麻省理工學院：探索提高自動駕駛汽車安全性和可靠性的新方法
一項新的研究發(fā)現(xiàn)，人類主管有可能減少部署自動駕駛汽車的障礙。
當我們想到開車上路時，我們首先想到的可能不是其他司機特別安全或小心——但人類司機比人們想象的更可靠。在美國，每發(fā)生一起致命的車禍，機動車就會在道路上行駛一億英里。
人類的可靠性在自動駕駛汽車如何集成到交通系統(tǒng)中也起著重要作用，尤其是在安全考慮方面。人類駕駛員在快速決策和感知復雜環(huán)境的能力方面繼續(xù)超越自動駕駛汽車：眾所周知，自動駕駛汽車在看似常見的任務中掙扎，例如上下匝道，或在面對迎面而來的交通時左轉(zhuǎn)。盡管存在這些巨大的挑戰(zhàn)，但未來擁抱自動駕駛汽車可能會產(chǎn)生巨大的好處，比如清理擁擠的高速公路;提高非駕駛員的自由度和流動性;提高駕駛效率，這是應對氣候變化的重要組成部分。
麻省理工學院工程師Cathy Wu設想了自動駕駛汽車可以部署現(xiàn)有缺點的方法，而不會降低安全性。“我開始更多地考慮瓶頸。很明顯，部署自動駕駛汽車的主要障礙是安全性和可靠性，“吳說。
前進的一條道路可能是引入混合系統(tǒng)，其中自動駕駛汽車可以自行處理更簡單的場景，例如在高速公路上巡航，同時將更復雜的操作轉(zhuǎn)移給遠程操作員。吳是信息和決策系統(tǒng)實驗室（LIDS）的成員，Gilbert W. Winslow土木與環(huán)境工程助理教授（CEE）和麻省理工學院數(shù)據(jù)，系統(tǒng)和社會研究所（IDSS）的成員，他將這種方法比作地面空中交通管制員指揮商用飛機。
在12月<>日發(fā)表在IEEE Transactions on Robotics上的一篇論文中，Wu和合著者Cameron Hickert和Sirui Li（都是LIDS的研究生）介紹了一個框架，該框架介紹了如何擴展遠程人工監(jiān)督以使混合系統(tǒng)高效而不影響乘客安全。他們指出，如果自動駕駛汽車能夠在道路上相互協(xié)調(diào)，它們可以減少人類需要干預的時刻。
人與汽車：找到恰到好處的平衡點
對于這個項目，Wu，Hickert和Li試圖解決自動駕駛汽車通常難以完成的操作。他們決定專注于合并，特別是當車輛使用匝道進入高速公路時。在現(xiàn)實生活中，合并的汽車必須加速或減速，以避免撞上已經(jīng)在路上的汽車。在這種情況下，如果自動駕駛汽車即將并入交通，遠程人工主管可以暫時控制車輛以確保安全合并。為了評估這種系統(tǒng)的效率，特別是在保證安全的同時，該團隊指定了每個人類主管在一次合并上預計花費的長時間。他們有興趣了解少數(shù)遠程人類主管是否可以成功管理更大的自動駕駛汽車組，以及在多大程度上可以提高這種人車比例，同時仍然安全地覆蓋每次合并。
隨著越來越多的自動駕駛汽車投入使用，人們可能會認為需要更多的遠程監(jiān)控器。但在自動駕駛汽車相互協(xié)調(diào)的情況下，研究小組發(fā)現(xiàn)汽車可以顯著減少人類需要介入的次數(shù)。例如，已經(jīng)在高速公路上的協(xié)調(diào)自動駕駛汽車可以調(diào)整其速度，為合并的汽車騰出空間，從而完全消除危險的合并情況。
該團隊在兩個定理中證實了安全擴展遠程監(jiān)督的潛力。首先，使用一種稱為排隊理論的數(shù)學框架，研究人員制定了一個表達式來捕獲給定數(shù)量的主管未能處理來自多輛車的所有合并的概率。通過這種方式，研究人員能夠評估需要多少遠程監(jiān)控器才能覆蓋每個潛在的合并沖突，具體取決于使用的自動駕駛汽車的數(shù)量。研究人員推導出了第二個定理，以量化合作自動駕駛汽車對周圍交通的影響，以提高可靠性，以幫助試圖合并的汽車。
當該團隊模擬一個場景時，道路上30%的汽車是合作自動駕駛汽車，他們估計每47輛自動駕駛汽車中就有一名人類主管可以覆蓋99.9999%的合并案例。但這種覆蓋率降至99%以下，這是一個不可接受的范圍，在自動駕駛汽車不相互合作的情況下。
“如果車輛要協(xié)調(diào)并基本上避免了監(jiān)管的需要，這實際上是提高可靠性的方法，”吳說。
駛向未來
該團隊決定專注于合并，不僅因為這對自動駕駛汽車來說是一個挑戰(zhàn)，還因為它是一項定義明確的任務，與一個不那么令人生畏的場景相關：在高速公路上行駛。在美國行駛的總里程中約有一半發(fā)生在州際公路和其他高速公路上。由于高速公路允許比城市道路更高的速度，吳說，“如果你能完全自動化高速公路駕駛......你給了人們大約三分之一的駕駛時間。
如果自動駕駛汽車在大多數(shù)高速公路駕駛中不受監(jiān)督地巡航變得可行，那么安全導航復雜或意外時刻的挑戰(zhàn)仍然存在。例如，“你需要能夠處理高速公路駕駛的起點和終點，”吳說。您還需要能夠管理乘客分區(qū)或入睡的時間，使他們無法在需要時快速接管控制權(quán)。但是，如果遠程人類主管可以在關鍵時刻引導自動駕駛汽車，乘客可能永遠不必觸摸方向盤。除了合并，高速公路上的其他具有挑戰(zhàn)性的情況包括改變車道和在道路上超車較慢的汽車。
雖然遠程監(jiān)控和協(xié)調(diào)自動駕駛汽車是高速運行的假設，目前還沒有使用，但吳希望思考這些話題可以鼓勵該領域的增長。
“這讓我們對自動駕駛體驗更加有信心，”吳說?！拔艺J為我們需要對'自動駕駛汽車'的含義更具創(chuàng)造性。我們希望安全地回饋人們的時間。我們想要好處，我們并不嚴格想要自動駕駛的東西。
