美国时间周日晚上,一名女子在亚利桑那州坦佩被 Uber 的一辆自动驾驶汽车撞到后身亡。你可能会有这样的疑问:这起事故为什么会发生呢?该类汽车又是如何运作,如何察看周围的世界的呢?

 
根据当地警方的声明,该辆汽车事发时处于自动驾驶状态,尽管它后面有一名安全驾驶员。
 
Uber 是现在在亚利桑那州、加利福尼亚州和美国其他地区测试无人驾驶汽车的众多公司之一。谷歌母公司 Alphabet 旗下的自动驾驶汽车公司 Waymo 表示,它也在菲尼克斯郊区运营自动驾驶汽车,且没有安排安全驾驶员。周一,Uber 表示,它将在坦佩、匹兹堡、多伦多和旧金山停止测试。
 
以下是无人驾驶汽车运作方式的简要指南。
 
这些车怎么知道它们在哪里?
在设计这些车辆时,像 Uber 和 Waymo 这样的公司首先要制作一个地方的三维地图。他们为普通的车辆配备激光雷达传感器——使用光脉冲测量距离的“光探测和测距”设备——当公司工作人员在当地道路上驾驶这些汽车时,这些价格不菲的设备会收集制作地图所需的信息。
 
一旦地图制作完成,汽车就可以使用它来自行导航行驶。在这么做的时候,它们会继续使用激光雷达来追踪周围的环境,并将它们所看到的实况与地图显示的内容进行比对。通过这种方式,汽车就可以了解到它在这个世界的位置。
 
激光雷达还会就附近的物体向汽车发出警告,其中包括其他汽车、行人和骑自行车的人。
 
(图:在福特测试车上,使用光脉冲测量距离的车顶激光雷达系统)
 
那是唯一的一项重要技术吗?
激光雷达是强大的装置,但它并非万能的。它仅提供关于相对较近的物体的信息,这限制了汽车驾驶的速度。它的测量结果并不总是足够清晰,因而不一定能够分辨不同的物体。而且,当多辆自动驾驶车辆行驶在同一条道路时,它们的激光雷达信号可能会相互干扰。
 
即使是在激光雷达运行良好的情况下,这些公司也希望备用系统部署到位。所以,大多数的无人驾驶汽车还配备了各种其他的传感器。
 
比如有哪些传感器?
摄像头,雷达和全球定位系统天线(这种 GPS 硬件告诉你的智能手机它在哪里)。
 
借助 GPS 天线,Uber 和 Waymo 等公司在为汽车提供更多关于其所处位置的信息。借助摄像头和雷达传感器,它们可以收集有关附近的行人、骑车者、汽车和其他物体的额外信息。
 
摄像头还能帮助识别交通灯、路牌、道路标记和其它汽车需要考虑的信号。
 
(图:去年,美国交通部部长赵小兰(右)在密歇根大学观看无人驾驶汽车所使用的激光雷达系统)
 
无人驾驶汽车如何利用所有的这些信息?
这是最难的部分。筛选所有数据并做出响应,需要一个非常复杂的系统。
 
在一些情况下,工程师会编写特定的规则来定义汽车在特定情况下应该如何应对。例如,如果 Waymo 汽车检测到红灯,按照程序设定它就会停止行驶。
 
但是工程师团队可能无法为汽车可能遇到的每种情况制定相应的响应规则。所以,像 Waymo 和 Uber 这样的公司开始依靠“机器学习”系统,该类系统能够通过分析大量描述美国道路的数据来学习行为。
 
Waymo 现在使用一个系统来分析大量包含在附近道路行走或奔跑的人的照片,进而识别行人。
 
Uber 的车辆是在这方面出错吗?
目前还不清楚 Uber 的无人驾驶汽车在坦佩发生了什么事。但是,按照这些车辆的设计,如果一个系统出现故障,另一个系统就会开始启动。另一方面,Uber 汽车很可能同时使用了激光雷达和雷达以及摄像头来检测和响应附近的物体,包括行人。
 
自行驾驶汽车会难以复制行人与司机之间微妙的非言语交流。毕竟,自动驾驶汽车不能与人行横道上的人进行眼神交流。
 
加利福尼亚大学伯克利分校教授、机器人专家肯·戈德堡(Ken Goldberg)指出,“认识到这些问题有多困难仍然很重要。那是很多人不理解的事情,仅仅因为这些是人类轻而易举就能做到的事情。”
 
事故发生在晚上,问题出在这吗?
这些汽车被设计得能够在夜间工作,一些传感器在夜晚的运作表现跟在白天一样出色。 一些公司甚至认为,这些汽车在夜间运行要更加容易。
 
但在一些情况中,这些汽车仍然表现挣扎。 它们在强降水天气中运作并不出色。 它们在隧道和桥梁环境中会遇到麻烦。它们在面对繁忙的交通时也可能会遇到困难。