什么是自动驾驶汽车？
自动驾驶汽车(有时称为自动驾驶汽车或无人驾驶汽车)是一种结合了传感器、摄像头、雷达和人工智能(AI)在没有人类操作员的情况下在目的地之间行进。为了符合完全自主的条件，车辆必须能够在没有人为干预的情况下，在不适合其使用的道路上导航到预定的目的地。
开发和/或测试自动驾驶汽车的公司包括奥迪、宝马、福特、谷歌、通用汽车、特斯拉、大众和沃尔沃。谷歌的测试涉及一支无人驾驶汽车车队——包括丰田Prii和奥迪test在加州14万英里的街道和高速公路上行驶。
自动驾驶汽车如何工作
人工智能技术为自动驾驶汽车系统提供动力。自动驾驶汽车的开发者使用来自图像识别系统，以及机器学习和神经网络来建造可以自动驾驶的系统。
神经网络识别数据中的模式，这些模式被提供给机器学习算法。这些数据包括来自自动驾驶汽车摄像头的图像，神经网络从中学习识别交通灯、树木、路边、行人、街道标志和任何给定驾驶环境的其他部分。
例如，谷歌的自动驾驶汽车项目Waymo使用传感器、激光雷达(光探测和测距-一种类似于雷达的技术)和摄像头的组合，并结合这些系统生成的所有数据来识别车辆周围的一切，并预测这些物体接下来可能会做什么。这发生在几分之一秒内。成熟度对这些系统很重要。系统驱动得越多，就可以将越多的数据合并到它的深度学习算法，使它能够做出更微妙的驾驶选择。
以下概述了谷歌Waymo车辆的工作原理:
- 司机(或乘客)设定目的地。汽车的软件计算出一条路线。
- 安装在车顶的旋转激光雷达传感器监控汽车周围60米的范围，并创建动态三维(三维（three dimension的缩写）)汽车当前环境的地图。
- 左后轮上的传感器监控侧向运动，以检测汽车相对于3D地图的位置。
- 前后保险杠上的雷达系统可以计算到障碍物的距离。
- 汽车中的人工智能软件连接到所有的传感器，并收集来自谷歌街景还有车内的摄像机。
- 人工智能使用深度学习模拟人类的感知和决策过程，并控制驾驶员控制系统中的动作，如转向和刹车。
- 汽车软件咨询谷歌地图用于提前注意地标、交通标志和信号灯。
- 超控功能可用于让人类控制车辆。
具有自动驾驶功能的汽车
谷歌的Waymo项目就是一个几乎完全自主的自动驾驶汽车的例子。它仍然需要人类驾驶员在场，但只是在必要时超越系统。它不是最纯粹意义上的自动驾驶，但它可以在理想条件下自动驾驶。它有高度的自主权。
如今消费者可以买到的许多汽车的自主性水平较低，但仍具有一些自动驾驶功能。截至2022年，许多量产车都具备自动驾驶功能，包括以下内容:
- 免提转向驾驶员手不放在方向盘上时，使汽车居中。还是要求司机注意。
- 自适应巡航控制系统自动保持驾驶员的汽车和前面的汽车之间的可选距离。
- 车道居中转向当驾驶员穿过车道标线时，通过自动将车辆推向对面车道标线进行干预。
无人驾驶汽车的自主程度
美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)制定了六个自动化级别，从人类驾驶的0级开始，一直到驾驶员辅助从技术到全自动汽车。以下是0级自动化之后的五个级别:
- 一级:高级驾驶员辅助系统(ADAS)帮助人类驾驶员转向、制动或加速，尽管不是同时进行。ADAS包括后视摄像头和振动座椅警告等功能，可以在司机偏离车道时发出警告。
- 第二级:ADAS可以转向，同时制动或加速，而驾驶员仍然完全了解方向盘后面的情况，并继续充当驾驶员。
- 第三级:自动驾驶系统(ADS)可以在特定情况下执行所有驾驶任务，例如停车。在这些情况下，人类驾驶员必须准备好重新控制，并且仍然需要成为车辆的主驾驶员。
- 第四级:ADS可以执行所有驾驶任务，并在某些情况下监控驾驶环境。在这种情况下，ADS足够可靠，人类司机不必注意。
- 第5级:这款车的ADS就像一个虚拟司机，在任何情况下都可以驾驶。人类乘客是乘客，永远不会驾驶车辆。
使用
截至2022年，汽车制造商已经达到4级。制造商必须清除各种技术里程碑，在完全自动驾驶汽车可以在美国的公共道路上购买和使用之前，必须解决几个重要问题。尽管4级自动驾驶汽车不能用于公共消费，但它们有其他用途。
例如，谷歌的Waymo与Lyft合作，提供名为Waymo One的全自动商业拼车服务。乘客可以招呼一辆自动驾驶汽车将他们带到目的地，并向Waymo提供反馈。汽车仍然包括一个安全驱动程序，以防广告需要被覆盖。该服务仅在凤凰城地区、旧金山和最近的洛杉矶提供，截至2022年底，但正在寻求扩展到更多城市。
中国湖南省也在生产自主扫街车辆，满足在有限的新情况下独立导航熟悉环境的4级要求。
制造商对4级和5级汽车何时广泛上市的预测各不相同。一辆成功的5级汽车必须能够对新的驾驶环境做出和人类一样好或者更好的反应。
自动驾驶汽车的利弊
自动驾驶汽车支持者吹捧的最大好处是安全性。美国交通部和NHTSA对2017年交通死亡人数的统计预测估计，当年有37，150人死于机动车交通事故。NHTSA估计，94%的严重车祸是由于人为错误或错误选择，如酒后驾车或分心驾驶。自动驾驶汽车消除了等式中的这些风险因素——尽管自动驾驶汽车仍然容易受到其他因素的影响，如机械问题，导致撞车。
如果自动驾驶汽车能够显著减少撞车事故，经济效益将是巨大的。根据NHTSA的数据，伤害影响经济活动，包括576亿美元的工作场所生产力损失和5940亿美元的因伤害造成的生命损失和生活质量下降。
理论上，如果道路大部分被自动驾驶汽车占据，交通就会顺畅，交通拥堵就会减少。在全自动汽车中，乘客可以在上下班途中进行生产活动。由于身体限制而无法驾驶的人可以通过自动驾驶汽车找到新的独立性，并将有机会在需要驾驶的领域工作。
自动驾驶卡车已经在美国和欧洲进行了测试，让司机在长距离上使用自动驾驶仪，让司机有时间休息或完成任务，并提高司机的安全性和燃油效率。这个倡议叫做卡车队列，由ACC、防撞系统和车对车通信对于合作社行政协调会。
自动驾驶技术的缺点可能是，驾驶一辆没有司机在方向盘后面的汽车可能会令人不安——至少在一开始是这样。但是，随着自动驾驶功能变得越来越普遍，人类司机可能会过度依赖自动驾驶技术，并将他们的安全交给自动化，即使他们应该在软件故障或机械问题的情况下充当备用司机。
在2018年3月的一个例子中，特斯拉的Model X SUV在撞上高速公路车道分割线时处于自动驾驶状态。据该公司称，尽管有视觉警告和听觉警告，要求司机把手放回方向盘，但司机的手没有放在方向盘上。另一起撞车事故发生在一辆特斯拉的人工智能将一辆卡车闪亮的倒影误认为是天空。
自动驾驶汽车的安全和挑战
自动驾驶汽车必须学会识别车辆路径上的无数物体，从树枝和垃圾到动物和人。道路上的其他挑战是隧道全球（卫星）定位系统，导致变道或复杂决策的建设项目，比如在哪里停车让紧急车辆通过。
这些系统需要即时决定何时减速、转向或继续正常加速。这对开发人员来说是一个持续的挑战，有报道称，当在道路上或附近检测到物体时，自动驾驶汽车会犹豫不决，并不必要地转向。
这个问题在2018年3月的一起致命事故中非常明显，这起事故涉及优步运营的一辆自动驾驶汽车。该公司报告称，该车辆的软件识别了一名行人，但认为这是一个误报，未能转向以避免撞到她。这起事故导致丰田暂时停止了在公共道路上测试自动驾驶汽车，但其测试将在其他地方继续进行。丰田研究所正在密歇根州一个60英亩的场地上建造一个测试设施，以进一步开发自动车辆技术。
撞车也带来了责任问题，立法者还没有定义当自动驾驶汽车发生事故时谁应该负责。还有一个严重的问题是，用于操作自动驾驶汽车的软件可能会被黑客攻击，汽车公司正在努力解决这一问题网络安全风险。
汽车制造商受联邦机动车辆安全标准的约束，NHTSA报告称，要使汽车达到这些标准，还需要做更多的工作。
在中国，汽车制造商和监管机构正在采取不同的策略来达到标准，并使自动驾驶汽车成为日常现实。中国政府开始重新设计城市景观、政策和基础设施，以使环境对自动驾驶汽车更加友好。这包括编写关于人类如何移动的规则，并招募移动网络运营商承担部分处理工作，为自动驾驶汽车提供导航所需的数据。将实施“国家试验道路”。中国政府的专制性质使得这成为可能，它绕过了美国的诉讼式民主。
自动驾驶汽车的历史
自动驾驶汽车的道路始于2000年前为了安全和方便而增加的自动化功能，以及巡航控制和防抱死制动系统。世纪之交后，先进的安全功能，包括电子稳定控制，盲点检测，碰撞和车道变换警告，在车辆中变得可用。根据NHTSA的说法，在2010年至2016年之间，出现了先进的驾驶辅助功能，如后视摄像机、自动紧急刹车和车道居中辅助。
自2016年以来，自动驾驶汽车已经转向部分自动驾驶，具有帮助司机保持在自己的车道上的功能，以及ACC技术和自动泊车的能力。
全自动汽车还没有公开上市，可能很多年都不会。在美国，NHTSA为在公共道路上引入新广告提供联邦指导。随着自动驾驶汽车技术的进步，该部门的指导也将随之进步。
无人驾驶汽车在大多数道路上还不合法。2011年6月，内华达州成为世界上第一个允许无人驾驶汽车在公共道路上测试的管辖区；加州、佛罗里达州、俄亥俄州和华盛顿特区也紧随其后。
无人驾驶汽车的历史可以追溯到更久以前。莱昂纳多·达·芬奇设计了第一个原型1478年左右。达芬奇的汽车被设计成一个由弹簧驱动的自推进机器人，具有可编程转向和运行预设课程的能力。
