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这是一次关键机会,中国获得世界一流技术大国的地位恐怕不是天方夜谭!

2017-12-05 12:55     军事     来自:瞭望智库



12月2日上午,4台“阿尔法巴智能驾驶公交系统”的深圳巴士集团公交车在福田保税区首发试运行。这是全球首次在开放道路上进行的智能驾驶公交试运行。



那么,究竟什么是无人驾驶技术?中国有哪些策略来帮助本国产业取得领先优势?又将面临怎样的挑战和机遇?


库叔刊登一篇之前发表过的文章,为各位库友解答上述问题。


文︱王强 瞭望智库特约科技观察员

本文首发于2016年12月24日,为瞭望智库特约文章,如需转载请在文前注明来源瞭望智库(zhczyj)及作者信息,否则将严格追究法律责任。


早在2016年9月18日,美国总统奥巴马在《匹兹堡邮报》亲自撰文,呼吁美国尽快发展无人驾驶技术。两周后,白宫年度前沿技术会议在匹兹堡召开,本次会议的重要主题为“在无人驾驶产业保持美国科技业领先优势,防止中国赶超”。


很多与会专家认为,美国在高科技领域的霸主地位正在面临来自中国的严峻挑战,而无人驾驶技术正是美国受到威胁最大的“关键局”。


就在美国人商讨对策的同时,2016年10月底中国发布了第一份关于无人驾驶技术的全面技术发展路线图。路线图预计中国将在2025-2030年在国内全面普及无人驾驶车辆,这一目标甚至比欧美发达国家现有的计划更为激进。


可以预测的是,无人驾驶技术已经成为中国未来20年高科技领域的重点攻关项目,极有可能使中国一举在科技产业获得领跑地位,帮助国家实现产业升级大业。


除中美外,日德等传统汽车业强国也已经在多个层面上开始了无人驾驶技术的发展,这一新兴产业尚处于襁褓之中就已经成为世界强国针锋对决的前沿阵地。


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无人驾驶还在“初级阶段”



 

顾名思义,“无人驾驶技术”就是实现车辆无需人工操作的自动行驶。早在数十年前就有人预言未来的车辆将不需要司机控制方向盘,只需乘客给出目的地的指令就能自动驶向目标,且保证极高的安全性能。


如今,虽然各国和不同企业在无人驾驶技术的发展路线上有所区别,但对这一技术的终极目标的定义基本上是一致的。


然而,车辆从人工驾驶到自动驾驶的变革很难一蹴而就。因为实现车辆的完全自动行驶之前,产业界需要先推广不同级别的辅助驾驶技术来实现平稳过渡,而这些辅助驾驶技术又分成多个级别——从简单的自动刹车到复杂的高速公路区间自动导航。


比如2016年,美国电动汽车明星企业特斯拉就在自己销售的多款电动车型上提供了非常初级的辅助驾驶功能,使汽车可以在公路巡航时达到一定程度的自主控制。


在实验室,无人驾驶汽车的发展则要比量产车型快上许多。以谷歌为代表,多家科技巨头与传统汽车公司的无人驾驶测试车辆都实现了上路测试,其中谷歌的测试车已经行驶了几年,行程数万公里,发生的事故则屈指可数。


虽然目前实验型的无人驾驶汽车可以做到良好路况和天气环境中很高的可靠性,但面对复杂路况依旧力不从心,且基本无法在雨雪天气自主运行。


总的来说,无人驾驶技术现在仍然处于初期发展阶段,还有很多关键技术瓶颈未被克服,距离真正的实用化完全自动驾驶还比较遥远。那么,为什么各国都对这一不成熟的领域如此重视,无人驾驶产业又为何对中国的高科技产业升级意义重大呢?


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无人驾驶为何如此重要?



 

要解答上面的问题,我们首先要了解公路全面普及无人驾驶汽车需要克服多少技术障碍、建设怎样的基础设施,并会为社会带来怎样的效益产出这几个问题。


首先,机器要代替大自然的杰出作品——人类,来自主引导车辆的前进是一件非常困难的工作。无人驾驶汽车必须装备复杂的传感器系统来感知周围数百米路段内的信息,对这些信息进行实时处理,并结合乘客预先设定的目标指令来对车辆进行操控。


第一个难关就是收集信息的传感器。从当前的技术条件来看,人们很难做到完全靠汽车自身的传感器实现复杂气候条件下的可靠信息收集——典型例子就是,即便配备昂贵先进的激光+毫米波+红外雷达阵列,雨雪天气中车辆依旧可能变成“近视眼”,对数十米外的物体无法做到有效识别。


研发先进传感器的难度甚至不亚于发展先进战机的高性能雷达,事实上今天无人驾驶汽车的很多传感器技术都是来自于军工行业。如果能实现全天候都有高性能和高可靠性的传感器系统,其用途将远不止汽车产业一个领域,而是会带动大量民用甚至军工行业的发展。


除了汽车自身的传感器系统,未来的无人驾驶车辆还需要道路两边固定的传感器网络来补充路况信息。广泛部署传感器、监测并实时传递路况的公路可以被称为“智能公路”。智能公路将是无人驾驶技术的必要组成部分,足以弥补汽车自身传感器的大多数缺陷。


做到了车辆周围环境信息的有效收集,下一个难关就是对信息的综合处理。即使对于高智商的人类而言,在环境复杂的公路上驾驶高速行驶的汽车并随时应对各种突发事件都不是一件轻松的任务。车载计算机要取代人类来控制车辆,需要非常高水平的人工智能计算技术。


高性能的人工智能是汽车自动行驶的前提条件,反过来能够代替人类驾驶汽车的人工智能也自然能在大量行业中发挥重要作用。正因如此,很多与汽车制造本来毫无关联的IT巨头先后登上了无人驾驶技术的舞台,甚至成为了产业发展的主导力量。可以毫不夸张地说,能够在无人驾驶产业获得领先地位的企业和国家,也必然或者必须在人工智能领域引领潮流。


更进一步,当未来的车辆获得自动驾驶的能力、安装了复杂的传感器系统和通讯系统后,传统的交通行业基础设施和管理模式也将迎来革命。


详细点说就是,国家可以在各级公路上全面部署智能交通辅助和管理系统,依靠超级计算机自动规划交通流量、引导车辆行驶;路面汽车可以实时获取交管系统分布在道路上的传感器提供的信息来规划行车路线,并将路线发送到控制中心以方便中心对车流量进行管理;高度自动化的道路交通网络会极大程度提高交通运输效率、大幅降低事故概率、解放无数司机的双手,创造显著的经济效益。


在无人驾驶技术发展和普及的过程中,产业将需求大量的高技术高素质人才资源。在这样的需求刺激下,国家的教育和人才培养体系也会受到深刻影响,在产业带动下培育出更多高水平劳动者。反过来,这些高水平人才还会帮助其他高科技行业的发展,进一步加快国家产业升级的步伐。


由此可见,无人驾驶技术产生的直接收益和间接效益将非常可观与诱人。


可以预料,在无人驾驶领域获得领头羊地位的国家,也将在整个高科技产业中引领世界前进。


也正因为无人驾驶技术对各国的意义非凡,各国政府才都会下足了功夫引导和帮助本国产业发展。对于中国来说,无人驾驶则是未来二十年国家面临的宝贵机遇,如果能成功抓住这次机会,中国的产业升级伟业就将一举成功。


既然无人驾驶技术对国家的未来如此重要,中国又可以采取哪些措施来打赢这场高科技产业没有硝烟的战争呢?


3

中国面临哪些挑战和机遇?



 

当然,即便有国家力量背书,中国要在无人驾驶技术革命中一举超越众多发达国家成为世界领先也不是一件轻松的任务。在这条长达十年以上的发展道路上,将存在许多阻碍和难关,需要国人一一克服。


首先,中国在相关技术领域的研发起步晚、起点不高,且目前来看实际进展较为缓慢。国外的谷歌、苹果、英伟达等高科技企业与传统车企进行相关研究已经有几年,且取得了不少阶段性成果;相比之下国内的相关工作直到今年才正式走上轨道。


美国政府数月前已经开始正式为无人驾驶产业发展进行相关的立法,而我国在这一领域的立法工作还在探讨之中。从资源方面看,我国研发无人驾驶技术的企业大都没有足够的资金实力,进行长期的无回报、低回报高投入研发比较困难。


另外,国内交通运输状况较为复杂、民众交通安全意识、遵守规则的意识较为淡薄,这也给无人驾驶汽车上路行驶带来了更多麻烦。当然反过来说,如果国产无人驾驶车辆能够在国内复杂的路况中较为可靠地运行,那么未来在全球市场的竞争中也就多了一份筹码。


最后,目前国内研发无人驾驶技术的相关国营、民营力量还是比较分散,没有形成一个紧密的、接受国家引导的大联盟。考虑到竞争对手的强大实力,尽快建立一个团结的产业联盟是目前摆在中国产业面前的头等大事。一旦建立起来可靠的联盟体系,国家给予足够的政策和资金扶持,中国的无人驾驶产业就很容易驶入发展的快车道。


我们的优势在于国内有着庞大的潜在市场,又有充足的人才资源,在国家扶持下资金实力也可以匹敌跨国企业巨头。如果政府有决心、有耐心,在相关的立法工作方面可以做到比发达国家更高的灵活度,更利于技术的研发和向实际产品的转化。


例如最近美国一些科技企业就对美国政府新出台的一些严厉的监管法规表达了不满,认为这些法规会限制美国企业的相关技术研发测试,影响了自己的长远利益和竞争力;在这一类问题上,我国完全可以做得比其他国家更好、更符合产业发展的客观规律。


此外,中国经过数十年的改革开放,如今位列全球第二大经济体,接下来面临的主要挑战就是从劳动密集型经济向技术密集型经济实现跨越。无人驾驶技术的发展可以全面带动国家产业升级,是对整个社会利好的大事。因此国民对这一产业的支持也会比其他国家更为热情。在全社会的共同努力下,最终实现我们的目标、一举凭无人驾驶产业获得世界一流技术大国的地位并不是什么天方夜谭。


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中国发展无人驾驶产业的可行策略



 

总体来说,我国可以由政府主导,在三个层面上采取有效措施来实施无人驾驶产业的发展规划:它们分别是技术引导、法规监管和经济支持。


1.技术引导


无人驾驶是典型的高科技产业,涉及的技术门类众多、级别高、研发难度巨大。掌握无人驾驶核心技术是国家在这场竞赛中取得领先地位的前提条件。


具体来说,无人驾驶产业需要突破的技术难关主要有先进传感器、人工智能、高精度实时导航、大规模物联网络与高性能数据中心等。目前我国民营企业在数据中心领域有一定的底蕴积累,有不错的竞争力,但其他的几种先进技术就非常需要国家支持和引导来追赶世界一流的竞争对手。


其中,我国已经建设成功北斗卫星导航系统,并准备广泛部署高精度高速导航网络;同时,国家在5G通信网络的建设方面也有了充分的准备。我国还在超级计算机领域取得了全球领先地位,这些都会为无人驾驶产业打下良好的技术基础。


接下来,我国需要重点攻关的薄弱环节主要是传感器技术和人工智能技术。前者可能需要一些军工企业来帮助民用产业实现技术突破,而后者则主要需要各大IT巨头充分重视和较大的投入。另外,人工智能芯片的相关制造领域也将是国家主导、重点投入的范畴。


我国还可以效仿美国等发达国家的经验,采用国家出钱招标、国有研究机构与民营企业共同分担研究任务的形式,在上述几大关键领域实施长期研究计划。


例如,可以制定一个人工智能芯片的研发目标,国家提供一定的研究经费补助,交由多家实力较强的IT企业进行周期较长的开发攻关。另一方面,国有研究机构、院校也可以制定一些技术交流方案,与大型IT企业进行相关领域的合作开发。


由于无人驾驶技术发展周期漫长、投入巨大、前期回报不多、风险较大等因素,单独靠一两家企业进行独立研发的成功率是很难达到预期的。但如果国家和企业联合、研究所和公司合作、各个领域的高水平机构组织在大层面的政策下共同发展,就能够最大程度发挥我国的潜在技术实力、减少发展过程中的风险和资源浪费。


另外,有些关键技术涉及国家安全等重要领域,必须要由国有企业或研究机构完全主导或控制。当无人驾驶产业最终实现实用化,无人驾驶汽车大规模推向市场时,又必须依靠民营企业的力量来促进竞争、将技术转变为适合市场的产品。由此可见,国家主导、国有和民间力量合作是我国无人驾驶技术研发的最佳策略。


2.法规监管


无人驾驶技术的出现对传统交通运输行业的监管法规是一次前所未有的冲击。传统的法律法规是以人类驾驶汽车为立法前提的,主要约束司机的行为意志。但无人驾驶车辆最终会做到完全由计算机操控车辆,那么针对人类的法规在这种情况下就不再有意义了。


最显著的问题在于,一旦无人驾驶车辆发生交通安全事故,事故责任该如何确定?只有解决了这一难题,无人驾驶车辆才能被允许大规模销售。


目前来看,虽然各国在无人驾驶车辆的法规监管方面讨论诸多,但核心的原则基本上是一致的:无人驾驶车辆应该遵循传统的道路交通规则,这种规定不仅要体现在立法层面,还要具体到控制车辆的计算机代码层面。


比如,无人驾驶车辆的主控芯片必须按规定写入符合交规的代码逻辑,并保证这部分逻辑无法被用户删改;同时,当交规法案更新时,相应的代码也必须能够立刻更新以符合变化需求。


好消息是,由于计算机的严谨性远超人类,事实上绝大多数情况下无人驾驶汽车都可以做到完美地遵守交通法规,大大减少事故的发生概率。


由于技术水平的限制,未来上路的无人驾驶汽车将不可避免地面对极端路况、极端天气和未知技术故障等不可抗力的威胁。在这些情况发生时,车辆很可能会出现无法正常执行符合法规的运行逻辑的后果,导致交通事故。


在这种情况下,事故的责任归属就是一个需要立法者仔细研究的关键项目。幸运的是,大数据研究可以较好地预测大量车辆出现事故的平均概率,并计算出全社会需要为这些事故付出的成本。


根据这类数据,国家可以强制汽车消费者购买对应的事故保险,将所有的保费汇总建立赔付平台。当某台无人驾驶汽车发生因以上原因导致的事故时,赔付平台就可以赔付全部或大部分事故损失。


这种做法的好处在于,由于此类事故不涉及人为责任,保费和赔付标准都可以有统一的标准,处理流程也能大大简化。当交通事故的主要因素由人为责任变为不可抗力因素时,相关的法律纠纷也会明显减少,因为事故和赔付给相关方带来的各种损失也会被控制到最低程度。


如果出现因无人驾驶车辆生产厂商的疏忽而导致的技术故障与交通事故,此时赔付责任就应该由厂家来承担。厂商在销售车辆时应该预先缴纳一定数额的保证金,当此类事件发生时首先用保证金来赔付受害者。


国家应该严格监管无人驾驶车辆的生产和销售、建立企业准入门槛,防止低水平的车辆上路行驶;新车型的测试流程要比传统有人驾驶车辆更为严格,并针对复杂路况、气候安排专门的测试场景。


更进一步,当未来大量无人驾驶汽车上路行驶并接入统一的交通管制网络后,传统有人驾驶车辆也应安装设备接入网络,以降低两种车辆发生事故的几率。


如果有人驾驶车辆改变行驶状态(加减速、转向、刹车)时,信号可以通过网络立刻传递给周围的车辆和管理中心,那么周围的无人驾驶车辆就可以根据前者的信号决定自己的下一步策略,视情况采取避让措施。另一方面,交管中心应该具备权限在紧急时刻远程要求某一路段的车辆减速乃至停驶,以应对突发事件。


无人驾驶车辆的基本行驶策略(例如加减速幅度、超车时机、刹车时机等)应该由交管部门制定统一的范围限制,这样一来所有车辆的行驶就有了可以准确衡量的规律,进而降低交通管制网络的压力、提升交管系统效率。车辆和管理网络在预测路况时,就可以根据法律对车辆操控的限制缩小预测范围,得到更准确的预测结果。


更为复杂的挑战是一些两难问题的策略制定——例如,当汽车前方突然出现行人来不及刹车,转向避让又可能导致车辆失控,此时计算机应该采取怎样的判断?这类两难问题应该交由全社会讨论方案,得到较为一致的结果后就写入管理法规,要求所有车辆统一写入对应的代码。而此类两难问题实际发生并造成事故损失时,补偿受害方的责任将由统一的保险基金来承担。


有人驾驶车辆的乘客必须系好安全带,但无人驾驶车辆内部格局可能是革命性的,甚至可以是一个移动的小型房间。在这种新形态下,乘客需要遵循的安全守则也需要更新,立法者需要考虑在安全带之外的更多保险措施来保护乘客安全。


例如,如果乘客在车内使用VR设备进行娱乐活动,是否需要对相关设备的形态进行规范?是否禁止乘客在车内的某些活动形式?这些都是需要在实践中研究、探讨的话题。


在完全无人驾驶的汽车普及前,很长一段时期产业将处于有人到无人的过渡阶段,此时计算机将主要作为司机的驾驶辅助,并在一定的路段条件下接管驾驶任务。


立法者需要针对这一时期订立相应的法规,明确使用辅助设备驾驶车辆的司机的责任范畴。例如当车辆计算机完全接管司机工作时,司机是否需要保持对路况的监视,随时准备接回控制权?


在不同的技术发展阶段,最佳的法规策略也可能有很大区别。而最终完全无人驾驶技术成熟后,未来社会可能需要在大部分场景中完全禁止有人驾驶车辆上路,以最大程度提升交通运输效率、降低事故概率。


总体而言,无人驾驶时代对监管法规提出了更高的要求,法律法规需要与技术深度结合,并根据实际情况的变化迅速更新。执法者不仅要深谙法律含义,还要有能力辨识技术难题,这些情况对交管部门、立法部门是全新的挑战。


未来的立法部门需要更多的技术人员帮助,并进一步提高法规的更新效率。而当技术、法规都趋于成熟、大量无人驾驶车辆上路行驶、智能交通管理网络普及运行时,困扰社会多年的诸多交通问题就会大为减轻甚至烟消云散。


3.经济支持


技术、法规之外,经济方面的国家支持也是中国快速发展无人驾驶技术的重要前提和保障。尤其考虑到我国面对的主要竞争对手主要是发达国家的跨国企业巨头,后者普遍资金充裕、研发投入水平较高,与之对抗就不能被资金束缚了手脚。


宏观上来看,国家对产业提供经济支持主要有两种可选政策,一种是直接提供资金援助,另一种是为产业贷款、融资等行为提供便利。无人驾驶产业意义重大、影响深远、耗资不菲、回报周期漫长,国家在提供支持时可能需要两边出手,直接补助和融资优惠双管齐下。


具体来说,国有研发机构、学校等非盈利或非企业性质的单位更需要国家的直接资金补助,以顺利进行长期的基础技术突破工作;而产业链上直接面对市场研发、销售最终产品的企业则较为依赖融资优惠条件。


为了提高资金使用效率、减少浪费和可能的不当使用,无论是直接补助还是融资优惠条件都应该制定足够的门槛,同时还要保持竞争活力,最终以经济手段引导数家实力出众企业、单位成为国产无人驾驶技术的领头羊、领军人。


随着无人驾驶技术的逐渐成熟,在全国范围建设配套的基础设施也将是投入巨大的基建工作。与无人驾驶车辆配合最好的平台就是公路边大量部署的,可以实时为车辆和交管中心提供路面路况信息的传感器网络。此外,基于5G通信网络的汽车互联网和城市智能交通管理平台也是未来必要的基础设施。为这些基建行动安排充足资金的任务预计也会主要由国家来完成。


最后,新技术新产业的发展不可避免地会对一些传统产业和从业者带来冲击,同时劳动者在适应新技术的过程中也需要帮助。国家可以为受到影响的劳动者提供补助、培训等措施,将新技术推广的负面影响降至最低。


总体来看,无人驾驶产业前景广阔、影响深远、意义重大,将是我国未来二十年主攻的核心领域之一。在国家、企业、广大国民的合作努力下,可以预期我国在未来全球无人驾驶技术的竞争中能够取得领先地位,并借此加速中国经济的产业升级,实现劳动密集经济向技术密集经济跨越的宏伟蓝图。


在这一过程中,国家和民间力量需要各自明确自己的职责和长处,在合作中优势互补,互相帮助和学习。相关单位也需要清醒地意识到发展道路上面临的诸多困难并做好充足的思想准备,保持信心。


克服一系列难关和阻碍后,最终国产无人驾驶汽车和相关技术将不仅在国内广泛普及,还会在全球市场大放异彩,成为全球流行的产品。届时,中国制造也将摘掉低端、仿造的帽子,成为高科技高品质产品的代名词。


总监制:吴亮

监制:夏宇

责任编辑:戴丽丽 李逸博

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