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3.DARPA无人驾驶挑战赛双星闪耀

2004年8月14日,美国加利福尼亚州阿纳海姆。

第一届DARPA无人驾驶挑战赛,在近半年前的3月13日在巴斯托尴尬收场后,美国媒体对DARPA和比赛发出了各种冷嘲热讽。当DARPA在阿纳海姆举办第二届比赛的参赛动员会时,来自7个国家以及全美42个州的500多人前来参会,最终,有195支队伍确定报名参赛。

厄姆森和惠特克也来了,在现场他们不出意外地碰到了最熟悉的陌生人,塞巴斯蒂安·特伦和麦克·蒙特梅洛。他们刚刚从卡内基梅隆大学移动机器人实验室转会,来到斯坦福人工智能实验室。

特伦与厄姆森的暗战

特伦在斯坦福大学招募了20多人加入团队,并且在大众汽车的支持下获得了一辆新的途锐R5,更重要的是,大众汽车的工程师还帮助特伦的团队接入车辆的计算机系统。因为特伦和蒙特梅洛都是软件方面的专家,所以他们考虑发挥自身特长,将市场上量产的合适的传感器装配到车上,从而将大部分时间用在系统的架构和调试上,让系统变得更加智能。特伦后来表述说,他的目标就是,打造一台能够依照设定路线行驶的机器人。

20多人的团队在特伦的领导下,分为3个小组进行工作:一个团队负责传感器的安装,以及与车辆计算机系统的连通,由大众汽车美国电子研究实验室的工程师们带队;一个团队负责软件,包括导航软件以及安全系统等;一个团队负责软硬件的测试。后两个团队都由斯坦福大学的研究者们带队。学期结束后,特伦和团队前往莫哈韦沙漠进行实车测试,他们把这辆汽车称为“斯坦利”。

之后,特伦精选了四人团队不断改进软件。他们每周前往莫哈韦沙漠进行测试。一开始,他们让车自己行驶,直到遇到一些程序无法应对的问题,然后团队进行编码改进算法。在迭代了几百次之后,整个软件系统变得非常复杂,并且开始实现自学习。

在测试的过程中,机器学习的想法开始在特伦的脑海中萌芽。他认为,自动驾驶车辆的处理器,应该具有拥有自我意识的算法,来自行判断许多不完整和模糊的数据。

在蒙特梅洛的帮助下,特伦开始做这样的改善:首先命令计算机处理传感器采集到的每一个像素,然后特伦和团队根据人类驾驶的情况,为数据分配数值。这样,计算机就可以将自身的判断与人类的经验进行对比,舍弃一些错误的信息和方法。同时,特伦引进激光雷达与摄像头在不同距离区间内的不同样本,让计算机通过两组传感器不同的数据进行自我学习。

斯坦利的软件系统流程图

资料来源:Thrun S,Montemerlo M,Dahlkamp H,et al.Stanley:The robert that won the DARPA Grand Challenge[J].Journal of field robotics,2006,23(9):661-692.

厄姆森在卡内基梅隆大学的团队也变得更强。他们从悍马公司获得了两部车的赞助,并且新型悍马的控制器内置了电控驱动设备。厄姆森的团队在悍马公司的帮助下可以为车辆接入计算机系统,新型悍马使车辆能够以电子方式控制油门,而不是像“沙暴”那样依靠安装电机和推杆来按压油门和踏板。同时,他们对从GPS系统制造商艾普兰尼克斯那里获得的定位系统也进行了极大的改进。2005年8月,卡内基梅隆大学的团队提前三个月来到内华达汽车测试中心进行测试。团队把两辆车分别命名为“H1ghlander”和“沙暴”。

第一支越过终点线的队伍

2005年10月8日,第二届DARPA无人驾驶挑战赛在内华达州的普里姆开赛。厄姆森和惠特克决定采用双保险的策略,让H1ghlander以48公里/时的配速前进,而“沙暴”以43公里/时的配速前进。

在行驶到87公里的时候,H1ghlander遭遇严重挫折,发电机无法为传感器供电,导致主激光雷达失灵。在行驶到118公里时,斯坦福大学的斯坦利超过了H1ghlander,经过几次交替,在行驶到163.5公里时,斯坦利再次超过了H1ghlander,并且一路向前冲向终点。

2005年10月8日13时40分,斯坦利冲过了终点线,用时6时53分58秒!

“沙暴”在发车7小时4分之后完成了比赛,排名第二。H1ghlander用时7时14分完成比赛,排名第三。最终,总共5辆汽车完成了比赛。

目睹特伦和他的团队聚集在领奖台上,领取了200万美元的支票,厄姆森和惠特克显得非常失望。几年后厄姆森接受采访,回忆那时的场景感慨道,团队齐心协力完成了不可能完成的任务,做到了不可能做到的事情,但是,输了……

厄姆森最后的机会

面对第二届DARPA无人驾驶挑战赛的巨大成功,特瑟并没有满足,因为还没有在阿富汗或者伊拉克繁杂的街巷环境下,还能自动行驶的车辆。因此特瑟在2006年4月宣布,将在2007年11月3日举行第三届DARPA无人驾驶挑战赛,这次的比赛有了新的名字——“城市挑战赛”。

在城市挑战赛中,DARPA将在赛道上设置移动障碍物,并且参赛车辆将同时在赛道上行驶。DARPA要求车辆在6小时内在城市中无人驾驶行驶100公里,并且可以完成十字路口同行、停车场内停车等动作。

厄姆森第三次出征DARPA无人驾驶挑战赛,他似乎也感受到,这可能是他最后的一次机会。在惠特克的牵线搭桥下,通用汽车向卡内基梅隆大学的团队提供了200万美元的资助,提供了2007年款雪佛兰,并冠名“博斯”。通用汽车的工程师也来到匹兹堡加入了厄姆森的团队。

在资金和技术的双重支持下,“博斯”的整体配置相比较H1ghlander和“沙暴”,有了极大的提升。“博斯”配备了包括激光雷达、摄像头和雷达在内的十余个传感器。整车的软件系统有超过50万行代码,采用分布式架构,由感知、运动规划、路径规划、行为规划等系统组成。

为了实现高速计算,“博斯”搭载由10个2.16 GHz Intel Core 2 Duo处理器组成的Compact PCI机箱,每个处理器具有2GB的内存和一对千兆位以太网端口,并且每个处理器都从4GB闪存驱动器启动,从而降低磁盘发生故障的概率。此外,通过电脑与车辆的计算机系统的连接,“博斯”能够借助线控驱动系统实现自动转向、刹车和换挡。

2007年11月3日,经过多轮预选赛的选拔,11支队伍来到了加利福尼亚州胜利谷乔治空军基地。上午8时,比赛开始,原先排在首位发车的“博斯”竟然失去了GPS信号,全部接收器都出现了问题。半小时后,经过排查确定是发车杆位上方的巨型屏幕的电磁干扰影响了“博斯”接收GPS信号,故障排除后,“博斯”顺利发车。

比赛开始后4小时29分,斯坦福团队的“初中生”首先越过终点线。厄姆森感到非常沮丧,不久“博斯”越过终点线,厄姆森和团队才意识到他们晚出发了半小时,“博斯”的用时其实只有4小时10分。第二天早上,特瑟宣布,根据比赛用时、安全驾驶等诸多比赛要求,卡内基梅隆大学的“博斯”获得第一名,斯坦福大学的“初中生”获得第二名,此外,弗吉尼亚理工大学、麻省理工学院、宾夕法尼亚大学和康奈尔大学的无人驾驶车也跑完了全程,总共6支参赛队跑完了全程。

厄姆森和惠特克长舒了一口气,他们终于赢了!

当人群安静下来,不再喧哗时,特瑟说道,真正的赢家是技术!然后,他挥手离开。

没有人想到,这是DARPA无人驾驶挑战赛目前为止留给世界最后的背影。截至本书完稿时,DARPA再也没有组织新的无人驾驶挑战赛。

我在通用汽车前副总裁劳伦斯·伯恩斯写的《自动时代:无人驾驶重塑世界》一书中,读到这样的一个细节。在2007年的城市挑战赛结束之后,劳伦斯问特瑟,下一场比赛什么时候举行,特瑟回答道,不会有了,我们的任务完成了。

此时,次贷危机已经开始在欧美蔓延,石油价格也开始慢慢爬升。2008年7月14日,纽约商品交易所原油期货价格达到147.27美元/桶的历史最高点。9月15日,雷曼兄弟申请破产,成为美国历史上规模最大的投资银行破产案,恐怖的全球金融海啸拉开序幕。2009年4月,美国三大汽车巨头之一的克莱斯勒提出破产;同年6月,通用汽车提出破产。时任美国总统的奥巴马决定支持通用和克莱斯勒,调整公司业务,执行复兴计划……

底特律的汽车巨头们陷入无穷的烦恼之中,也就在此时,远在加利福尼亚的斯坦福大学,一阵敲门声响起。几年之后,让世界惊讶的一幕在美国得克萨斯州的奥斯汀上演,而这幕大戏的序曲,就来自这一声声的敲门声……