2018全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)（CCF-GAIR）在深圳召開，中科院自動(dòng)化所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)副理事長兼秘書長、青島智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長王飛躍，在此次CCF-GAIR大會(huì)上，他發(fā)表了《平行駕駛與平行交通：從智能出行到智慧城市》的大會(huì)報(bào)告。

7月1日上午，王飛躍教授作為CCF-GAIR大會(huì)智能駕駛專場(chǎng)第一位嘉賓登場(chǎng)。王教授早早地來到了現(xiàn)場(chǎng)，臉上洋溢著喜悅。對(duì)于他來講，最近確實(shí)有幾件值得高興的事情：第29屆IEEE IV大會(huì)在常熟圓滿落幕，本屆會(huì)議成為IV會(huì)議歷史上論文投稿數(shù)最多，注冊(cè)人數(shù)最多，參會(huì)人員最多，第一次過千人的會(huì)議。作為本屆IV會(huì)議的主席，王飛躍教授在開幕式上主持并致詞：IV作為一個(gè)開放的國際性學(xué)術(shù)盛會(huì)，歡迎來自世界各地的專家學(xué)者參與其中，希望未來IEEE有更多有年輕人參與其中，做出更多貢獻(xiàn)。在這次大會(huì)期間，由王飛躍教授聯(lián)合歐美中十八所大學(xué)發(fā)起的國際平行駕駛聯(lián)盟（iPDA）宣告成立，iPDA國際聯(lián)盟的成立，將促進(jìn)聯(lián)盟成員交流與平行駕駛相關(guān)的最新研究成果，用于研究的非保密性測(cè)試數(shù)據(jù)將在成員之間實(shí)現(xiàn)共享，參與共建平行駕駛通用共享研究平臺(tái)。同時(shí)，IV 2018會(huì)議的最后一天（6月30日），由國際平行駕駛聯(lián)盟（iPDA）承辦的“IEEE IV 2018 On-road Demonstration ”國際智能車聯(lián)合道路演示”在中國智能車綜合技術(shù)研發(fā)與測(cè)試中心得到了成功演示。這三件大事，讓平時(shí)不茍言笑的王飛躍教授臉上掛滿了笑意。

平行駕駛與平行交通：從智能出行到智慧城市

警惕無人車與智能駕駛中的“馬糞”問題

演講一開始，王飛躍教授以他多次提到的馬車時(shí)代向汽車時(shí)代轉(zhuǎn)變的例子來映射當(dāng)下正在經(jīng)歷的汽車智能化變革。他說：“當(dāng)馬跟車混起來開的時(shí)候，車開快了馬會(huì)受驚，會(huì)出事故。無人車跟有人車在一起開，無人車開100、200、300公里的時(shí)速，不是馬受驚，而是人受驚?！蓖踅淌谙矚g做這種類比，就像他相信關(guān)鍵小數(shù)據(jù)的重要性一樣，未來無法預(yù)知，但是一些有規(guī)律的小數(shù)據(jù)總會(huì)幫助我們對(duì)還未發(fā)生的事情做出先驗(yàn)的判斷，這可能就是我們俗語中“吃一塹，長一智”中的智之所在。

然而，在馬車時(shí)代我們吃了太多 “塹”。上世紀(jì)末，馬作為主要的交通工具，隨之而來的卻是無法分解的馬糞，這個(gè)問題困擾了當(dāng)時(shí)人們很多年，甚至有專門國際會(huì)議來研究當(dāng)時(shí)面臨的“馬糞危機(jī)”。在馬車時(shí)代，我們沒有成功解決馬糞問題，然而汽車的普及，所有問題都不存在。而在人工智能時(shí)代，當(dāng)我們研究討論如何解決車輛的無人駕駛問題，車輛武裝上了高線束激光雷達(dá)等傳感器感知，配上“足夠算力”的計(jì)算單元，優(yōu)化算法，把一輛輛汽車改裝成繁雜的智能體搬到了馬路上，仍無法避免無人車在長久時(shí)間內(nèi)不出現(xiàn)事故。這是否正是當(dāng)下遇到的“馬糞問題”？王教授說：“有人駕駛、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)車和無人車需要統(tǒng)一起來，成為平行駕駛，如果你硬要分開，對(duì)我來說就是馬糞問題?！倍?，平行車和平行駕駛的最大好處之一，就是把過去在物理世界吃一"塹"，虛擬世界長一"智"，變成在虛擬世界吃"塹"，物理世界長"智"。

智能車輛研究第一階段：自動(dòng)駕駛

王飛躍教授的研究是從機(jī)器人開始，到空間的機(jī)器人，再到月球上的無人車，火星上的無人工廠，再到礦山上進(jìn)行推土、裝載的無人車，一直到現(xiàn)在的民用無人車。經(jīng)過多年研究，他總結(jié)無人車想要在路上開，還未達(dá)到非常智能的程度，但這項(xiàng)技術(shù)仍有前景。20多年前，其團(tuán)隊(duì)研發(fā)了VISTA Car， 甚至不用GPS和LiDAR，只使用攝像頭和雷達(dá)，成為世界上唯一一個(gè)在美國51號(hào)公路上進(jìn)行單車演示的團(tuán)隊(duì)，當(dāng)時(shí)時(shí)速是120公里，測(cè)試點(diǎn)就在今年三月Uber發(fā)生致命事故的地方。最初它只是一個(gè)工程項(xiàng)目，對(duì)研究控制的人來說，這不是一個(gè)太難的問題，連PID都不需要，只用PD就足夠了。

當(dāng)時(shí)最大的問題就是環(huán)境感知問題，這才是利用有限的資源去實(shí)現(xiàn)車輛的智能自動(dòng)化控制之關(guān)鍵。幾年后，這段研究被王教授當(dāng)時(shí)的研究生、現(xiàn)清華大學(xué)教授李力總結(jié)成其博士論文并寫成一本書《智能汽車：先進(jìn)傳感與控制》，于2007發(fā)表，成為第一部英文智能車技術(shù)專著。書中提出的許多觀念，現(xiàn)在還沒有人實(shí)現(xiàn)。2015年之前，這本書并沒有太大的銷量，當(dāng)時(shí)的人們可能不會(huì)想到，10年后的今天，無人駕駛技術(shù)竟變得如何火熱。

在2002年，原定于中國舉辦 IV 2006，但到了2003年，日本提出異議，他們認(rèn)為中國的汽車市場(chǎng)規(guī)模較小，當(dāng)?shù)厝藢?duì)無人車、智能車大會(huì)不會(huì)感興趣，建議大會(huì)移至日本召開，IEEE ITS委員重新進(jìn)行了投票，最終決定不在中國開。一直到2009年，IV大會(huì)才到中國西安舉辦。為了提高國內(nèi)對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)熱情，2009年IV大會(huì)舉辦期間，在鄭南寧院士及王飛躍教授的共同倡導(dǎo)下，創(chuàng)辦了中國智能車未來挑戰(zhàn)賽，至今已經(jīng)連續(xù)舉辦了10年，這一賽事現(xiàn)在已經(jīng)成為了國際上歷史最久、規(guī)模最大、水平最高的無人駕駛賽事。

中國研究無人車的創(chuàng)業(yè)者，大部分都是從這一賽事中產(chǎn)生的。挑戰(zhàn)賽的最初兩屆都在西安舉行，第一屆只有6部車參賽，人走的比車開的快，車速不及人步行的速度; 第二屆就變成人跑的比車開得快，參賽車的車速不及人跑步的速度。在第二屆挑戰(zhàn)賽上，還增加了交通標(biāo)志識(shí)別測(cè)試，當(dāng)時(shí)沒有一個(gè)車隊(duì)通過測(cè)試。到了2011年、2012年，挑戰(zhàn)賽在內(nèi)蒙古舉行，雖然當(dāng)時(shí)無人車的車速已經(jīng)很高了，但是水平還有待提高。從2013年開始，這一賽事就固定在常熟舉辦。挑戰(zhàn)賽按4S評(píng)判：安全(Safty)、舒適(Smoothness)、快速(Sharpness)、智能(Smartness)。參賽者還需要在城市環(huán)境、郊外環(huán)境、高速環(huán)境上進(jìn)行測(cè)試。

“最大的變化是從2014年開始的，當(dāng)年的賽事吸引了許多創(chuàng)業(yè)者、企業(yè)的目光。2015年，開始有人向我打聽參賽車隊(duì)中是否有人才可以跟他們一起創(chuàng)業(yè)。在這批初創(chuàng)公司中，我最熟悉的是慧拓和馭勢(shì)。”談到此處，王飛躍教授激動(dòng)地說，“之前，沒有一個(gè)科研單位曾寫出過如何測(cè)試、如何評(píng)價(jià)車輛智能水平的科學(xué)文章，而這個(gè)賽事已經(jīng)產(chǎn)生出了三篇此類文章?！?/p>

今年是IV會(huì)議第二次在中國舉辦，此次大會(huì)的論文投稿數(shù)、參會(huì)人數(shù)、注冊(cè)的人數(shù)都是歷屆最多。此次參會(huì)的每個(gè)外國人都認(rèn)為大會(huì)辦得非常成功，從來沒有見過這么大的規(guī)模。明年大會(huì)要在巴黎開，法國人表示"亞歷山大"。

智能車輛研究第二階段：平行駕駛

無論是中國智能車未來挑戰(zhàn)賽，還是之前Vista Car，其實(shí)都是在單車上做的研究。然而，未來我們必然會(huì)經(jīng)歷一段有人駕駛汽車、智能車、無人駕駛車等從L0到L5級(jí)別車輛混合行駛的階段，不同車輛之間會(huì)產(chǎn)生無數(shù)種場(chǎng)景，無人車在遇到這些未曾經(jīng)歷過的駕駛場(chǎng)景時(shí)，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生安全問題。如何把這些車輛統(tǒng)一起來？

王教授提到：“2005年我提出要做一個(gè)"車內(nèi)簡單、車外復(fù)雜"的虛實(shí)互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化平行智能駕駛系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)還沒有云端的概念，要軟件定義的汽車（人工汽車）和物理汽車一起開，而且一部物理汽車要對(duì)應(yīng)三部軟件汽車：一部用來做描述，與物理車通過無線傳感網(wǎng)聯(lián)在一起，描述車輛的即時(shí)狀態(tài)，不論開到哪里都受監(jiān)護(hù)；一部用來做預(yù)測(cè)，前方道路是否發(fā)生事故，是否擁堵，預(yù)測(cè)車輛都能提前預(yù)測(cè)；還有一部用來做規(guī)劃和引導(dǎo)，給你提方案，怎樣路線最好，最省油，最節(jié)約時(shí)間?！?這些虛實(shí)車構(gòu)成平行車，相應(yīng)的駕駛方法就是平行駕駛。

平行駕駛理論是基于信息物理社會(huì)系統(tǒng)（CPSS）通過將人工系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)虛實(shí)結(jié)合起來，它利用ACP （Artificial societies, Computational experiments and Parallel execution）方法，通過人工系統(tǒng)對(duì)實(shí)際無人車和路建模，構(gòu)建軟件定義車輛及車路系統(tǒng)，同時(shí)建立控制計(jì)算中心，對(duì)無人車和道路采集的真實(shí)數(shù)據(jù)及人工系統(tǒng)的虛擬數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，保證無人駕駛更高級(jí)別的安全性，同時(shí)對(duì)單車進(jìn)行相應(yīng)的改造，從而降低車輛成本。平行駕駛充分利用了全球數(shù)字化及信息化資源，將云端、道路及車輛上的資源無縫銜接，充分考慮安全性、舒適性、敏捷性和智能性等指標(biāo)，將物理、社會(huì)、信息空間打通，從而有效保證車輛行駛安全與最優(yōu)行車體驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)可靠、舒適、快速的平行駕駛。

同時(shí)，無人車通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)的方式把小數(shù)據(jù)導(dǎo)成大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)導(dǎo)成小智能，核心就是平行學(xué)習(xí)。基于平行理論，可以構(gòu)建人工場(chǎng)景來模擬和表示復(fù)雜系統(tǒng)的特定場(chǎng)景，并將選取的特定“小數(shù)據(jù)”在平行系統(tǒng)中演化和迭代，以受控的形式產(chǎn)生更多因果關(guān)系明確、數(shù)據(jù)格式規(guī)整、便于探索利用的大數(shù)據(jù)。

視覺也是平行的，無人車在物理世界開，先在人工世界試開，“要在人工世界吃一塹，物理世界要長一智”。平行視覺研究思路是針對(duì)視覺計(jì)算研究中存在的實(shí)際數(shù)據(jù)獲取和標(biāo)注成本高、難以覆蓋復(fù)雜環(huán)境、極端場(chǎng)景樣本稀少、訓(xùn)練的模型適應(yīng)性差等問題提出的，采用Agent建模方法，模擬北京中關(guān)村區(qū)域和常熟智能車測(cè)試區(qū)域，在計(jì)算機(jī)上建立人工場(chǎng)景，設(shè)計(jì)豐富典型的環(huán)境條件和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，生成帶詳細(xì)標(biāo)注信息的圖像數(shù)據(jù)集。

有了虛實(shí)互動(dòng)的平行理念，感知、規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)、轉(zhuǎn)向控制、測(cè)試都需要平行?！拔锢?a target="_blank">信號(hào)之外還要有社會(huì)信號(hào)、精神信號(hào)，還有情感信號(hào)，駕駛員、人機(jī)因素，以后人機(jī)因素多了，遠(yuǎn)端的人機(jī)因素，車內(nèi)外的人機(jī)因素都要考慮。所以最后至少是四胞胎，雙胞胎是不夠的。

平行駕駛的應(yīng)用

很多人聽到這樣的“平行駕駛技術(shù)架構(gòu)”，“數(shù)字四胞胎”，“虛實(shí)互動(dòng)”……第一反應(yīng)是“這么龐大的工程該如何落地？”王飛躍教授也列舉了一些具體的實(shí)例

慧拓智能機(jī)器有限公司（VIPioneers）是一家以ACP平行理論為基礎(chǔ)，致力于新一代云端化智能網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的公司。今年3月18號(hào)，慧拓在中國智能車綜合技術(shù)研發(fā)與測(cè)試中心（常熟）發(fā)布其 “第三代平行駕駛系統(tǒng)”，公開演示了“駕駛員”如何利用平行駕駛管控中心的遙控駕駛系統(tǒng)中遠(yuǎn)程管理并控制在真實(shí)道路上行使的多輛無人駕駛車。6月30日，在IEEE IV 2018 On-Road Demonstration國際智能車聯(lián)合道路演示上，他們給全世界展示了平行駕駛3.1版，現(xiàn)場(chǎng)演示了一般交通場(chǎng)景響應(yīng)式接管、緊急交通場(chǎng)景主動(dòng)接管、主動(dòng)避障、中心駕駛員實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)四個(gè)部分。圍繞“平行駕駛”框架的平行駕駛3.1系統(tǒng)，通過平行駕駛管控平臺(tái)流暢的管理多臺(tái)無人車，讓無人車更安全平穩(wěn)的在道路上行駛，這無疑是自動(dòng)駕駛技術(shù)的落地提供了一種安全、可靠、高效的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)道路上混合車輛系統(tǒng)（有人駕駛、自動(dòng)駕駛、無人駕駛）的安全平穩(wěn)智能管理，同期也成立了一個(gè)國際平行駕駛聯(lián)盟（iPDA），由18所學(xué)校參加進(jìn)來共享數(shù)據(jù)。

對(duì)無人車真正剛需的場(chǎng)景可能是礦山，礦山中使用的卡車非常昂貴，一部就要上百萬美元，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化才能更高效，讓軟件定義的礦山與軟件定義的大卡車，跟物理礦山和物理汽車一起運(yùn)營。王飛躍教授表示：“慧拓己與中國最大的礦山卡車公司合作，后來也進(jìn)入了物流領(lǐng)域，給東風(fēng)提供平行物流的應(yīng)用。物流、礦山這些場(chǎng)景有三合一的特色，即平常的運(yùn)維、監(jiān)控、應(yīng)急三合一，非常適合應(yīng)用平行駕駛?！?

中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)聯(lián)合研發(fā)了虛實(shí)結(jié)合的無人駕駛車輛平行測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)建立了實(shí)際測(cè)試場(chǎng)地和任務(wù)的精確監(jiān)控系統(tǒng)，利用高精度地圖和高精度差分GPS記錄車輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過車內(nèi)和車外的視頻監(jiān)控采集駕駛環(huán)境數(shù)據(jù)，基于4G和V2X通訊實(shí)時(shí)傳輸這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在云平臺(tái)儲(chǔ)存和分析數(shù)據(jù)和評(píng)測(cè)任務(wù)的執(zhí)行情況。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，便捷地建立虛擬測(cè)試空間和任務(wù)。通過虛擬測(cè)試和實(shí)際測(cè)試的互動(dòng)，不斷迭代更新，提高虛擬測(cè)試中Agent行為的真實(shí)性，更好的擬合人類駕駛員、行人等和受試車輛互動(dòng)行為。在對(duì)應(yīng)的虛擬空間中，利用對(duì)抗式生成網(wǎng)絡(luò)和平行學(xué)習(xí)的方式快速生成更多具有挑戰(zhàn)性的測(cè)試任務(wù)，并通過虛擬測(cè)試探查當(dāng)前的車輛智能系統(tǒng)面對(duì)這些測(cè)試任務(wù)的反應(yīng)和結(jié)果。該系統(tǒng)在2017年中國智能車未來挑戰(zhàn)賽中首次實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，虛實(shí)結(jié)合的無人駕駛車輛平行測(cè)試平臺(tái)的這些優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)。

“慧拓現(xiàn)在跟吉利汽車在寧波有五六千畝的測(cè)試基地，其中有1000多畝就是做虛實(shí)結(jié)合的，其它的部分做傳統(tǒng)的測(cè)試。平行測(cè)試，要在虛擬空間吃一塹，要在物理空間長一智?；鹞痛嗽O(shè)了一個(gè)重大的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目己順利完成并被評(píng)優(yōu)，因?yàn)榇_實(shí)它的效率很高，近年來連Google也開始采用，已成世界趨勢(shì)?！?/p>

王飛躍表示，平行駕駛是在有人駕駛、無人駕駛、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)駕駛之上的駕駛方式，平行駕駛中，駕駛的過程就是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的過程，它把物理傳感器獲得的關(guān)于路況、關(guān)于車輛服務(wù)、關(guān)于車輛狀態(tài)的信息，進(jìn)一步加工，把這些物理世界得來的這種小數(shù)據(jù)，通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)的方式，擴(kuò)展成大數(shù)據(jù)，再用智能方法把這些大數(shù)據(jù)提煉成針對(duì)具體問題、具體服務(wù)的小智能、小規(guī)則、小知識(shí)，完成出行的智能控制，智能管理，讓出行變得安全、舒適、敏捷、智能。平行駕駛的商業(yè)化應(yīng)用過程中，應(yīng)從小處入手，選取特定的場(chǎng)景比如園區(qū)、小區(qū)、港口、特種行業(yè)，行業(yè)也可以涵蓋物流、配送、礦山等。

平行交通與智慧城市

談到未來的智能交通，王教授提到：“目前交通正在走向交通5.0。最初，交通5.0是指城市交通、公共交通、靜態(tài)交通、物流交通，以及社會(huì)交通一體化。但后來IEEE專委會(huì)討論認(rèn)為，應(yīng)該從以前的機(jī)械化、電氣化，信息化、網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)入到平行化，平行化就是智能化的技術(shù)途徑。智能只是一個(gè)概念，如何實(shí)現(xiàn)虛實(shí)互動(dòng)的平行智能，是我們需要思考的問題。

平行交通，是我們最早開始切入點(diǎn)，即軟件定義的交通系統(tǒng)，人工交通系統(tǒng)與物理交通系統(tǒng)合二為一。這一系統(tǒng)平?？梢杂脕磉M(jìn)行訓(xùn)練、培訓(xùn)，還可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與評(píng)估。例如產(chǎn)生一個(gè)人工交通事故，通過觀察這個(gè)人工交通事故的傳播與影響，我們可以制定相應(yīng)預(yù)防和解決措施。

在修路之前，我們也可以先在系統(tǒng)上修一條人工路，進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)，觀察道路的通行效果、最佳位置。而不是按照現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)利益，拍腦袋決定。也不是讓人工交通逼近實(shí)際交通，而是讓實(shí)際交通逼近人工交通，使之更加高效。針對(duì)平行交通，我們提出“五位一體”的應(yīng)用，后來國家也對(duì)這個(gè)方案表示認(rèn)可，成為發(fā)改委和交通部聯(lián)合推出的青島“多位一體”平行交通運(yùn)行示范項(xiàng)目。

總結(jié)起來，當(dāng)人有路權(quán)的時(shí)候，我們只能住在山洞里，住在樹上，當(dāng)馬有了路權(quán)的時(shí)候，我們有了村落、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，當(dāng)車有了路權(quán)的時(shí)候，我們有了今天的大都市，只有當(dāng)無人車有了路權(quán)，我們才能真正走向智能城市、智慧社會(huì)。將來，不僅會(huì)有交通的控制中心TOC，還會(huì)有車輛運(yùn)控中心VOC，嚴(yán)格控制車輛上路，它將變得更加安全，甚至消除事故傷亡?！?/p>

最后，王飛躍教授用他曾在智能交通學(xué)會(huì)的理事會(huì)上的發(fā)言鼓勵(lì)年輕人：“We should be the force to force others to change. For that, we must have and keep our own identity。我們需要我們自己的擔(dān)當(dāng)，特別是在座的年輕人，如果你們都順著舊的思維，社會(huì)就不會(huì)有進(jìn)步，那還談什么創(chuàng)新呢？我希望年輕人能夠有自己的擔(dān)當(dāng)，改變這個(gè)社會(huì)?！?/p>