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智能駕駛

智能駕駛: 打造中國(guó)新名片

2025China.cn   2021年08月05日
        引言:從人工智能百年發(fā)展的角度,分析智能駕駛不斷升級(jí)的過(guò)程。展望未來(lái),到2056年,智能駕駛將成為我國(guó)繼高鐵之后又一張新名片。
       
我們正迎來(lái)新時(shí)代,并將見(jiàn)證歷史、創(chuàng)造歷史。作為一個(gè)人工智能領(lǐng)域的工作者,在嚴(yán)寒中需要頑強(qiáng),在熱鬧中需要一點(diǎn)冷思考。
       
從人工智能誕生100年的時(shí)間尺度來(lái)看,也就是到2056年人工智能誕生100年的時(shí)候,人工智能對(duì)社會(huì)尤其是對(duì)交通會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響?這里隱含著一層意思,中國(guó)人工智能怎么樣占領(lǐng)“無(wú)人區(qū)”,在世界上做好中國(guó)答卷,提出智能時(shí)代的中國(guó)方案。

什么是人工智能
       
中國(guó)是全球第一個(gè)率先宣布要做新一代人工智能的國(guó)家。
       
今天,我們要弄清楚,新一代人工智能的技術(shù)特征是什么?傳統(tǒng)人工智能應(yīng)該怎么定義?
       
其實(shí),人工智能比想象得要難。盡管大家已經(jīng)嘗到好處,但仍要思考它的內(nèi)核到底是什么?有幾個(gè)關(guān)鍵詞,可以描述當(dāng)前我國(guó)人工智能狀態(tài):一是基礎(chǔ)研究弱。我國(guó)人工智能拿到圖靈獎(jiǎng)的只有姚期智院士一人,他還是美國(guó)培養(yǎng)的。二是輻射市場(chǎng)大。這個(gè)比較容易理解。三是葉茂枝不壯,樹(shù)大根不深,叫好難叫座。真正掏錢(qián)投資的時(shí)候,就出現(xiàn)了一些困難因素。
       
1956年人工智能誕生。那么,傳統(tǒng)的人工智能是什么?新一代人工智能又是什么?中間分界點(diǎn)在哪里?
       
筆者認(rèn)為分界點(diǎn)就是機(jī)器碾壓人類圍棋高手。這發(fā)生在2016年。從此,政治家、經(jīng)濟(jì)家、企業(yè)家、老百姓都覺(jué)得這是大事情:中韓一流圍棋高手?jǐn)〗o了機(jī)器人。
        從技術(shù)上來(lái)看,這個(gè)成果源于2006年萌發(fā)的深度學(xué)習(xí),它由20世紀(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)演變而來(lái)。
       
傳統(tǒng)人工智能如何定義呢?筆者提出的概念是計(jì)算機(jī)智能。這個(gè)想法,來(lái)自于筆者與李科杰教授的電子郵件交流。當(dāng)時(shí),談及國(guó)家提出的類腦智能研究方向,這可能是人類最后一個(gè)科學(xué)堡壘。由此,筆者想到要把人腦怎么工作的機(jī)理搞清楚,能不能借鑒腦科學(xué)的方法來(lái)研究人工智能呢?
       
現(xiàn)在,人工智能的制高點(diǎn)是預(yù)編程人工智能。目前的人工智能實(shí)際上是算法功能的智能編程代碼,可以在機(jī)器上一而再、再而三地執(zhí)行操作。嚴(yán)格來(lái)講,是機(jī)器在執(zhí)行,智能是算法工程師預(yù)設(shè)的。
       
凡是大數(shù)據(jù)預(yù)編程的智能,都可以定義為傳統(tǒng)人工智能。
       
新一代人工智能會(huì)自主學(xué)習(xí)、自編程,不需要算法工程師來(lái)編程。

我們需要什么樣的人工智能
       
沒(méi)有類鳥(niǎo),人類發(fā)明了飛機(jī)。反過(guò)來(lái)用空氣動(dòng)力學(xué)解釋了鳥(niǎo)的滑翔?;璩岚蚴遣粍?dòng)的,所以飛機(jī)翅膀不動(dòng)。其實(shí),鳥(niǎo)在空中的動(dòng)作很多地方是科學(xué)解釋不了的。
       
沒(méi)有類腦,人類發(fā)明了計(jì)算機(jī)。反過(guò)來(lái)用計(jì)算智能解釋了人腦的部分智能,像圍棋計(jì)算能力超強(qiáng)。實(shí)際上,類腦、類人智能之路還很長(zhǎng)很長(zhǎng)。站在科學(xué)史的發(fā)展角度,如果用兩百年,甚至三百年能把人腦搞清楚,都是了不起的。
       
類腦智能從何入手?這里的類腦智能,不是微觀上與人腦組織結(jié)構(gòu)一樣的生物智能,而是腦科學(xué)或者認(rèn)知科學(xué)啟發(fā)的人工智能。
       
腦科學(xué)涉及生命科學(xué)和神經(jīng)科學(xué),特別是認(rèn)知神經(jīng)生物學(xué)。認(rèn)知科學(xué)涉及社會(huì)科學(xué)、行為科學(xué),我國(guó)的認(rèn)知科學(xué)還不發(fā)達(dá)。其實(shí),認(rèn)知心理學(xué)已經(jīng)有了100多年的歷史,特別是講人是怎么學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)科學(xué)。所以,要做的是不糾結(jié)于細(xì)節(jié),不是在微觀上去研究類似腦的組織,智能行為上要類人,要?jiǎng)冸x意識(shí),不是做人工生命。筆者的主張是,在物理裝置上外顯人類智能。50多年來(lái),我們團(tuán)隊(duì)與天津港一起提出了一個(gè)概念叫駕駛腦的物理裝置。它沒(méi)有意識(shí),聽(tīng)話,不鬧情緒。腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)啟發(fā)新一代人工智能的架構(gòu),研發(fā)的是智能機(jī)器。對(duì)于交通來(lái)說(shuō),最大的問(wèn)題是事故。事故的最大問(wèn)題是生命。原因就在于人的思想不集中,會(huì)疲勞。機(jī)器要避免這樣的問(wèn)題,這才是我們真正需要的。

人工智能的研究方向
        人工智能70年發(fā)展中,有三個(gè)主流學(xué)科。
        一是行為主義。機(jī)器人從感知到行為,所有智能都是通過(guò)行為表現(xiàn)的。想做什么呢?像人一樣行動(dòng)。要把行為主義智能進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大,筆者提出兩個(gè)智能:感知智能和行為智能。
       
二是符號(hào)主義。研究的方向是什么呢?就是希望機(jī)器像人一樣思維。筆者在做博士的時(shí)候,就做了這個(gè)方面的研究,博士論文就是論述問(wèn)題怎么變成一個(gè)未知延伸的證明問(wèn)題,即證明它的對(duì)等性。確切地說(shuō),符號(hào)主義要研究的是計(jì)算怎么樣優(yōu)化,怎么樣預(yù)測(cè),怎么樣可解釋。
       
三是連接主義。它希望機(jī)器腦像人一樣連接,模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),最著名的就是深度學(xué)習(xí)。機(jī)器人行為智能能不能抽象與類比。
       
筆者認(rèn)為,人工智能有兩個(gè)重要領(lǐng)域,一個(gè)是計(jì)算,一個(gè)是記憶。這是新一代人工智能的核心。

  舉例來(lái)說(shuō),在一個(gè)交通樞紐,大家看到一個(gè)盲人,帶著一個(gè)機(jī)器導(dǎo)盲犬在尋找出口。機(jī)器導(dǎo)盲犬的攝像頭看到一個(gè)出口B,但不能確認(rèn),在看了C之后,它才確認(rèn)了B,然后就按照規(guī)劃走了出去。如果C被標(biāo)為14,那么它就會(huì)確認(rèn)B不是B,而是13。這個(gè)例子說(shuō)明,B是不確定的,在不同情境下它有不同的含義。離開(kāi)了情境、離開(kāi)了語(yǔ)境談算法和語(yǔ)義的意義并不大。

  所以,筆者提出要從4個(gè)方面研究語(yǔ)境、語(yǔ)用、語(yǔ)義、語(yǔ)法。計(jì)算智能太多靠語(yǔ)境和語(yǔ)法,或者語(yǔ)境和語(yǔ)義。三個(gè)學(xué)派是各司其職,智智與共。在此基礎(chǔ)上,我們開(kāi)始有我們的思想。計(jì)算機(jī)誕生于符號(hào)處理,類似人的高階認(rèn)知,我們被困在計(jì)算機(jī)太久了,總是在想智能就是計(jì)算,期望快一些再快一些。于是,聲音、算力、算法、數(shù)據(jù)被歸為人工智能的核心。這么說(shuō)對(duì)不對(duì)?對(duì),但不全面,準(zhǔn)確的說(shuō),它是計(jì)算智能的核心,不是新一代人工智能的核心。如果是那樣,把技術(shù)科學(xué)做好就行了,何必把人工智能搞成一個(gè)學(xué)科呢。人類智能在環(huán)境交互中進(jìn)化,先有感知和行為,自身產(chǎn)生感知智能和行為智能,先低階后高階,高階認(rèn)知產(chǎn)生記憶智能和計(jì)算智能。勇闖“無(wú)人區(qū)”就是要另辟蹊徑,實(shí)現(xiàn)更大更快的突破。新一代人工智能,既然叫新一代,必須有一個(gè)質(zhì)的躍升。筆者覺(jué)得質(zhì)的躍升是從計(jì)算智能擴(kuò)展到記憶智能,從人機(jī)交互擴(kuò)展到交互認(rèn)知,從深度學(xué)習(xí)擴(kuò)展到機(jī)器自學(xué)習(xí),各司其職,智智與共,才是新一代人工智能研究方向。
       
人類正在進(jìn)入智能時(shí)代,現(xiàn)在是一個(gè)未來(lái)已來(lái)、過(guò)去未去的時(shí)代。人工智能用動(dòng)能機(jī)器滲透,各式各樣的智能代理或者智能機(jī)器正在成為人類智能的體外延伸,替代或者服務(wù)人類無(wú)處不在,無(wú)時(shí)不在。

新一代人工智能的硬核是什么?
       
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,筆者的回答是會(huì)學(xué)習(xí)。會(huì)學(xué)習(xí)這個(gè)詞用英文翻譯出來(lái)就叫Learning to learn。智能植根于教育,文明是智能的生態(tài),為什么把我們生命和思想放在學(xué)校里,就是要培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力,是高階的學(xué)習(xí),不僅僅是一種知識(shí)。
       
人在與環(huán)境交互中,形成物理空間未知感,通過(guò)跨模態(tài)感知,一般講多模態(tài)。把物理空間解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為認(rèn)知空間,在認(rèn)知空間不同記憶區(qū)留下帶時(shí)間印記的抽象,可以從長(zhǎng)期記憶區(qū)直接提取問(wèn)題解決方案,這叫快搜索,也可以在工作記憶區(qū)進(jìn)行計(jì)算思考和推理新的解決方案,這叫慢搜索。通過(guò)智能行為作用到物理空間,能感知認(rèn)知行為環(huán),交互中的空間智能以及現(xiàn)實(shí)空間或虛擬空間不停的映射,是人類智能的基本能力。計(jì)算機(jī)放在這個(gè)房間,放在那個(gè)房間,不知道在哪里沒(méi)有問(wèn)題??梢惠v汽車(chē)就不行,你知道這輛汽車(chē)此時(shí)此刻在哪個(gè)路口,這叫空間位置感知能力,想象的認(rèn)知和客觀世界。
       
因?yàn)閷W(xué)習(xí),所以與時(shí)俱進(jìn)。我們不再是只具備解決預(yù)設(shè)同類問(wèn)題的能力。阿爾法GO圍棋能力好不好?很智能,把冠軍擊敗了。但是,假如棋盤(pán)不是19×19的,那么,圍棋手能下,機(jī)器人就不行。如果搞一個(gè)矩形,或者六邊形棋盤(pán),圍棋手仍會(huì)下。那么,具不具備通用的智能,體現(xiàn)在能不能隨時(shí)針對(duì)一個(gè)跨領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,生成新的記憶邊界完成推理。比如,智能駕駛測(cè)試層無(wú)論做多少個(gè)案例,但發(fā)生事故的案例偏偏不在測(cè)試庫(kù)里。所以,智能駕駛比想象得要難。
       
駕駛文化也不是智能大腦可替代的,這就是無(wú)人駕駛的難點(diǎn),要比人臉識(shí)別難得多。
       
研發(fā)有感知、有認(rèn)知、有行為、可交互、會(huì)學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)的新一代人工智能就是我們的目標(biāo)。希望到2056年,我們的00后能享受這樣的東西。
       
如果說(shuō)傳統(tǒng)人工智能有什么硬核的話,就是算力、數(shù)據(jù)和算法,新一代人工智能就是交互、記憶和學(xué)習(xí)。
       
人工智能產(chǎn)業(yè)既是自成產(chǎn)業(yè),更是賦能產(chǎn)業(yè)。如果自身沒(méi)有硬核,就難以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)知道,全世界這么多車(chē),一輛車(chē)20萬(wàn)元,20萬(wàn)億元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值,比人臉識(shí)別大得多。

智能時(shí)代的中國(guó)方案
       
我們對(duì)于智能駕駛的長(zhǎng)遠(yuǎn)作用認(rèn)識(shí)不足,對(duì)于產(chǎn)業(yè)化難度認(rèn)識(shí)不足,對(duì)于經(jīng)濟(jì)效果希望過(guò)高。
       
未來(lái)汽車(chē)要做一個(gè)機(jī)器人路線圖。把這個(gè)路線圖換算到全球坐標(biāo),即全球人工智能駕駛——假如從科研探索期,0到1階段,我們參加那么多次比賽,基本上是在探索,從2020年到2030年,是10年市場(chǎng)創(chuàng)新期,產(chǎn)品孵化期,目前就在這樣的關(guān)鍵十年,關(guān)鍵是規(guī)模化量產(chǎn)。從2030年到2055年,是人工智能100年。全球現(xiàn)在有多少輛車(chē)呢?4.4億輛,如果到2035年能夠把它變成無(wú)人駕駛已經(jīng)是不得了的成績(jī)了。全球現(xiàn)在總共保有10萬(wàn)億輛車(chē),到2056年全部無(wú)人駕駛,比10萬(wàn)億輛少一點(diǎn),在這樣的情況下應(yīng)該怎么做呢?這里介紹兩條曲線,任何一個(gè)新技術(shù)都有社會(huì)接受度曲線與社會(huì)關(guān)注度曲線。無(wú)人駕駛社會(huì)關(guān)注度很高,但是量產(chǎn)的前景還在后面。產(chǎn)業(yè)化分四個(gè)階段:第一個(gè)階段是炫耀階段,第二階段是豪華品牌高端市場(chǎng)階段,第三階段是低成本經(jīng)濟(jì)型拉動(dòng)市場(chǎng)階段,第四階段是大眾普及階段。第四階段才是高回報(bào)的時(shí)段,這也是特斯拉產(chǎn)業(yè)化的方針。
       
中國(guó)應(yīng)該怎么發(fā)展呢?
        對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),這十年智能制造乃至人工智能能否占領(lǐng)全球制高點(diǎn)舉足輕重。
       
在2020年到2025年的孵化期前五年,自動(dòng)駕駛車(chē)輛不會(huì)是市場(chǎng)主流,可通過(guò)有趣的技術(shù),謹(jǐn)慎選擇落地場(chǎng)景,先用于特種車(chē)或者商用車(chē),先吸引創(chuàng)新者和早期采用者,大家稍微冷靜一點(diǎn),不要太趕潮流。
       
真正吸引市場(chǎng)的不完全是技術(shù),更重要是痛點(diǎn)和剛需,歸根到底是要叫座而不是叫好??梢赃x擇十個(gè)場(chǎng)景,它們的共同點(diǎn)是環(huán)境惡劣、崗位無(wú)趣、白天黑夜重復(fù)勞動(dòng),人力得不到解放。比如卡車(chē)司機(jī)、環(huán)衛(wèi)工人。他們中75%的人對(duì)自己的工作崗位不滿意,95%的人不愿意自己的孩子再干這一行,就應(yīng)該在這樣的場(chǎng)景迭代產(chǎn)品。
       
所以,我們提出十個(gè)場(chǎng)景四大賽道,港口、干線物流,就是當(dāng)前兩個(gè)重要方向。乘用車(chē)先把自動(dòng)泊車(chē)做好;再一個(gè)就是把RoboTaxi做好,把公交做好;還有,就是把農(nóng)村拖拉機(jī)無(wú)人駕駛做好等四個(gè)賽道。
       
卡車(chē)賽道我們提出了港口運(yùn)輸帶動(dòng)卡車(chē)無(wú)人駕駛落地。
       
農(nóng)機(jī)車(chē)道把無(wú)人拖拉機(jī)作為智慧農(nóng)業(yè)的起跑線。
       
低速電動(dòng)車(chē)賽道率先實(shí)現(xiàn)無(wú)人配送規(guī)?;瘧?yīng)用。
       
2025年到2030年的孵化期后五年,我們希望產(chǎn)業(yè)鏈配套,可規(guī)?;瘮U(kuò)展,提供精準(zhǔn)化管理或市場(chǎng)化服務(wù),產(chǎn)品開(kāi)始快速迭代升級(jí),十大賽道全面鋪開(kāi),從示范走向普及,智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)生產(chǎn)超過(guò)1000萬(wàn)輛。這樣,大部分城市BRT公交實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛,并普遍推廣特種車(chē)和商用車(chē),迅速向私家車(chē)和小轎車(chē)普及。
       
從2030年到2035年是大規(guī)模發(fā)展期的前五年,智能駕駛車(chē)具備學(xué)習(xí)能力,包括試錯(cuò)學(xué)習(xí),如向事故學(xué)習(xí),不再是軟件定義汽車(chē)。它不僅有計(jì)算智能,還有交互智能和記憶智能,可以自學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)。
       
這將是大規(guī)模發(fā)展的十年,智能制造的輝煌時(shí)期,到那個(gè)時(shí)候智能駕駛車(chē)突破地理、氣候和人文地理風(fēng)俗柵欄,車(chē)群具有靈活編隊(duì)模式,形成新的交通文化和社會(huì)生態(tài),人工駕駛門(mén)檻大幅度提升。

如何打造中國(guó)新名片
       
中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)生態(tài)要領(lǐng)先全球,如今國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的人工駕駛,到2056年要像今天看到馬車(chē)一樣感到稀罕,可交互、會(huì)學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)的輪式機(jī)器人機(jī)器編隊(duì)可實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)交通全覆蓋。
       
希望智能駕駛成為我國(guó)繼高鐵之后又一張新名片,這就是人工智能100年的中國(guó)答卷,具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn);
       
第一,智能車(chē)載平臺(tái)有望提升我國(guó)整個(gè)智能制造業(yè)。因?yàn)?,只有智能制造才能有?guī)模,有規(guī)模才能有萬(wàn)億元規(guī)模級(jí) GDP。
       
第二,北斗+4G/5G 成為中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)特色生態(tài),這是制度優(yōu)勢(shì)和體制優(yōu)勢(shì)。
        第三,農(nóng)機(jī)智能駕駛成為我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)起跑線。
       
第四,公交智能駕駛使老百姓有實(shí)實(shí)在在的獲得感。如果中國(guó)所有城市 BRT都是無(wú)人駕駛,而且顛簸程度稍微好一點(diǎn),剎車(chē)更柔和一點(diǎn),制動(dòng)像小轎車(chē)那樣靈活,乘坐者就舒服得多。
       
第五,以港口樞紐和高速干線物流為代表的新一代智能運(yùn)輸系統(tǒng)能夠形成。
       
第六,交互學(xué)習(xí)和記憶成為新一代人工智能的硬核,輻射所有方面,這就是我的理想和遐想。

(根據(jù)李德毅院士在WIC2021第五屆世界智能大會(huì)的分論壇“智能交通峰會(huì)”上的演講整理,未經(jīng)本人審閱)
        李德毅 中國(guó)工程院院士 歐亞科學(xué)院院士
       
本文發(fā)表于《中國(guó)工業(yè)和信息化》雜志2021年7月刊總第36期

(轉(zhuǎn)載)

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