒周围其他司机自动驾驶汽车的存在。看起来就像是汽车上贴的警告标志:新手驾驶。它仿佛在说:小心,快绕道,新司机就在你周围!

  不过,对于谷歌自动驾驶汽车而言,上述判断是错误的。相反,这个警示灯是为自动驾驶汽车自身而准备的。它可以为自动驾驶汽车提供传感能力,发射出激光光束,接收反馈,最终帮助系统识别出附近的物体。它被称为“激光雷达”,是大多数自动驾驶汽车的基本传感装置。设计人员特意将其放置在车顶部,以便它能够更好地发挥作用。

  激光雷达最初被称为光和雷达的混合体,后来被命名为激光雷达,但也有人称其为光成像探测工具。在英语中它有好几种拼写方式,比如LIDAR、Lidar、LiDAR、LADAR等。但是不管它叫什么名字,它始终都是一种传感装置,它的工作原理是发出一束激光再发射回来,并确定自己与识别到的物体之间的距离。

  它可以说是一个距离探测器。这种范围探测器可以用来创建自动驾驶汽车周围环境的三维地图。激光束可以360度旋转,从而探测到附近物体的距离。然后,系统就可以对此进行重建,并绘制出周围环境地图。比如说,此刻车右边有一个很大的“站立物体”,左边有一个“蹲着的物体”。把这些零碎的识别成果拼在一起,系统就会发现右边的物体是电线杆,而左边的是消防栓。

  一旦系统成功识别出来,它就可以调动更高级的逻辑“思维”,意识到自己应该避免撞上电线杆和消防栓。它能识别出这些物体的位置,从而帮助自动驾驶汽车采取规避策略,避免发生撞车事故。更现代的自动驾驶汽车使用的是旋转镜,而不是激光旋转。这可以加速探测范围,同时也能同时收集更多的数据。

  激光雷达目前有单镜头和多镜头两种,前者造价更低,也更容易进行数据处理,而后者则较为昂贵,同时需要更大的数据库。对于这些收集到的数据进行算法处理,这个工作量是相当巨大的。你要做很多事情:获取数据,降噪,改善失真,利用特征提取来确定物体轮廓,处理几何面和来自物体的反射,等等。

  实际上自上世纪60年代以来,激光雷达就一直存在了。这对于自动驾驶汽车行业的很多人来说是一个意外,他们似乎认为激光雷达技术是为自动驾驶汽车而发明的。不是这样的。其实激光雷达的应用非常广泛,在航空领域也有大量涉及。同时还被用于陆地上的一些领域,比如考古学和农业等。激光雷达技术是一种经历过考验的、货真价实的技术。

  不过,话虽如此,它也依然在不断发展中。接下来让我们来讨论一下激光雷达技术的发展。

  它的其中一项进步是,作为传感设备,成本却越来越低。早期应用在自动驾驶汽车上的激光雷达,价格通常在10万美元左右,比如谷歌自动驾驶汽车上使用的那款。他们使用的是美国威力登(Velodyne)的老款激光雷达,威力登是一家激光雷达供应商,当年使用的型号是HDL-64E。

  可以想象,如果一辆自动驾驶汽车的传感器需要10万美元成本,那么自动驾驶汽车就无法普及。因为这样一来,再加上其他传感设备和专用软件等,自动驾驶汽车的成本将达到数十万美元。只有非常富有的人才买得起这么一辆车。此外,从汽车制造商的角度来看,他们的市场也变得非常小。而自动驾驶汽车的终极目标是面向大众。目前美国约有2.5亿辆汽车,全球约有10亿辆汽车。汽车制造商的目标是,最终可以用自动驾驶汽车取代所有的汽车。这是一个很大的市场。

  正篇开始!

  激光雷达的另一项发展是,它的速度和功能都在变得越来越好。如果激光雷达被看作自动驾驶汽车的指导工具,那么我们对它的速度要求将会非常高。如果一辆汽车以每小时80英里的速度行驶,那么你就需要有一个传感装置,它能够实时、准确地捕捉物体、探测距离,这样一来自动驾驶汽车上配置的人工智能就能清楚掌握周围动向。

  每过一秒,你的车就会向前移动大约120英尺。仔细想一下这个速度。在一秒钟内,你的车会向前移动100英尺。在车辆向前行驶时,它需要迅速确定前后左右的物体。同时还需要记住,自动驾驶汽车周围的物体并不一定都是静止的,因此你需要使用激光雷达来探测到移动中的物体。因此,激光雷达探测目标物体的速度至关重要,否则这辆自动驾驶汽车就相当于对周围的一切“视而不见”,这是很可怕的。

  假设激光雷达忽然暂停工作了,这种感觉就像是你正在开车时忽然闭上了眼睛,或者不看车辆前方、看窗外。这种片刻的疏忽可能会导致你的车撞上其他人,或者跌进水沟里。

  但是激光雷达有一个缺点是对于近距离物体的探测表现不佳,因此谷歌甚至将传统的雷达黑匣子安装在自动驾驶汽车的前后部,以提升探测的准确度。激光雷达也可能被自动驾驶汽车车顶的物体遮挡住,因此如果你要在车上安装滑雪架之类的东西,需确保不要遮蔽激光雷达的视野。

  空气中的水分也容易导致激光雷达失灵。如果有雨、雪或雾,就可能会导致激光反射异常,从而失去对物体的清晰反射和探测。而新版本的激光雷达正在逐步解决这一问题。处理数据的速度也在加快。

  一些人认为,传统的硅芯片无法快速处理范围较大的探测数据。研究人员和新兴的高科技公司正在研究是否可以采用氮化镓晶体管,它的速度可能比硅芯片要快。

  价格也是一个需要考虑的因素,如果你在技术上得到了较快的进步,但成本却上升了,那么你就只能降低技术的发展速度。事实上,激光雷达的成本已经降到了几百美元左右,但它们的速度较慢,而且往往分辨率较低,几乎没人认为这样的技术能够真正用于自动驾驶汽车的实地场景中。

  在文章的上半部分,我介绍了激光雷达的基本原理以及它在自动驾驶汽车中的应用,那么接下来将进入故事的高潮。

  你可能会以为,所有人都认可激光雷达在自动驾驶汽车领域的必要性。它通常和摄像头或其他传感设备结合使用,例如传统雷达。你可以把这比作人类,人类可以调动眼睛、耳朵等多种感官来驾驶汽车。自动驾驶汽车将来自众多传感器的数据融合在一起,绘制出周围环境的地图,然后人工智能就能判断出下一步该做什么。事实上这些并不是所有人都认可的。

  接下来我将告诉你谁没有使用激光雷达,答案是非常震惊的。准备好了吗?我要揭晓答案了。

  没有使用激光雷达的是特斯拉。而且,特斯拉似乎对激光雷达毫无兴趣。根据埃隆·马斯克的说法,他不相信激光雷达是自动驾驶汽车的必需品。

  他对激光雷达的评论既招致了一部分人的批评,也受到了一部分人的肯定。那些肯定他观点的人认为,激光雷达具有误导性,我们不需要它来指导自动驾驶汽车。他们认为可以使用其他传感设备,没必要使用激光雷达。照他们的说法,为什么要为一个不需要的东西而绞尽脑汁呢?不仅不需要,还会增加自动驾驶汽车的成本。

  而其他自动驾驶汽车制造商几乎都认可激光雷达的必要性。没错,在激光雷达的议题上,特斯拉是非常孤立的。

  需要注意的是,埃隆·马斯克没有说激光雷达是糟糕的或者错误的。他相信激光雷达适用于其他类型的应用,比如他的宇宙飞船。他只是认为自动驾驶汽车不需要激光雷达。态度激进的人认为,埃隆·马斯克此举只是不想为现有的特斯拉汽车装上激光雷达,因为成本太高。他可能会声称,他们一开始就没有使用过激光雷达,所以现在也不需要。

  如今特斯拉的自动驾驶汽车研发已经进行了很长时间,现在再去配备激光雷达的成本是很高的,而且会凸显他此前没有使用激光雷达这一“失误”。

  最近的一项自动驾驶汽车制造商的排名甚至将特斯拉排在了第12位,主要原因是它不使用激光雷达。激光雷达支持派对这一排名结果喜闻乐见,并对埃隆·马斯克嗤之以鼻。而激光雷达反对派则认为,这一排名是由支持派操控的,因而结果并不公平。

  举个例子,你现在要对棒球击球手进行排名,你的立场是认为铝球棒比木棒更好,而且这个排名是基于球棒类型,那么在排名公布之后很显然会有一部分人对此产生敌意。

  然而,使用哪只球棒真的那么重要吗?击球手的排名难道不是应该基于他们的击球表现吗?有些人认为,用不用激光雷达是一个影响排名的因素,而这个因素应该被排除,这与上述提到的击球手排名的例子逻辑一致。

  那么,激光雷达有多重要?你可能会对我之前写的人工智能的专栏文章有些印象,在那篇文章中我提到了谷歌Waymo和优步的官司。在那次诉讼中,谷歌声称,它的自动驾驶高管离职后成立了一家自动驾驶卡车公司Otto,这家公司随后被优步收购。谷歌指控这位前高管在离职前下载了谷歌的大量文件。这些文件据称是关于激光雷达的。

  谷歌正在进行激光雷达的专利研究,并试图推进这一技术。我此前提到过,这是谷歌自动驾驶汽车战略中一个非常关键的因素。

  最近,优步在法庭上否认他们曾使用谷歌的文件。优步似乎是在宣称,他们只能找到一份可能是从谷歌拿走的文件,而不是谷歌所说的14000份。优步还表示,谷歌的研究是关于单镜头激光雷达的,而优步正在推进多镜头激光雷达的研发,因此,即使谷歌有这项技术,优步也没有试图窃取他们的技术。

  在这场官司中,优步还使用了“经典策略”,即用其他因素来搅乱事件,以“证实对方的诉讼毫无根据”。但是到目前为止,法官似乎并没有对优步的解释买账,优步还需要更多的证明。

  在这篇文章中我想说的重点是,激光雷达是某些自动驾驶汽车制造商的秘密武器。事实上,几乎所有的自动驾驶汽车制造商都是如此。

  激光雷达的潜力是巨大的,如果自动驾驶汽车的优势在于激光雷达,那么这个技术就是必备的,最终会应用在全美2.5亿辆汽车、甚至全球10亿辆汽车上。对于那些想要获利的投资者来说,很多人都在投资激光雷达制造商。

  不过,这仍然是一个赌注。因为如果特斯拉是对的,即我们真的不需要在自动驾驶汽车上安装激光雷达,那么最终可能会导致自动驾驶汽车的成本被尽可能压低,而且可能会因为成本因素而彻底放弃激光雷达。

  这让人回想起上世纪80年代,当时有一场著名的Beta和VHS“世界大战”。押注VHS的人赢了,而Beta派则输个精光。

  那么在投资激光雷达制造商时,是否应该考虑运用股票投资组合的避险思维?这将由你自己作出决定,在五到十年后答案自会揭晓。

  【文 | Lance B. Eliot,AI Trends的人工智能专家和专栏作者,来源/AI Trends翻译/机器小易 审校/小ka】

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
热门跟贴
打开网易新闻,查看更多跟贴
大家都在看