對於汽車智駕,從廠商到某些車主和喫瓜羣衆,都表現出一種莫名其妙的興奮和樂觀,對其中的致命風險卻避而不談或視而不見。老話說“生死事大”,然而,某些人在智駕這事兒上偏偏“生死看淡”。
▲智駕成汽車廠商競爭的新熱點
智駕頻頻出事。然而,你也知道現在廠商的手段很厲害,“壞消息”很快會被處理掉,只剩下那些網紅們的驚歎讚美:“哇,真是絲滑”、“堪比老司機”、“全程零接管”。
關於所謂智駕,工信部前不久特意要求廠商“
杜絕拿用戶做測試
”。意思很明白,智駕並不成熟,有些廠商把車主當小白鼠用,而有些車主輕信了廠商的鼓吹,也欣然甘當實驗品。
前兩篇說了智駕的“眼睛”(感知硬件):攝像頭、毫米波雷達和激光雷達,各有各的優勢,又都有缺陷。這次接着說智駕的“大腦”,智駕看上去越來越聰明,在很多情況下表現也算正常,但實際上,智駕的“大腦”是缺幾根弦的。
智駕的算法架構現在有三個大缺陷無法克服
,
而這三大缺陷的病根是
AI
(人工智能)技術的先天不足
,換句話說,胎裏帶的病,除不了根兒。
智駕“大腦”的這些缺陷會讓汽車偶爾撒癔症,如同精神失常一樣出現怪異表現,
對於高速奔跑的鋼鐵機械來說,後果可能是致命的。
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幻覺、黑盒與長尾
據《法制日報》5月份的一個報道:上海車主張先生駕駛某新能源汽車途經積水路段時,車載系統突然警示“行人橫穿馬路”並緊急剎停,但實際路面空無一人。車企事後承認,這是視覺算法受雨水乾擾引發的誤判。
另據《中國汽車報》報道,今年
3
月
3
日,美國亞利桑那州,一輛特斯拉
Model Y
在十字路口將一名橫穿馬路的行人誤判爲“靜止障礙物”,導致行人當場喪生。
這就是
智駕的第一大缺陷:“幻覺”
。
智駕的“幻覺”五花八門,比較多見的是 “幽靈剎車”,很多品牌車型都曝出毫無徵兆亂剎車的問題。此外,還有 把廣告牌當紅燈的、有把交通錐桶當行人的、有好端端地就突然撲向路中間綠化帶的、有突然和車主爭搶方向盤的、有突然急加速一往無前的……
▲“幽靈剎車”是智駕系統的多發病(據《江南都市報》)
人類搞不清楚智駕系統爲什麼會出現“幻覺”,不明白它到底“看到了什麼”,當時是“咋想的”,爲什麼會有令人費解的怪異動作。
這就涉及
智駕
第二個
特別棘手的問題:黑盒
。
智駕的“大腦”是AI,AI
的核心是人工神經網絡,而目前流行的神經網絡架構,都是“黑盒”。黑盒這個叫法很直白,意思是這些模型都是“暗箱操作”,不管輸出的結果是對是錯,人類只能被動接受。
近期影響最大的一起智駕車禍,是小米
SU7
夜間撞上高速公路施工路段的隔離樁,三個年輕人失去生命。這起車禍的起因,除傳感器問題外,很可能和智駕模型對某些場景的訓練數據不足有關。
通俗點說,就是智駕系統碰到不熟悉的場景時,有可能不知所措,或者亂做主張。
在小米
SU7
這起車禍中,夜間
+
施工
+
路障封閉自車道
+
改道至逆向車道……這些因素組合起來,就是讓智駕發懵的罕見場景。現實世界如此複雜,智駕系統註定要面對沒完沒了的不熟悉場景,
這就是
智駕面臨的第三個大障礙:“長尾問題”
。
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Transformer
讓“端到端”爆紅
2023 年 8 月,馬斯克在一場直播中演示了特斯拉的“端到端”自動駕駛能力( FSD Beta V12 ),驚豔一時。
▲2023年8月,特斯拉首次公開展示“端到端”自動駕駛能力(圖據《每日經濟新聞》)
隨後,行業羣起仿效,“端到端”陡然風靡,成自動駕駛主流技術路線。
特斯拉的“端到端”,一端是攝像頭,另一端是方向盤和油門剎車。 攝像頭感知到的數據,通過一個深度神經網絡的處理,直接轉化成控制汽車行動的指令 。
▲“端到端”控制簡潔高效
在此之前,自動駕駛的算法是 模塊化架構 ,感知、 預測、 決策、 執行幾個模塊各司其職。
模塊化架構
主要是“規則驅動”
,工程師要編寫幾十萬行代碼,告訴汽車在什麼情況下應該什麼辦。
而
端到端架構是“數據驅動”
,能從人類的駕駛行爲數據中找到規律,自己“學習”怎麼開車。
端到端自動駕駛的根基,是
2017
年問世的一種新型神經網絡架構
Transformer
。
Transformer 的首次爆紅,是用在一款叫 ChatGPT 的聊天機器人上,它貌似能解答萬物,而且反應極快、巧舌如簧。隨後,一批語言、視頻生成的模型雨後春筍一般冒出, Transformer 模型還能寫代碼、分析數據、炒股、看 CT 片、分析蛋白質結構……看上去多才多藝,前途無量。
▲2021年底公開亮相的ChatGPT 展示了 Transformer在語言方面的驚人能力
神經網絡,一聽就是在模擬人腦,它是
AI
最重要、最主流的方向
。神經網絡是受人類大腦構造和運行方式的啓發,設計出的一種數學模型,比如
CNN
(卷積神經網絡)是從大腦處理視覺的機制中獲得靈感,
RNN
(循環神經網絡)則模仿了大腦語言和記憶處理機制。
在
Transformer
之前,
CNN
和
RNN
是最重要的兩種神經網絡,也是汽車自動駕駛最依賴的兩種模型,
Transformer
一出,它們就黯然失色了。
Transformer
自然不是幾句話能說清,簡單來說,它最大的本事就是能統攬全局,不像
CNN
主要擅長處理圖像、
RNN
專注於處理序列,而
Transformer
則是多面手,同時能幹很多活兒還有條不紊。
自動駕駛能做到“端到端”,就是因爲有了 Transformer ,你把攝像頭、毫米波雷達、激光雷達感知到的數據一古腦餵給它,它就能指揮車子行動自如。
▲端到端模型比模塊化模型更直接高效(圖據小米官網)
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神經網絡的先天缺陷
人腦何其複雜,何其神祕,人類對自己大腦的運作機制不過是略知皮毛。通過神經科學的研究,人們知道了大腦的基本單位是神經元,近1000億個神經元通過突觸連接成龐大的網絡,彼此之間用電脈衝和化學信號來傳遞信息。
▲神經元之間靠突觸連接成龐大的網絡
神經元構成不同的網絡,可以應對視覺、聽覺、運動和抽象思考等各種任務。人工神經網絡,是模仿大腦神經元工作機制的數學模型,但囿於對大腦的粗淺瞭解和數學模型本身的侷限,這些模型的能力仍有諸多缺憾。
人工神經網絡已經可以像人一樣“學習”,基於
Transformer
的端到端自動駕駛模型,能從人類的駕駛方式中找到“經驗”。比如,人類開車遇到前邊有個人就減速停車,模型學習了若干個這樣的例子,就知道“遇見人要停”。
這就是所謂“數據驅動”,餵給它的數據越多、數據質量越高,它學到的本事越大。這也就是大佬們掛在嘴邊的“越開越好開”。
▲智駕模型需要訓練以適應各種場景
但問題也跟着來了,對於沒學習過的場景,它會不知所措。
自動駕駛面臨一個特別棘手的麻煩,那就是
如何應對“長尾問題”
。如上所說,所謂長尾問題,就是現實世界中沒完沒了的罕見場景。
人開車,也會遇到“長尾問題”。比如你開車跟着一輛貨車跑,貨車上突然掉下來個一個箱子,這種事兒很少見,就是個“長尾問題”。碰上這種狀況,人想都不用想就知道剎車避讓,但“智駕”如果在數據訓練時沒見過這場面,可能就
沒頭沒腦地撞上去了。
人類對世界是有常識和理解的,也懂得事物之間的因果。
神經網絡只是一種數學模型,聽上去很是高深,實際上在很多方面跟白癡無異。
究其本質,
神經網絡的“學習”是在數據中找到統計意義上的相關性,從而總結出模式。
它學習到車見了人不能撞,卻不懂爲什麼不能撞;它見了紅燈也知道停車,但不理解爲什麼這個地方要有個紅燈。
說穿了,
這些數學模型對物理世界的常識一無知,也理解不了什麼是因果關係。
車上掉下個箱子,人雖然貌似不假思索,但根據常識就知道這東西最好別撞,也明白撞上去會有什麼後果,但面對此情此景,模型的“大腦”可能一片空白。
長尾問題對於智駕是個特別大的麻煩,
神經網絡無法基於常識去推演,面對陌生場景的隨機應變能力極差。
靠“數據驅動”的神經網絡還有個毛病,就是不懂裝懂,後果就是出現“幻覺”。
爲什麼會不懂裝懂?因爲
它只能模仿而不能真正思考
,而且它真的對這個世界毫無常識,用古話說,就是知其然而不知其所以然。
特斯拉的智駕曾經把天上的月亮識別成黃燈,很自覺地減速慢行。這讓人覺得啼笑皆非,但在神經網絡眼裏,“圓的 + 發亮的 + 黃色的 + 懸空的”,這麼一個東西,它就應該是個黃燈。
▲特斯拉智駕系統曾把月亮誤作黃燈
現在的神經網絡模型,還有一個很不好的毛病,就是辦事不透明,是不可解釋的“黑盒”。
神 經網絡的內部計算過程極其複雜,且難以用人類可理解的方式解釋,因此我們往往 只能看到輸入和輸出,而無法清晰地理解中間“發生了什麼”。
▲現有的神經網絡模型是難以解釋的黑盒
“規則驅動”的模型,出了問題能順藤摸瓜找到病根;
“端到端模型”出了問題,人類只能乾瞪眼,根本搞不懂錯在哪裏。
智駕有時候會突然發神經。比如,有報道說,某品牌電動汽車開啓智駕在高速公路上跑,以
120
公里的時速超過右側一輛大貨車後,突然急剎,差點導致後方車追尾。
碰上這種情況,人們無法知道智駕系統爲什麼會緊急制動,就算因此出了車禍,也無法搞清楚原因,更無法區分是誰的責任。
▍
下一代神經網絡靠譜嗎?
幻覺、長尾和黑盒,神經網絡目前有這三大難題懸而未決
。
你和
ChatGPT
或豆包聊天,它們偶爾會一本正經地胡謅。聽到幾句荒唐的話可以付之一笑,但智駕讓高速行駛的汽車突然發狂,人還笑得出來嗎?
神經網絡引發的智駕神經病,還要靠改進神經網絡來治。
長尾問題實際上是無窮無盡的,雨雪霧等天氣情況
+
路面上的車禍現場、掉落物、塌陷、施工、動物出現等等
+
強行變道、強超強會、不規範使用燈光、行人和電動車鬼探頭等等……在現實世界中,這些意外狀況的隨機組合有無數種,不論給智駕大模型喂多少數據,總會有學不到的
corner case
(又稱難例或邊緣狀況)。
光靠車子在路上收集現實中數據, corner case 猴年馬月也學不完。於是就有廠商乾脆開發所謂“世界模型”,用仿真的手段模擬出各種狀況,讓大模型在虛擬世界中訓練。
▲仿真模型可以“讓AI教AI”(圖爲華爲“世界引擎”)
好處是可以生成現實中很少出現的
corner case
,加快訓練速度,但虛擬的究竟是虛擬的,訓練好的模型放到真實環境中不一定好使。再說,就算虛擬能力再強,總會有虛擬不到的場景。
至於幻覺和黑盒問題,現有的這些神經網絡肯定是沒指望解決了,
業界都把希望寄託在下一代神經網絡技術上。
目前有廠商在嘗試
VLA
,也就是“視覺語言行動模型”,大概意思就是讓語言模型去解釋視覺和行動模型。比如現在的智駕中,汽車減速剎車不會給出說法,用上
VLA
後,模型會解釋一下:前方有行人,所以制動減速。
這貌似能改善黑盒問題,但實際上作用可能很有限。因爲語言只能給出表面化的解釋,模型的黑盒本質無法改變。
理想汽車正在
VLA
上使勁,李想說,
VLA
走的是一個技術上的無人區,結果無法預測。
目前
業內認爲比較靠譜的下一代神經網絡,是“神經
+
符號”
,用神經網絡把感知到的東西轉化成可以解釋的符號,再由符號人工智能(基於規則和邏輯)去進行推理和規劃。
神經符號系統的內部運作是有跡可循的,有望解決大模型的黑盒問題。但實現“神經
+
符號”的有機結合不是說說那麼簡單,這種思路目前還處於原型驗證的實驗階段,至於什麼時候能用到自動駕駛上,不好說。
實話實說,
現在的智駕離真正的自動駕駛貌似只有一步之遙,但這一步能不能邁過去、什麼時候能邁過去,誰也不好說;而且,就算做爲駕駛輔助,智駕的問題也有很多
,遠遠做不到某大佬說的“想撞車都難”。
廣汽埃安的一位高管最近說過良心話,他說熱愛智駕的都是熱血青年,不能讓他們去當小白鼠,“不然的話,不管是做人還是做企業,我認爲都是不講良心的”。