蘋果又來給汽車產(chǎn)業(yè)提供新思路了。

6月份以來，蘋果在汽車領(lǐng)域又獲得了20項(xiàng)新專利，涉及自動(dòng)駕駛、智能座艙、智能車身三大方面。

在這次新曝光的專利中，蘋果同樣是腦洞大開。

其使用與谷歌Alpha Go類似的AI技術(shù)來教機(jī)器開車，用長(zhǎng)波紅外相機(jī)等視覺傳感器來提升激光雷達(dá)的使用效率；

將汽車的擋風(fēng)玻璃變成AR-HUD屏幕，自動(dòng)給車外的建筑物編號(hào)方便導(dǎo)航，引入了自家FaceTime視頻通話功能，甚至還給汽車做了一個(gè)溺水逃生系統(tǒng)。

作為全球市值最高的科技公司，以及在消費(fèi)電子領(lǐng)域極具影響力的IT巨頭，蘋果每涉足一個(gè)領(lǐng)域，都會(huì)帶來大量令人驚嘆的創(chuàng)新，并將產(chǎn)品體驗(yàn)推至新高。

雖然已經(jīng)放棄了自己造車的泰坦計(jì)劃，轉(zhuǎn)做自動(dòng)駕駛。但蘋果在最近幾年里，還是一直在申請(qǐng)各類智能汽車相關(guān)的專利。透過這些文件，既可以看到蘋果為業(yè)界帶來的創(chuàng)新技術(shù)和各種奇思妙想，也能看出這個(gè)科技巨頭的技術(shù)儲(chǔ)備是多么強(qiáng)大。

今年6月份車東西就曾系統(tǒng)報(bào)道過蘋果在上半年獲得的幾十項(xiàng)汽車專利（可參考《70項(xiàng)專利解密蘋果汽車！腦洞太大，特斯拉都追不上》），本文則主要解讀6月份之后獲得的新專利。

01 用AI教機(jī)器開車，谷歌Alpha Go同款技術(shù)

在5個(gè)月左右的時(shí)間里，蘋果一共獲得了10項(xiàng)自動(dòng)駕駛專利，其中涉及自動(dòng)駕駛的傳感器、通信、控制三大領(lǐng)域。

如今，自動(dòng)駕駛發(fā)展多年，計(jì)算設(shè)備的算力正在大幅度提升，但如何控制自動(dòng)駕駛汽車仍然是一大難題，難點(diǎn)在于自動(dòng)駕駛汽車如何做出及時(shí)、合理的決策。并且，道路上的車輛越多，交通環(huán)境越復(fù)雜，決策就越難以實(shí)現(xiàn)。

在蘋果的專利圖中，蘋果描繪自動(dòng)駕駛車輛可以完成自動(dòng)出入匝道、自動(dòng)換道超車等駕駛動(dòng)作。為完成這些動(dòng)作，自動(dòng)駕駛電腦需要完成兩個(gè)動(dòng)作：

1、預(yù)測(cè)即將發(fā)生的交通狀況，對(duì)車輛的行駛軌跡作出多種規(guī)劃；

2、從多種規(guī)劃中選擇出一個(gè)正確的駕駛動(dòng)作。

這一決策過程與下棋的決策過程非常類似，因此蘋果采用了與谷歌Alpha Go類似的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，即蒙特卡洛樹搜索，這一機(jī)器學(xué)習(xí)方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于棋盤類游戲和開放式游戲。

當(dāng)車輛進(jìn)入自動(dòng)駕駛狀態(tài)后，可以根據(jù)交通狀況規(guī)劃出在一定時(shí)間范圍內(nèi)的車輛動(dòng)作，包括加速、減速、改變車道等，這些動(dòng)作可以通過蒙特卡洛搜索樹生成。

蒙特卡洛樹搜索的一個(gè)循環(huán)包括四個(gè)步驟，分別是選擇、擴(kuò)展、仿真和反向傳播。從根節(jié)點(diǎn)R開始，逐漸向下推演子節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)子節(jié)點(diǎn)都是車輛的狀態(tài)，連接子節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)的邊代表車輛的動(dòng)作。

例如，車輛可以選擇從根節(jié)點(diǎn)R到子節(jié)點(diǎn)L的決策，如果成功，那么可以從L繼續(xù)向下擴(kuò)展至E。E節(jié)點(diǎn)之后，還將采用隨機(jī)選擇的方法繼續(xù)向下決策，進(jìn)入仿真的過程。在這一自動(dòng)駕駛過程結(jié)束之后，系統(tǒng)會(huì)從最下方的子節(jié)點(diǎn)反向推演至R，讓機(jī)器不斷學(xué)習(xí)，變得更加強(qiáng)大。

實(shí)際應(yīng)用中，蘋果的決策過程顯得更加復(fù)雜。通過向不同的蒙特卡洛樹搜索模型提供記錄下的車輛動(dòng)作、來自模擬的動(dòng)作以及收益，在強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)督式學(xué)習(xí)價(jià)值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蒙特卡洛樹搜索分別可以提升廣度和深度。

實(shí)際上，控制自動(dòng)駕駛車輛的方法也不只是機(jī)器學(xué)習(xí)，還有隨機(jī)技術(shù)、確定性技術(shù)，最終輸入至決策過程的是三者混合的計(jì)算結(jié)果。

總結(jié)來看，自動(dòng)駕駛汽車在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)決策的過程中，遇到的可能是隨機(jī)、動(dòng)態(tài)的環(huán)境，無限的空間，潛在巨大的視野以及實(shí)時(shí)的限制，這些因素導(dǎo)致自動(dòng)駕駛車輛不能在公路上隨意行駛，而是依靠自動(dòng)駕駛電腦的計(jì)算。

02 傳感器一起上，激光雷達(dá)看得更清楚

自動(dòng)駕駛車輛同樣離不開各式傳感器設(shè)備，對(duì)于高等級(jí)自動(dòng)駕駛來說，激光雷達(dá)更是必不可少。蘋果最初在2018年就獲得了幾項(xiàng)有關(guān)激光雷達(dá)的專利，早期專利顯示，蘋果將使用激光雷達(dá)測(cè)距，并將這些數(shù)據(jù)用于自動(dòng)駕駛。

從今年6月以來，不到半年時(shí)間內(nèi)蘋果再次獲得了3項(xiàng)激光雷達(dá)相關(guān)的專利，更進(jìn)一步闡述了激光雷達(dá)應(yīng)該如何用這個(gè)問題。

在一項(xiàng)名為“用遙感檢測(cè)物體及測(cè)距”的專利中，蘋果就利用傳感器輔助激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的測(cè)距和識(shí)別。

車輛在自動(dòng)駕駛的過程中，并非所有路面交通狀況都需要車輛的關(guān)注，一些重要的交通狀況還需要更重點(diǎn)的關(guān)注。如今，視覺傳感器遍布車身，幾乎沒有盲區(qū)，這些傳感器可以實(shí)時(shí)探測(cè)車輛周圍的交通狀況。

此時(shí)，視覺傳感器能夠確定一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，激光雷達(dá)加入測(cè)距，能讓距離判斷更加準(zhǔn)確。

在另一項(xiàng)名為“解決視場(chǎng)中隱藏物體的系統(tǒng)和方法”的專利中，蘋果利用長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外傳感器（LWIR）輔助激光雷達(dá)，可以在極暗光環(huán)境下探測(cè)可能在道路上出現(xiàn)的動(dòng)物和行人。

借助長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外線，可以在一定的區(qū)域內(nèi)以較高分辨率檢測(cè)物體的熱能，檢測(cè)其他傳感器可能探測(cè)不到的物體。

兩份專利信息都顯示，激光雷達(dá)可以和其他傳感器結(jié)合使用。例如，激光雷達(dá)與紅外相機(jī)共同測(cè)距，能夠提升距離測(cè)量的精準(zhǔn)度。長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外傳感器可以和單色傳感器、RGB傳感器、激光雷達(dá)等多種傳感器結(jié)合使用，增強(qiáng)目標(biāo)檢測(cè)效果。

同時(shí)，專利文件還展示了其他傳感器組件，包括攝像頭、生物探測(cè)處理器、激光雷達(dá)、垂直腔面射型激光脈沖控制器等，這些傳感器都能夠在自動(dòng)駕駛過程中參與物體檢測(cè)。

有趣的是，第一款搭載激光雷達(dá)的蘋果設(shè)備并不是汽車，而是今年的iPad Pro和iPhone 12 Pro系列，搭載于移動(dòng)設(shè)備的激光雷達(dá)模組可以掃描一個(gè)房間的3D信息，同時(shí)也能提升弱光條件下的對(duì)焦速度。

在這里可以合理暢想一下，蘋果當(dāng)前在激光雷達(dá)這一硬件上的布局，可能也會(huì)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛。

03 擋風(fēng)玻璃成超大屏幕，還能隨意FaceTime

除了大量的自動(dòng)駕駛專利之外，蘋果在車內(nèi)科技方面也絲毫沒有松懈，把移動(dòng)設(shè)備中的優(yōu)秀解決方案裝進(jìn)汽車。

一直以來，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)都是蘋果重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)之一，現(xiàn)在瀏覽蘋果官網(wǎng)，其主要產(chǎn)品都能通過AR查看，在購買之前對(duì)設(shè)備的尺寸以及顏色有更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

同時(shí)，大量AR應(yīng)用在蘋果App Store提供，甚至還有憤怒的小鳥、我的世界AR版。

在汽車行業(yè)，今年以來對(duì)AR的討論也不少，主要集中于AR-HUD。

今年9月，奔馳發(fā)布的第11代S級(jí)轎車中就搭載了AR-HUD。其顯示面積相當(dāng)于77英寸的顯示器，根據(jù)奔馳的介紹，這一AR-HUD采用了影院放映所使用的數(shù)字微鏡器件的成像單元，由130萬個(gè)微鏡片和一個(gè)高效光源的高分辨率成像矩陣構(gòu)成。

在駕駛時(shí)，能將動(dòng)畫箭頭、車距等虛擬的信息疊加在10米以內(nèi)的真實(shí)世界上，從而實(shí)現(xiàn)AR效果。

布局多年的蘋果自然也希望AR技術(shù)走進(jìn)汽車，主要應(yīng)用仍然是AR-HUD。據(jù)統(tǒng)計(jì)，蘋果至今一共獲得了四項(xiàng)有關(guān)AR-HUD的專利。

在蘋果獲得的一項(xiàng)名為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示系統(tǒng)”的專利中，就詳細(xì)描述了蘋果希望AR-HUD能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。

1、提供導(dǎo)航信息，還能翻譯路牌

HUD的初衷就是讓駕駛員更加專注地開車，盡可能不讓視線離開道路。AR-HUD就是在HUD的基礎(chǔ)上來一個(gè)大的提升，讓原本小面積、固定內(nèi)容的HUD擴(kuò)展到更大面積，同時(shí)基于外界環(huán)境提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。

基于這一目標(biāo)，最容易想到的是將導(dǎo)航信息從車機(jī)或儀表搬上擋風(fēng)玻璃。通過特定的標(biāo)識(shí)，駕駛員可以得到更優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)航服務(wù)，同時(shí)更多的駕駛員可以讓導(dǎo)航“徹底閉嘴”。

AR-HUD僅提供導(dǎo)航服務(wù)還是比較單一，于是蘋果加入了翻譯路牌的功能。如果到海外地區(qū)駕駛，由于各國路牌不統(tǒng)一，加上語言不通，可能導(dǎo)致比較嚴(yán)重的安全隱患。如果車輛能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別路牌，并將路牌的含義、文字信息都轉(zhuǎn)化為淺顯易懂的內(nèi)容，也會(huì)方便更多的駕駛員。

2、擋風(fēng)玻璃上來個(gè)FaceTime通話，副駕還能看視頻

FaceTime通話被喬布斯定義為蘋果再一次定義了iPhone，那么在車?yán)铮匀灰采俨涣薋aceTime通話。

有了AR-HUD，駕駛員可以直接在擋風(fēng)玻璃上通話，顯示畫面的大小可以和真人一樣，讓視頻通話更有臨場(chǎng)感。

不過，在駕駛過程中，F(xiàn)aceTime電話并不會(huì)擋住駕駛員視線，副駕可以看到完整的畫面，主駕只能音頻通話。當(dāng)車輛速度下降或者停止時(shí)，駕駛員一側(cè)才會(huì)顯示FaceTime畫面。

實(shí)際上，在FaceTime引入車內(nèi)以后，擋風(fēng)玻璃就是一塊大屏。在出行過程中，副駕可以通過擋風(fēng)玻璃觀看視頻，甚至來一場(chǎng)游戲。

AR-HUD的應(yīng)用實(shí)際上也不僅如此，蘋果在另一項(xiàng)名為“在混合現(xiàn)實(shí)界面中識(shí)別物體的系統(tǒng)和方法”的專利中講述了AR-HUD的另一個(gè)用處。

在紛繁復(fù)雜的城市中，當(dāng)我們走到高樓林立的街區(qū)時(shí)，說不出高樓的名字，不知如何描述已經(jīng)成為人們出行的一大難題。

蘋果在AR-HUD中對(duì)路面高樓或臨街店鋪進(jìn)行標(biāo)記，車機(jī)上選擇編號(hào)，車輛就會(huì)自動(dòng)駕駛至特定位置，方便車內(nèi)乘員抵達(dá)某一特定位置。

04 四個(gè)車窗都是智能玻璃，還有溺水逃生系統(tǒng)

在軟件和服務(wù)之外，蘋果在硬件上也下足了功夫。在車身結(jié)構(gòu)上，蘋果也希望“全副武裝”，讓硬件工業(yè)達(dá)到新高度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，蘋果在半年時(shí)間內(nèi)共獲得了10項(xiàng)有關(guān)車身的專利?？赡苁翘O果對(duì)隱私保護(hù)十分重視，申請(qǐng)了不少“變色車窗”相關(guān)專利，今年以來一共獲得了7項(xiàng)。同時(shí)，車身安全的保障一直也受到蘋果的重視，即便車輛落水，也能做出正確的操作方便車內(nèi)人員撤離。

1、智能車窗可虛可實(shí) 5層組件保護(hù)隱私

蘋果希望將車窗設(shè)計(jì)成多層，每一層利用不同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)車窗整體色彩氛圍、透明度的調(diào)節(jié)，這樣一來，既可以保證車內(nèi)乘員不受有害光線的傷害，又能在不貼膜的前提下保護(hù)隱私。

在一項(xiàng)名為“窗戶與系統(tǒng)”的專利中，蘋果希望利用電動(dòng)可調(diào)節(jié)的車窗控制光線的吸收，從而達(dá)到控制車內(nèi)光線的效果。這一技術(shù)既可以用于側(cè)面車窗，也能應(yīng)用于擋風(fēng)玻璃、天窗、后窗，全車車窗的透光率都可調(diào)整。

根據(jù)專利文件的描述，車窗玻璃實(shí)際上和液晶顯示組件非常類似，在調(diào)節(jié)顏色的同時(shí)，也能用于顯示圖像，例如顯示導(dǎo)航信息、提供車內(nèi)照明等實(shí)用功能都能在車窗玻璃上實(shí)現(xiàn)。

在另一項(xiàng)名為“帶有可加熱的紅外透明區(qū)域的車窗”的專利中，蘋果在車窗內(nèi)加入了可阻擋紅外光的濾光層。這樣一來，可以避免在陽光曝曬時(shí)，在車內(nèi)積聚太多的熱量。另外，車輛后窗會(huì)加入歐姆絲，通電后生熱就能為車窗除霜。

在蘋果最新獲得的專利中，“動(dòng)態(tài)隱私保護(hù)與車窗著色的系統(tǒng)和方法”中對(duì)車窗的分層進(jìn)行了更加詳細(xì)的描述。

從專利圖中可以發(fā)現(xiàn)，車窗分別由聚碳酸酯層、導(dǎo)電層、Guest-Host液晶層組成，其中聚碳酸酯層與導(dǎo)電層將Guest-Host液晶層包裹在內(nèi)部。

通過這一組件，車窗就能動(dòng)態(tài)調(diào)整車窗著色。如果遇到強(qiáng)光射入，車窗會(huì)調(diào)整刺眼的光線，如果外界能見度較低，車窗能夠更加清晰透亮。另外車內(nèi)乘員也能手動(dòng)調(diào)整車窗著色，保護(hù)車內(nèi)隱私。車輛甚至可以調(diào)用激光雷達(dá)裝置，如果車外有人看向車內(nèi)，車輛會(huì)調(diào)整車窗透光，防止車內(nèi)隱私泄漏。

同時(shí)，為避免攝像頭、激光雷達(dá)、夜視儀等組件的不可見光被車窗夾層吸收，蘋果在車窗上為這些硬件預(yù)留了一定的區(qū)域，保證不可見光順利透過車窗看向遠(yuǎn)方。

2、溺水后方便逃生，安全帶、車窗、車門都是關(guān)鍵

蘋果還獲得了一項(xiàng)名為“動(dòng)態(tài)元素保護(hù)措施”的專利，車輛在溺水后，可以根據(jù)溺水情況作出正確反應(yīng)，幫助車內(nèi)乘員盡快逃生。

當(dāng)車輛部分淹沒在水中時(shí)，車內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開始介入，并操作關(guān)閉車窗、鎖閉車門、解鎖安全措施、開啟漂浮設(shè)備、發(fā)出求救信號(hào)以及調(diào)整座椅位置方便車內(nèi)乘員逃生。與此同時(shí)，在車內(nèi)向乘員發(fā)出提醒，準(zhǔn)備逃生。

車輛會(huì)實(shí)時(shí)進(jìn)行生命探測(cè)，使用高分辨率超寬帶雷達(dá)設(shè)備就能夠檢測(cè)車內(nèi)可能存在的生命體征，包括對(duì)呼吸和心跳的檢測(cè)，甚至遺留在車內(nèi)的寵物也能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

在確定車內(nèi)乘員全部逃脫后，車輛會(huì)進(jìn)入自我保護(hù)狀態(tài)，鎖閉門窗，避免更大損失。

除車窗和安全專利之外，蘋果還獲得了智能懸架專利，讓車輛行駛更加平穩(wěn)。同時(shí)還能夠?qū)⑼L(fēng)管道隱藏在車體骨架中，讓車內(nèi)空間更加充裕。從這些細(xì)節(jié)可以看出，蘋果在造車這件事上，非常用心。

05 結(jié)語：“蘋果智能汽車”值得行業(yè)借鑒

蘋果所獲得的汽車專利目前已經(jīng)達(dá)到百項(xiàng)以上，近半年來所獲得的專利顯示蘋果對(duì)自動(dòng)駕駛的重視程度正在迅速提升，也讓蘋果的自動(dòng)駕駛路線逐漸清晰。

如今，在智能汽車行業(yè)中，特斯拉等造車新勢(shì)力無論在車輛智能化、自動(dòng)駕駛還是三電系統(tǒng)在汽車行業(yè)都是一道靚麗的風(fēng)景線，蘋果這樣的巨頭在汽車行業(yè)內(nèi)動(dòng)作不斷，也給正在造車的新勢(shì)力們一些優(yōu)秀的借鑒，如何像蘋果一樣造車？蘋果所定義的汽車是不是仍能受到市場(chǎng)歡迎？
責(zé)任編輯:tzh