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利用仿真学让人工智能自驾汽车学会自动驾驶

早在去年9月份,世界上最聪明、最有胆量、最疯狂的亿万富翁之一埃隆•马斯克(Elon Musk)就说过,我们当前的现实很可能是一个由更先进的文明所创造的模拟世界中。当然,这是他在同一个脱口秀节目中说的,所以你可以对这个理论的可信度得出自己的结论。显然,人类利用模拟来达到各种目的,从教飞行员如何飞行到训练人工智能算法如何区分猫和狗。一个像Improbable这样的创业公司试图模拟整个世界,所以如果我们还不能到达火星,如果那时真实的地球变成了一个无法忍受的反乌托邦,至少我们可以进入一个基于20世纪80年代流行文化的另一个“矩阵-Matrix”中。但在此之前,我们可以通过模拟的方式,帮助教AI自动驾驶汽车如何驾驶。

人工智能自动驾驶汽车还有很长的路要走

你可能会认为,从那些没完没了的关于自动驾驶汽车的新闻标题判断,自动驾驶汽车已经准备好上路,并将导致从洛杉矶到纽约更严重的交通堵塞。我们还差得远呢。当然,也有一些有限的部署,比如让退休人员在高尔夫球场会所附近穿梭的自动巴士,或者胡萝卜农场里的自动驾驶拖拉机。我们现在主要拥有的是所谓的高级驾驶员辅助系统(ADAS),它具有一些有限的自动化能力,比如自动刹车,以及各种警报,以帮助驾驶员提高警觉。AI自动驾驶汽车有一个从0级到5级的等级。在5级的时候,你可以一边开车一边喝着拿铁,观看新闻联播。特斯拉的自动驾驶仪,大约是二级自治。

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图片来源:Applitools

要达到第五级自治——尤其是在规模上——需要很多事情结合在一起。我们将需要通过5G网络进行超高速通信,这样自动驾驶汽车就不需要在路上每秒钟进行密集决策计算所需的所有昂贵硬件。高清地图和激光雷达等专业传感器也是帮助AI自动驾驶汽车导航的整体图景的一部分。当然,他们首先必须知道如何开车。这主要是通过驾驶数百万真实里程来手动完成,以提供教授算法所需的数据,驾驶不像侠盗猎车手 – Grand Theft Auto(尽管有些公司实际上正在使用视频游戏进行综合训练数据)。

人工智能自动驾驶汽车进入仿真矩阵

构建这些数据集不仅耗时费钱,而且还很危险。亚利桑那州的情况尤其如此,那里的人们可能已经在阳光下暴晒太久了,他们正在用石头和刀子攻击自动驾驶测试车辆。受到这些新路德派分子攻击的Waymo公司(被Alphabet,aka,Google拥有)是开发人工智能自动驾驶汽车的领导者之一。据Business Insider称,Waymo还开发了自己的类似矩阵的仿真系统,用于训练自动驾驶汽车如何驾驶,这种系统被称为Carcraft。截至去年,其虚拟车队中的2.5万辆汽车已经行驶了50多亿英里。BI引用了Waymo虚拟世界的首席架构师James Stout对其工作原理的解释:

我们有不同的宇宙和运行的世界。我们正在反复测试小的变化,同时创造出车辆从未见过的情况。…模拟算法起到了作用

模拟从驾驶场景开始,比如四路停车,它利用了Waymo车辆已经收集到的数百万次真实世界的体验。然后,数据被“模糊化”,演变成几乎无穷无尽的场景进行分析。然后从Carcraft学到的经验最终回到了AI自动驾驶汽车“驾驶员”上面。所以,有点像《黑客帝国》中的Neo下载了成龙的完整作品,突然成为一名武术专家。

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与Waymo一起进入矩阵。图片来源:Waymo

人工智能芯片制造商英伟达(NVIDIA)一直站在自主汽车革命的前沿,为大众和沃尔沃等一些主要汽车制造商提供专业的硬件和软件。它还提供了自己的模拟平台,称为DRIVE Constellation 驱动星座,模拟人工智能自动驾驶汽车的传感器,包括摄像头、激光雷达和雷达。然后,NVIDIA GPUs生成具有照片真实感的数据流,这些数据流创建了广泛的测试环境和场景。像Carcraft和Constellation这样的平台对于测试自动驾驶汽车在困难和危险的条件下,如暴雨或暴风雪,以及不同的路面,或当你挡风玻璃上的强光产生近乎致盲的强光时,都特别有用。

初创企业教AI自驾车如何驾驶

CB Insights最近关于2019年汽车行业趋势的报告中指出,一些汽车制造商没有建立内部模拟平台,也没有购买NVIDIA DRIVE系统,而是转向初创公司提供模拟服务。2019年指导移动自动化的趋势路线图。如下图所示,CB Insights仍然将仿真技术在业界的广泛采用程度排在相当低的位置:

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2019年指导移动自动化发展趋势的路线图。图片来源:CB Insights

现在,让我们来看看其中四家可能正在寻找与主要汽车制造商交易的初创公司。

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总部设在以色列的Cognata成立于2016年,总共筹集了2350万美元,包括2018年10月的1850万美元B轮。其大多数投资者也在2017年参与了500万美元的A轮,包括空中客车公司的风险投资部门。Cognata使用“计算机视觉和深度学习算法自动生成整个城市模拟器,包括建筑物、道路、车道标志、交通标志,甚至树木和灌木丛。”然后,它通过添加真实的交通数据层、来自车辆传感器的数据,最后根据历史数据输入天气状况,对系统进行压力测试。

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Congnata 的模拟系统可以让汽车在旧金山的普通街道行驶。图片来源:Cognata

这家年轻的初创公司去年取得了重大成功,与奥迪签订了一项为期数年的协议,以加快汽车制造商AI自动驾驶汽车系列的开发。

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成立于2017年的加州森尼维尔Applied Intuition公司于去年9月获得了第一轮VC资金,由大亨安德森·霍洛维茨共同领导了价值1150万美元的A轮。布隆伯格指出,应用直觉公司允许客户在其复杂的3D游戏世界中模拟超过10万个不同的道路场景,据彭博社报道,Applied Intuition 与众不同,例如“每个虚拟交叉口和障碍物如何影响汽车的速度加速率,以及所谓的“计算纵向颠簸”,这是衡量乘客乘坐舒适度的一个指标。

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Applied Intuition开发的仿真系统。图片来源:Applied Intuition

Applied Intuition与一系列客户合作,从一家500亿美元的跨国汽车制造商寻求增强其试听系统,到硅谷一家专注于人工智能自动驾驶卡车的初创公司。例如,后者需要模拟卡车必须应对的各种变道情况,比如司机认为,在一辆40吨重的卡车亮起红灯时,尝试从它身边飞驰过去是个好主意。

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总部设在硅谷的Parallel Domain成立于2017年,去年5月在丰田等公司的参与下,筹集了290万美元。丰田AI Ventures的吉姆·阿德勒写道

Parallel Domain自动创建丰富的虚拟世界,使开发人员能够更快、更安全、成本更低地部署自主技术。该公司的软件使开发者能够根据真实和虚构的地点,生成一种看似无限多样的详细模拟环境和动态场景。

我们可能都已经开始明白了。该公司宣布与NIO合作,NIO是一家价值10亿美元的中国电动汽车初创公司,去年上市挑战特斯拉及其哲学家国王马斯克。Parallel Domain还与NVIDIA合作使用其硬件和软件系统。

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Metamoto成立于2016年,是另一家硅谷初创公司,建立虚拟世界来模拟自动驾驶车辆的驾驶条件。该公司在2017年7月的种子轮融资中获得了200万美元,据报道,该公司从去年夏天开始A轮融资。它的竞争对手Parallel Domain计划将其平台直接出售给自动驾驶汽车公司,而Metamoto则计划提供模拟即服务(SaaS)。它的产品包括三个部分:总控,一个用于测试各种边缘情况的模拟器;设计器,通过可视化编辑器构建定制场景的工具;还有分析仪,一种可以查看人工智能司机在模拟过程中表现如何的工具。

如果上述所有初创公司都不能满足需求,那么可以考虑尝试由英特尔实验室,丰田研究所和西班牙巴塞罗那的计算机视觉中心共同为AI自动驾驶汽车创建了一个开源模拟器

结论

棍棒和石头可能会砸碎一些挡风玻璃,但它们不会阻止整个交通领域的自动化。 电动汽车已经很成熟了,下一步是自动驾驶?让我们拭目以待。在美国,每年大约有3万到4万人死亡,而AI自动驾驶汽车造成的死亡率并不高不过,兰德公司(RAND Corporation)在2016年发布的一份报告称,自动驾驶汽车需要行驶数十亿英里才能证明安全可靠。自动驾驶汽车的环境模拟则提供了一条宝贵的捷径。

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