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智能汽車(chē)

為智能汽車(chē)植入 “眼睛”和“大腦”

2025China.cn   2016年08月01日

  一場(chǎng)暴雨過(guò)后,原本進(jìn)入暑期的清華園中行人寥寥。走進(jìn)李兆基大樓,循著腳印和聲音便到了汽車(chē)工程系。

  “字體和公式都要統(tǒng)一格式……論文內(nèi)容沒(méi)什么問(wèn)題,可不能毀在小細(xì)節(jié)上。”示意記者就坐后,李升波喝了口水繼續(xù)“找茬”,半小時(shí)后,學(xué)生滿(mǎn)臉興奮地道了別。

  個(gè)頭不高,講話(huà)較快但語(yǔ)調(diào)平和,尾音中夾雜些許山東口音,工作中自信、篤定且較真。這就是智能交通學(xué)者、清華大學(xué)汽車(chē)工程系副教授李升波,由于在汽車(chē)的自動(dòng)決策與協(xié)同控制方向取得國(guó)內(nèi)外矚目的創(chuàng)新性成果,最近被《科學(xué)中國(guó)人》雜志評(píng)為2015年度人物杰出青年科學(xué)家。

  科研是發(fā)自?xún)?nèi)心的熱愛(ài)

  翻開(kāi)李升波的履歷表,你能感到一枚典型性的學(xué)霸迎面撲來(lái)。1982年出生的李升波,2004年從北京科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院本科畢業(yè),以專(zhuān)業(yè)第一的成績(jī)被保送清華大學(xué)汽車(chē)工程系碩博連讀。斯坦福大學(xué)、密歇根大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等國(guó)外留學(xué)的經(jīng)歷,讓他學(xué)習(xí)并積累了完整的汽車(chē)技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。不到10年,發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文100余篇,頂級(jí)SCI期刊論文50余篇,申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利20多項(xiàng),獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

  李升波對(duì)車(chē)本身“不太感冒”,到現(xiàn)在仍然認(rèn)不全車(chē)標(biāo),但卻喜歡琢磨汽車(chē)技術(shù)。對(duì)常人來(lái)說(shuō)枯燥乏味的科學(xué)研究,他卻是發(fā)自心底的熱愛(ài)。“我喜歡用創(chuàng)新思維的研究來(lái)引導(dǎo)技術(shù),安然享受科研之路上的孤獨(dú)和反復(fù)。當(dāng)有成果得到社會(huì)認(rèn)可時(shí),那種怡然自得的樂(lè)趣難以名狀?!?/FONT>

  2007年,李升波去美國(guó)斯坦福大學(xué)機(jī)械學(xué)院學(xué)習(xí)智能汽車(chē)時(shí),問(wèn)同齡的博士生:“你為什么攻讀博士?”多數(shù)美國(guó)朋友的答案是:“因?yàn)閷?duì)這個(gè)領(lǐng)域感興趣?!边@件事情對(duì)他的觸動(dòng)很大。事實(shí)上,李升波之前對(duì)科學(xué)研究也有一些不切實(shí)際的想法,但研究生及留學(xué)階段的經(jīng)歷告訴他,只有真正的興趣才能讓一個(gè)人腳踏實(shí)地地沉淀、積累。

  經(jīng)過(guò)多年學(xué)習(xí)、研究,李升波從開(kāi)始時(shí)面對(duì)新的研究題目無(wú)從下手,變成了對(duì)科研問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)有了“靈敏嗅覺(jué)”——工作的價(jià)值是什么,哪些部分該重點(diǎn)做,靈感一觸即發(fā)。

  作為一名科研工作者,李升波坦言,以前他也曾是文藝青年,但目前科研占據(jù)大部分時(shí)間,基本無(wú)暇顧及業(yè)余愛(ài)好。學(xué)校放假,研究工作也未因?yàn)榧倨诙袛??!叭魏喂ぷ骺偸窃较矚g越投入,越投入越高產(chǎn),越高產(chǎn)越投入。久而久之,工作也就變成興趣與愛(ài)好了,工作和假期的界限也就模糊了。”

  追隨興趣成功自然會(huì)到來(lái)

  國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)表明,約80%—90%的交通事故是駕駛員因素所致。李升波告訴記者,人類(lèi)長(zhǎng)期的進(jìn)化,導(dǎo)致眼睛、大腦和手腳僅適用于步行、跑步等速度,不適合高速行駛的汽車(chē),而汽車(chē)的智能化是解決駕駛員薄弱性的一個(gè)必由之路。

  人開(kāi)車(chē)的時(shí)候,通過(guò)眼睛、耳朵等感知環(huán)境與汽車(chē)的狀態(tài),通過(guò)大腦判斷當(dāng)前路況,并決策如何行駛,最終通過(guò)手、腳控制汽車(chē)前進(jìn)或轉(zhuǎn)彎。而所謂智能汽車(chē),就是像人一樣具備環(huán)境認(rèn)知、自主決策和自動(dòng)控制能力的汽車(chē)。它

  采用先進(jìn)的傳感、決策和控制技術(shù),判斷“汽車(chē)到底處于一種什么樣的環(huán)境”,決策“要超車(chē)還是變道”,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“方向盤(pán)、剎車(chē)和油門(mén)的自動(dòng)控制”。

  李升波說(shuō),智能汽車(chē)的技術(shù)難度要比此前大熱的阿爾法狗高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。比如,阿爾法狗走一步棋需要幾秒或幾十秒,而且可以犯錯(cuò),但智能汽車(chē)要在毫秒之內(nèi)完成準(zhǔn)確無(wú)誤的感知、決策和控制,任何錯(cuò)誤都將導(dǎo)致車(chē)毀人亡的重大事故,這對(duì)技術(shù)的合理性、高效性和可靠性都提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此李升波致力于通過(guò)智能化技術(shù)應(yīng)用,讓未來(lái)汽車(chē)更“聰明”更人性化。

  如何突破已有的理論框架與技術(shù)體系?這是智能汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。正是執(zhí)著于突破現(xiàn)有框架這一理想,李升波的研究瞄準(zhǔn)了智能汽車(chē)領(lǐng)域國(guó)際上最困難的兩個(gè)問(wèn)題:“人車(chē)之間的輔助駕駛”和“車(chē)車(chē)之間的協(xié)同控制”?!爱?dāng)然,突破現(xiàn)有框架,需要不斷試錯(cuò)、挑戰(zhàn)思維,不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題繼而摸索前進(jìn)?!?/FONT>

  經(jīng)過(guò)十余年的積累與完善,李升波在國(guó)際上首次提出汽車(chē)多目標(biāo)協(xié)調(diào)式縱向運(yùn)動(dòng)控制的框架及實(shí)用化技術(shù),率先開(kāi)發(fā)具備協(xié)調(diào)三目標(biāo)的自適應(yīng)巡航控制算法,其成果已用于國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)的汽車(chē)駕駛輔助系統(tǒng),綜合提升車(chē)輛跟蹤性能達(dá)14%、燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)8%。他還進(jìn)一步提出了智能汽車(chē)的周期型控制理論,將經(jīng)濟(jì)性輔助駕駛技術(shù)引入最優(yōu)設(shè)計(jì)階段,突破了對(duì)智能汽車(chē)節(jié)能控制的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。這一工作首次將經(jīng)濟(jì)性駕駛與智能汽車(chē)有機(jī)結(jié)合,得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。日本豐田公司評(píng)價(jià)說(shuō):這一技術(shù)方案使得高速公路交通的深度節(jié)油成為可能。

  基于上述研究,李升波領(lǐng)銜開(kāi)發(fā)了多款駕駛員輔助系統(tǒng)的感知、決策和控制技術(shù),支撐著三家創(chuàng)業(yè)公司的產(chǎn)品革新,突破了國(guó)際大公司對(duì)我國(guó)的核心技術(shù)封鎖,取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  在他看來(lái),每個(gè)人都能走向成功,只要你追隨興趣,數(shù)年來(lái)專(zhuān)攻一個(gè)方向浸潤(rùn)其中,成功自然就會(huì)到來(lái)。

  不跟風(fēng)不盲從力求極致

  值得關(guān)注的是,李升波研發(fā)的自動(dòng)適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外多家整車(chē)企業(yè)上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。該系統(tǒng)具備了早期的無(wú)人駕駛功能,駕駛員無(wú)需踩油門(mén)和剎車(chē),要做的只是握好方向盤(pán)。

  智能汽車(chē)最終階段是無(wú)人駕駛。李升波直言不諱地說(shuō):“與一般的駕駛員輔助系統(tǒng)相比,無(wú)人駕駛汽車(chē)的研發(fā)更具挑戰(zhàn)性,大量使用信息融合、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、路徑搜索、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù),龐雜程度是很多產(chǎn)品難以企及的?!?/FONT>

  雖然谷歌、特斯拉等公司紛紛把目光瞄準(zhǔn)了無(wú)人駕駛。但是李升波卻對(duì)此很謹(jǐn)慎,他指出:“無(wú)人駕駛汽車(chē)目前非常熱門(mén),但感知、決策和控制技術(shù)仍然不夠成熟,大規(guī)模上路測(cè)試不應(yīng)過(guò)于著急。”凡事力求盡善盡美的他在各種場(chǎng)合都曾強(qiáng)調(diào):“即使達(dá)到99.9%的準(zhǔn)確判斷,但最后的0.1%不足很可能讓智能汽車(chē)事故頻發(fā)?!?/FONT>

  除了追求無(wú)人駕駛技術(shù)上的極致,李升波更希望無(wú)人駕駛汽車(chē)早日“開(kāi)”進(jìn)市場(chǎng),而不是淪為一件高成本玩具。

  他指出,智能汽車(chē)對(duì)于復(fù)雜道路環(huán)境的決策能力的不足,極限工況自動(dòng)控制性能的欠缺,行駛環(huán)境面臨雨雪路面、泥濘道路等的挑戰(zhàn),包括智能汽車(chē)對(duì)道路交通的影響等,這些都將制約無(wú)人駕駛汽車(chē)的市場(chǎng)化前景?!爸悄芷?chē)的道路行駛,一定不是孤立的,必然與其他車(chē)輛構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化車(chē)群。單一孤立的無(wú)人駕駛汽車(chē)只能是一件高成本玩具,對(duì)道路交通的總體益處不大?!崩钌ㄕJ(rèn)為,只有具備與其他車(chē)輛協(xié)同行駛能力的智能汽車(chē),才具備進(jìn)一步自我演化的空間,才能被市場(chǎng)廣泛接受。

  希望下一個(gè)10年中,執(zhí)著、自信且追求完美的李升波,能突破智能汽車(chē)的現(xiàn)有研究框架和瓶頸,讓無(wú)人駕駛更安全更可靠也更加懂你。

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