训练无人驾驶车

　　在短短的十几年，大家就把无人车“训练”到今天的惊人层级，加速了全面无人驾驶的进程。

　　Waymo 是无人驾驶汽车的新公司，原属 GoogleX，后归属 Alphabet，现在是独立公司，继续 Google 无人汽车的研发。Google 无人驾驶汽车自从获准在加州路试，已经跑了 300 万里，限于规定，无人驾驶车仍需要人坐在驾驶座，必要时手动驾驶，但 Waymo 的第四级 (Level 4) 无人车，就真的不需要人驾驶，因为车内只有座位，没有可操控的器械。“大西洋”(The Atlantic) 杂志记者日前参观了“训练中心”， 透露了训练的经过，不是训练人、是训练车。

　　训练分两部分，一是计算机仿真的虚拟试车场，设在硅谷 Google 内部，另一个是实地试车场，设在东边俗称“中谷”的一个旧飞机场，上图就是计算机仿真与实地试车场的搭配，模拟的结果下载到汽车里，在实地检验效果。虚拟场设定各种情况，然后模拟车辆行驶的结果，做为研究改善的依据，陆地试车场占地 100 英亩(0.4 平方公里)，设计成专为试车的城市街道。

　　Carcraft 仿真建构程序。

　　建构模拟的计算机程序叫 Carcraft(上图)，设定街道的路况与车辆的流量，然后启动计算机程序，看看这些无人车能怎么自己开着走，这个系统一共仿真了25,000辆无人车，一共跑了25亿里，对不容易自动导航的地段，重复模拟上百次、上千次，找出究竟，找到好的方法。模拟开始运转，就用另一监看计算机程序 XView(下图)追踪看看，无人车的表现。

　　XView 仿真运转监看程序。

　　距旧金山两个半小时的实地试车场，称为“城堡”(Castle)，是冷战时期美国战略空军基地，后由当地政府接管，Google 承租 100 英亩做为无人车试车场，装扮成有代表性的城市街道，有住宅区，高速公路，的死胡同、停车场，同时也可以为测试特殊情况更改装扮，包括一台下雨机器，加州山区干燥很少下雨，雨地行车是必要的测试。为了更接近实际情况，更收集了一些垃圾、警示三角锥、破自行车做为路障，看无人车怎么反应。

　　几个月以前，无人车在德州路试的时候遇到了一个圆环，速度与情况的复杂，让这辆无人车乱了手脚，所以工程师们就在试车场建造了一个圆环(下图)，把进出圆环各种情况计算机仿真的结果，用到实地圆环测试。计算机仿真的好处，可以把单一状况变化成上千种状况，快速的逐一测试，在实际街道上做不到。

　　“城堡”里的圆环。

　　下图是 XView 模拟试车场的圆环，计算机画面是无人车”看见”的路况，最下面一小条是圆环的实际影像对照，也就是我们人眼看见的。无人车用雷达、照相机、雷射扫描仪(LIDAR)来认路，辨别前面的对象，用色线条代表。XView 画面上端有一个红字 SIMULATION，意思是这个画面不是回放，是模拟现场的“直播”，也就是无人车遇到的状况要自行判断，选择最好的路线。

　　XView 模拟的“城堡”圆环。

　　美国交通信号有“停”(STOP) 的牌子，通常是在路口，车辆遇到要完全停稳，让路给不“停”的路，这是一个让驾驶人自发遵守的交通规则，在车流量不多的十字路口常会遇到，一个、两个、甚至三个、四个路口都有“停”的牌子，没有“停”牌子的路口有权先走，有“停”牌子的车则先到先走，如果同时到，则右边的车轮流走。

　　这个给人自由心证的设计，对无人车来说就成了一个难题，有一次无人车路试，“停”后左转，遇到对面来了一辆自行车，就不知所措的停在路的中间。工程师们针对这个问题深入研究，找出 800 种不同“停”的组合，让无人车遇到哪一种组合，采取哪一种对应步骤。下图就是改善过的四个“停”十字路口，模拟与路试情况对照。

　　无人驾驶汽车的发展，要回塑到 2004 年美国“国防高等研究计划署”(DARPA) 举办的无人车大挑战，在内华达州沙漠 240 公里竞赛，结果走的最远的一辆无人车只走了不到 12 公里就不动了，所以 DARPA 接着举办 2005 年大挑战，10 小时要走完 212 公里的沙漠道路，包括急转弯、悬崖山路、隧道，结果史坦福大学队以 6 小时 54 分走完获胜。

　　2007 年 DARPA 改为城市挑战，在加州一个旧飞机场设置了 96 公里长的街道，包括所有的交通信号，以及不时有人开的车辆路过，制造真实的交通路况。无人车必须遵守所有的交通规则，安全的在 6 小时以内走完全程，结果 Carnegie Mellon 大学队以 4 小时 10 分获胜。

　　这三次竞赛，都是各大学组队参加，无疑给他们最好的训练机会，所以让无人车发出曙光，在短短的十几年，大家就把无人车「训练」到今天的惊人层级，加速了全面无人驾驶的进程。