一、前言
对于广大数码科技爱好者朋友来说,对于“兼容性”、“可靠性”、“稳定性”和“安全性”等词汇肯定耳熟能详,这些词汇的字面意思非常简单明了,所以也非常好理解。
但是,最近两年很多朋友在阅读与自动驾驶领域相关内容时,可能经常会碰到一个新词叫“鲁棒性”,请参阅下图。这个词的字面意思很不直观,不太好理解,甚至有一小部分朋友可能会认为“鲁棒性”这个词是作者打字输入时出现的手误。
这种认知是非常错误的,“手误”打错字更是不存在的,在自动驾驶领域,“鲁棒性”是一个非常严肃的术语,下面小编将简要地介绍、科普一下什么是“鲁棒性”。
二、“鲁棒性”一词的来源
“鲁棒性”这个词不好理解的主要原因是它的字面意思令人不知所云,无法通过字面意思揣测它的真实含义,所以才会产生困惑。
“鲁棒性”一词是由英文单词“Robustness”音译过来的,其词根“Robust”的中文含义是:强健的、坚固的、强劲的、耐用的、结实的、强壮的、坚定的和富有活力的,请参阅下图。
而“Robustness”一词,没有内涵和外延与之完全匹配对应的中文词汇,因此根据英文发音音译为“鲁棒性”,它相当于是强健性、坚固性、耐用性、结实性、强壮性、坚定性等词汇的集合统称。
综上所述,对于“鲁棒性”一词大家可以这样浅显的理解,但是,在自动驾驶领域“鲁棒性”一词有特殊的含义。
三、自动驾驶领域的鲁棒性
在自动驾驶领域,鲁棒性是特指系统在面对复杂、动态和不确定的环境时,能够保持其功能正常并有效应对各种挑战的能力。
在现实中,搭载自动驾驶技术的汽车往往都不会在最理想的环境下运行,因此,鲁棒性不仅仅是指系统本身在面对预料中的变化时的稳定性,还包括其在极端情况下的表现,如感知误差、传感器故障、天气变化、复杂交通场景等运行环境下的表现。
因此,自动驾驶系统的“鲁棒性”是实现安全、高效和可靠自动驾驶的重要保证和衡量指标。
四、鲁棒性的定义
鲁棒性来源于控制理论,最初是用来描述系统对干扰、噪声或系统不确定性等影响的抵抗能力,在自动驾驶领域,鲁棒性通常包括以下几个方面:
1、对环境不确定性的鲁棒性
自动驾驶系统需要能应对现实世界中多变的环境条件,包括天气、光照、路况变化和其它交通参与者(其它汽车和行人)等,自动驾驶系统必须能在复杂、多变的环境中做出准确决策。
2、对传感器失效和故障的鲁棒性
自动驾驶技术通常依赖于多种传感器(如激光雷达、摄像头、雷达等)来感知周围环境,但是在现实中,这些传感器可能不会在任何时候都会按预设的、在最理想的条件下运行。
比如可能会碰到大雨、雪天或雾霾等恶劣天气,摄像头碰到低光照或强烈背光的情况等等,在这些情况下,传感器所获得的信息无法保证完整性和高可靠性。
这就要求自动驾驶系统能在多个传感器之间进行融合,当部分传感器出现被某些因素意外干扰,发生故障或性能下降时,系统需要能够自我诊断并保证继续安全运行,甚至在部分传感器失效时也能维持基本的自动驾驶能力。
3、对不确定输入的鲁棒性
自动驾驶系统用于分析、决策的信息通常来源于各种传感器所收集的数据,但是这些数据也可能会受到各种噪声和干扰,甚至出现丢失。鲁棒性要求系统能够有效处理这些不完全或不准确的信息,确保驾驶决策的正确性。
4、对模型和算法误差的鲁棒性
自动驾驶的决策系统通常基于深度学习、机器学习等算法,而这些算法并非完美无缺。当算法出现误差或者未能完全适应某些情境时,鲁棒性要求系统能够继续运行并减少潜在风险。
五、自动驾驶系统鲁棒性的实际意义
自动驾驶系统的最重要目标是保证乘客、行人以及其他交通参与者的安全,高鲁棒性是实现这一目标的基础。
只有在具有足够鲁棒性的系统才能在实际使用中表现出高可靠性,尤其是在极端条件下,如天气恶劣、传感器故障或其他不可预见的情况。系统能够继续正常运作,不会轻易出现功能丧失或错误判断,从而提高可靠性和安全性。
六、结论
综上所述,自动驾驶领域的鲁棒性是一个非常重要的概念,主要作用是确保汽车能够在各种复杂、不确定的环境下仍然可以高可靠性地运行,关乎自动驾驶系统的安全性、稳定性和可靠性,因此,目前各种智能驾驶研究方案和汽车厂商都在不遗余力地提升自动驾驶系统的鲁棒性。
平心而论,提升鲁棒性的难度较大,因为需要面对复杂多变的交通环境、数据质量和准确性以及法律法规和伦理等多方面的挑战。不过总体来说,在未来随着技术的不断进步和法律法规的完善,自动驾驶领域的鲁棒性肯定会得到进一步提升,自动驾驶的综合体验会更好,这是不可逆转的大趋势。