智能驾驶:科技创新引发的行业变革
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2.在莫哈韦沙漠的12公里

2005年10月8日,美国内华达州普里姆。

来自卡内基梅隆大学的克里斯·厄姆森坐在导师威廉·惠特克的边上,他们刚刚做完决定,让H1ghlander以48公里/时的配速前进,而“沙暴”作为另一个保险,以43公里/时的配速前进。坐在标记着“卡内基梅隆大学”的帐篷里,厄姆森想起了2003年的4月,在智利的阿塔卡马沙漠,惠特克在他面前第一次提到这场比赛:DARPA无人驾驶挑战赛。

DARPA无人驾驶挑战赛

DARPA的全称是美国国防部高级研究计划局。1958年2月,时任美国总统的艾森豪威尔依然沉浸在1957年10月苏联发射人类历史上首颗人造地球卫星“斯普特尼克一号”所带来的震撼和恐慌中,并由此批准组建DARPA。作为在美国国防部内拥有特殊地位的独立机构,DARPA从设立之初就聚焦尖端的科技研发,直接向美国国防部高层汇报。时至今日,互联网、个人计算机操作系统UNIX、全球定位系统GPS、隐形战斗机等都来源于DARPA启动的科研项目。

2001年“9·11”事件之后,美军先后发动了对阿富汗和伊拉克的战争。在阿富汗崎岖的山路上,在从伊拉克巴格达到提克里特的公路上,简易爆炸装置让美军伤亡惨重,成为美军在这些地区所面临的最致命的威胁之一。美国国防部一直在推动美国国防承包商开发自动驾驶技术,当时美国国会的一项授权把目标设定为:到2015年,1/3的美国军用车辆可以实现自动驾驶。

到了2003年,美国国防部对于研发进度非常不满,希望时任DARPA主任的托尼·特瑟提出新的方案。经过思考,在2003年2月,特瑟宣布,由DARPA举办无人驾驶挑战赛,允许任何美国团队参赛。比赛路线穿越莫哈韦沙漠,从加利福尼亚州的巴斯托向东到达内华达州的普里姆,全程142英里(约229公里)。第一个到达终点的团队将获得100万美元的奖金。

后来,特瑟在接受采访的时候回忆道,一开始他预计,有5到10支队伍参赛就蛮不错了。结果在报名开放日的早上,当他在8时30分——计划正式接受报名的前半小时来到办公室的时候,他发现年轻的人们已经摩肩接踵地排起了长队。

硅谷创新生态圈的崛起

在特瑟思考举办DARPA无人驾驶挑战赛的2003年,政府、大学、企业在市场化运作中形成的“共生”的相互依存的关系,已经在美国逐步成形,其代表就是硅谷的创新生态圈。在之后的自动驾驶发展进程中,硅谷都扮演了特别重要的角色。

20世纪90年代,随着互联网的发展,知识的流动和发展不再局限于企业的研发中心,大学和科研机构成为崛起的新势力。象牙塔之中原本就聚集了太多的知识精英和行业专家,当教授们借助互联网更加方便地阅读最新的期刊论文,更加快捷地进入数据库时,大学的研究进度开始加快。除此之外,美国国家科学基金会(NSF)对于科研的支持,还有1980年制定的《专利和商标修正案》(又称《拜杜法案》),允许大学和公司合作,将发明专利商业化推向市场。

目前美国大学的技术转移模式主要分为三种:技术转移办公室模式(以下简称OTL模式),由斯坦福大学首创;研究公司模式(RC),由加州大学伯克利分校教授弗雷德里克·科特雷尔首创;校友研究基金会模式(WARF),由威斯康星大学哈里·斯汀博克教授首创。从20世纪90年代开始,OTL模式受到大多数美国大学的认可,成为当代美国大学技术转移的主流模式。

在OTL模式中,专利发明人向OTL(技术转移办公室)提交“发明和技术披露表”,之后技术经理就将负责此后的全过程,包括是否要为此发明申请专利,以及之后的技术评估、申请专利、营销谈判等一系列过程。1989年,北美大学技术经理人协会(以下简称AUTM)也应运而生,技术经理人成为推动技术转移的主要操作方。

从美国OTL模式的实践以及研究来看,技术经理人往往都是具有较强专业技能的博士、工商管理硕士等,并且通过AUTM进行广泛的合作与联系。技术经理人既有技术背景,又了解法律、经济和管理,同时在专利营销和专利许可谈判方面有很强的能力。

在技术经理人如此丰富和精深的技能要求下,激励措施就是其中重要的组成部分。在OTL模式的利益分配中,OTL一般占15%(自收自支),学校占85%,其中技术发明人、院系和学校各占1/3。合理的利益分配和激励机制既吸引了许多技术专才和工商管理人才加入OTL成为技术经理人,也促进了科技成果转化的良性循环。

由于科技的发展以及政策的支持,传奇正在硅谷孕育。斯坦福大学在20世纪初并不像现在这般赫赫有名,名声远不及波士顿的哈佛大学和麻省理工学院(MIT),甚至比起邻近的加州大学伯克利分校也要稍逊一筹。1951年,时任工程学院院长的弗雷德·特曼与校长华莱士·斯特林商定,将学校附近的土地以极低的价格出租、兴建工业区,吸引了不少企业入驻,解决了许多学生的就业问题。20世纪60年代中期,特曼邀请“晶体管之父”威廉·肖克利到斯坦福任教并建立实验室。不久冷战爆发,美国政府对于军事技术的投入大大增加,斯坦福以及附近的初创企业因此获益。

早在1938年,特曼就投资583美元资助了他的两位学生比尔·休利特以及戴维·帕卡德,将他们发明的音频振荡器产业化。两位学生后来在一间车库里创办了惠普。作为回报,休利特和帕卡德连同他们的家族基金以及惠普公司,向斯坦福大学捐赠的金额超过3亿美元,并在1977年捐赠建立弗雷德·特曼工程学中心。在这样的带动下,硅谷的产学研体系开始逐渐成熟。

肖克利之前与罗伯特·诺依斯、戈登·摩尔等“八叛逆”的恩怨情仇,以及之后“八叛逆”开创的仙童半导体的传奇,奠定了融合合作和竞争的硅谷的模式,这种模式或者说生态体系,非常鼓励尝试、冒险、分享成功和失败的经验和教训。硅谷著名的投资人,同时也是优步的早期投资人贾森·卡拉卡尼斯在2017年出版的《富人思维》中提到:“硅谷打造的最伟大的产品就是硅谷本身。在这里,一代又一代公司及创始人都在积极推动和刺激自己在效率等方面比前人做得更好。”

顶级专家,周围的诸多创业企业、联邦政府投入的资金,加上《拜杜法案》的支持,政府、大学、企业在市场化的运行中形成了“共生”的相互依存关系,此时风险投资(VC)也在硅谷开始发展。在多方利好的形势下,许多科技青年不再把大企业的研发部门作为自己的首选,他们或者留在高校继续研究,或者就在车库和伙伴共同创立公司,发展技术和产品。亨利·切萨布鲁夫在2003年出版的《开放式创新:进行技术创新并从中赢利的新规则》中提出了“开放式创新”的理念,为硅谷创新生态圈的进一步演化奠定了理论基础,受到学术界和企业界的广泛关注。

在不断的演化和发展过程中,创新的技术不再仅仅留在高校研究机构或是大公司的研发中心,它们扩散到了整个硅谷。

从封闭式创新到开放式创新

“沙暴”

回到2003年4月在智利的阿塔卡马沙漠的现场。厄姆森当时还是卡内基梅隆大学移动机器人实验室的博士生,当他看到惠特克时,满是疑惑,心想为什么自己的博士生导师、美国最著名的机器人专家会万里迢迢来到这个沙漠。几小时后,惠特克拍了拍厄姆森的肩膀,他们将一同参加首届DARPA无人驾驶挑战赛。

从智利回到美国匹兹堡后,惠特克密集拜访了英特尔、波音、卡特彼勒和谷歌,拿到了一些赞助,但是这和他计划的改造车辆所需要的73万美元的材料费用相比,还有不小的缺口。2003年9月,厄姆森和团队看到惠特克带来的、一辆已经使用了17年的悍马M998时,都大感意外,但也无可奈何。

为了让这辆老式的悍马实现自动驾驶,厄姆森带领团队借鉴汉斯·莫拉维克在“斯坦福推车”上的实验,模仿人类驾驶时所使用的感官能力进行了类似“逆向工程”的操作。例如,人类需要用眼睛观察道路状况,于是他们配备了激光雷达和摄像机。同时他们预想到在沙漠道路上,光线很难穿透尘埃,所以还购买了雷达系统,利用声音来探测障碍物。同时,人类需要大脑来判断外部环境,并进行决策。厄姆森和团队利用了几台电脑来模拟。首先由几台电脑对激光雷达、摄像机和雷达采集的外部环境信息进行融合,建立起周围环境的模型。接着另外由一台电脑使用GPS和运动跟踪装置计算车辆的位置。基于周围环境和自身位置的综合信息,电脑就可以判断,应该朝哪个方向、如何行进。最后,人类需要用手和脚控制方向盘和油门、刹车、离合器等,厄姆森和团队购置了提供扭矩、推力或者拉力的电机,基于电脑决策产生的信号,让车辆前行、加速、转弯和刹车。

惠特克和厄姆森将组装场地安排在卡内基梅隆大学机器人大楼的一个大车间里。这里有几层楼高,还有工作桥、小型起重机、车床、钻床、各种工具和计算机诊断设备。当上述这些硬件组合在一起之后,团队想到,莫哈韦沙漠的岩石和山脊会导致震动,影响计算机的硬盘,轻则导致读写错误,重则导致读写头碰到旋转的圆盘从而损坏硬盘。于是他们用弹簧和减震器支撑起巨大的金属箱,放置在车顶上,将最精密的设备,例如激光雷达、电脑、GPS等放置其中。

硬件设备安装布置完成,连通电脑,这辆无人驾驶车初具雏形。惠特克和厄姆森将其命名为“沙暴”,希望这辆车能在莫哈韦沙漠掀起风暴。

时间来到了2004年的1月,距离比赛还有两个月的时间。厄姆森有一天顿悟说,为什么不给“沙暴”绘制一张准确的地图呢?之前的所有逻辑假设是说,“沙暴”可以探测周边环境,能在沙漠中辨识道路,然后进行判断并行进。但是如果提前有了地图,就可以告知“沙暴”道路在哪里,指导它如何行进,这样可以从计算任务中省略掉一个耗时的步骤,可以让“沙暴”跑得更快。

一开始,团队准备购买整个莫哈韦沙漠的高分辨率地图,然后派两位工程师开着车,在莫哈韦沙漠中行驶,并用摄像头捕捉图像。他们显然低估了工作量,最后只能改为,在DARPA公布路线之后,基于高分辨率地图规划出最佳的路径。

在莫哈韦沙漠

2004年3月初,所有参赛队都来到加利福尼亚州丰塔纳的赛车场进行资格赛,最后包括“沙暴”在内的15支队伍脱颖而出,进入在莫哈韦沙漠的决赛。来自加州大学伯克利分校的安东尼·莱万多夫斯基领导的团队带来了参赛车辆中唯一的一辆两轮车。

2004年3月13日上午,在加利福尼亚州的巴斯托,15辆车在发车位一字排开,媒体和军用直升机在空中盘旋,数百名观众顶着风沙观战。特瑟宣布,比赛开始!

上午11点,特瑟搭乘直升机来到终点处的普里姆,面对来自全美各地的记者,特瑟简短地说,比赛结束了,走得最远的汽车“沙暴”行进了大概12公里,然后冒烟起火。面对记者们的喧哗,特瑟接着说,比赛将在第二年(即2014年)再次举办,奖金会翻倍,达到200万美元。

后来,在2017年的初春,特瑟在接受采访时最后感慨道,之后(自动驾驶)的一切都始于2004年,一群疯狂人,一场疯狂的挑战赛。