汽车市场在近两年来成为电子产业界瞩目的焦点,要求可提升驾驶安全性与舒适的先进驾驶辅助系统与无人驾驶汽车相关技术,在Google、特斯拉等科技巨擘以及汽车产业新创公司的推波助澜之下,已经成为全球各大车厂与一线汽车电子零部件厂商积极投入的开发项目。

那么,究竟实现一辆无人驾驶汽车需要哪些关键技术?企业的机会又在哪里?在4月下旬于台北国际车用电子展(AutoTronics Taipei)同期举行的一场题为“在亚洲城市实现自动驾驶的技术课题”座谈会上,来自包括车厂、半导体产业界的专家代表们一同探讨了打造无人驾驶汽车辆所需的关键元素,以及IC厂商能在其中掌握的机会。

无人驾驶汽车的“大脑”

要实现具备高度自动化驾驶功能、甚至是未来Level 5完全自动驾驶的车辆,也就是无人驾驶汽车,必然要先赋予其“智慧”,就有如人类的“大脑”;而其中究竟有那些关键技术?

特别来台担任这场由电子工程专辑/电子技术设计(EE Times Taiwan/EDN Taiwan)主办之Tech Taipei系列车联网技术研讨会之论坛主持人的EE Times美国版首席国际特派员吉田顺子(Junko Yoshida),根据她对于全球汽车电子市场的长期观察与研究,认为无人驾驶汽车的“大脑”不会只是一颗独立的芯片,而是由传感器融合算法、传感器数据处理器,以及能决策执行包括紧急剎车等等各种智能驾驶功能之安全微控制器所组成的一个平台。

来自台湾非挥发性内存大厂旺宏(Macronix)的市场营销处资深处长Anthony Le认为,无人驾驶汽车的实现应该有两个层面,一个是车辆本身包含传感器、处理器等等硬件以及相关软件的所谓“大脑”平台,另一个就是车子与车子、车辆与基础建设之间的通信功能。

通过视频发表看法的Mobileye业务总监David Oberman,以及参与现场座谈的该公司在台业务伙伴(ADAS Mobile Tech)总经理温峻瑜则强调,无人驾驶汽车最重要的就是能“看见”道路上的各种状况并做出应变,而Mobileye的团队花了18年的时间一步步开发出基于摄影机的车用视觉处理器以及相关算法,这对于实现全自动驾驶非常关键;英特尔已于宣布收购Mobileye,未来双方技术资源的结合将可为车厂与售后市场带来更完整的方案。

在汽车产业有超过20年经验、也是唯一来自汽车厂商之代表的裕隆集团华创车电技术中心(Haitec)前瞻工程部经理陈正夫在开头就强调,无论如何,安全可靠的解决方案都是车厂的第一优先;而他指出无人驾驶汽车会涉及多方面的技术,包括各种传感器、传感器融合技术以及能处理传感器数据的高性能处理器。

不过陈正夫表示,根据他们的开发经验,传感器融合往往会耗费大量处理器资源,因此如果能有可以支持传感器融合、机器学习等技术,在具备高性能表现的同时又不耗费太多中央处理器资源的平台,会是最理想的;对此主持人Yoshida笑言:“这听起来几乎是不可能!”

东芝电子(Toshiba)半导体&储存装置技术营销部门新业务开发处副协理水沼仁志(Hitoshi Mizunuma)同意陈正夫提出的“安全可靠第一”;但他的看法是,未来在Level 3 以上以机器学习等AI技术实现的高阶自动驾驶车辆,软件将会扮演越来越重要的角色,而验证机器学习的安全性会是一个必要步骤,但如何进行验证目前似乎还没有具体的方案,这也会是一个在实现无人驾驶汽车的路途上需要审慎思考的问题。

内存在无人驾驶汽车中扮演的角色越来越重要

既然无人驾驶汽车拥有智能的“大脑”,而且对于可靠度与安全性的要求更高,原本在一个电子系统中似乎不那么被重视的内存,在这个新应用中成为不可忽视的关键零部件;那么,一辆无人驾驶汽车究竟会需要多少内存?

华创车电的陈正夫表示,以车厂的角度来说,这是一个很难回答的问题,因为理想状况下车载内存的容量当然是越多越好,但同时还需要考虑到成本以及功耗/系统资源消耗的问题;车规内存通常成本也会更高,如在容量与成本之间取得恰当的平衡是一门学问。而针对主持人提出是否一部无人驾驶汽车需求的内存会达到数百GB的问题,他认为需要厘清其中有多少是属于储存内存、有多少是工作内存,而储存内存保存的数据有一部分可以转至云端,必备的工作内存仍是需要考虑成本来决定最恰当的容量。

旺宏的Anthony Le则表示,无论是ADAS或无人驾驶汽车,因为配备许多传感器以及收集大量数据,对于内存的需求将会是有增无减,而车规内存在工作温度、工艺的要求上都比一般消费性或工规内存更严苛,为确保其可靠度与稳定的长期供应,在成本上自然会稍高一些;而该公司目前的车规内存产品除了达到这些要求,也会与车用电子系统客户在漫长的整车设计过程紧密的合作,以期符合ISO 26262安全标准。

而东芝的水沼仁志提出,是否可能在车内的某些非安全关键功能采用成本较低的工规内存?陈正夫指出确实有一些汽车电子业者目前是这么做,但是在像是车载娱乐系统这类装置上还可以接受,但安全关键的功能还是得采用符合车规的部件,才能确保系统可靠度。Anthony Le也同意,表示旺宏的工规内存虽然也支持宽广的工作温度范围,但在质量要求上会略低于车规内存,这对认为部件质量可靠度重于一切的车厂来说恐怕还是无法接受。

无人驾驶汽车究竟何时能真正上路?

在美国以及欧洲已经陆续看到一些的自动驾驶车辆在实际道路上进行测试,包括Google的自动驾驶车Waymo,但以地广人稀的非城市道路为主;那么在亚洲地区呢?特别像是东京、台北、中国的各大一级城市等交通拥挤的城市,无人驾驶汽车上路的挑战何在?

东芝的水沼仁志以日本为例,表示日产(Nissan)准备推出Level 2的自动驾驶车辆,但这个等级的自动车辆是通过各种ADAS功能如定速巡航、防车道偏离、自动紧急剎车等提供驾驶辅助,驾驶人仍须全程控制车辆;而更高等级的自动驾驶示范车辆预期在2020年东京奥运期间会现身,但会是以固定行驶区域与路线的大型巴士等接驳车辆为主。

ADAS Mobile Tech的温峻瑜提及了Mobileye、英特尔与欧洲汽车大厂BMW的无人驾驶汽车开发合作,将于今年下半年进行实际道路测试;并表示Mobileye已经与全球十数家车厂客户进行紧密合作,目标就是让Level 4、Level 5的高度自动化驾驶车辆顺利上路,但看来仍需要一段时间,例如2025或2030年以后,真正无人驾驶的车辆才有实际上市机会。

华创车电的陈正夫则表示,台湾政府相关单位目前的策略规划,仍是让无人驾驶汽车在较封闭的场域或固定的路线上行驶,例如小区的接驳车;而他认为以短中期来看,让无人驾驶汽车在封闭区域的简单路线上行驶是合理的考虑,但还是需要一段时间的观察与测试,只要能确认自动驾驶技术的安全性高于人类驾驶,它们实际上路的机会就很大。

陈正夫举例指出,我们还无法确定人工智能是否真能让机器学习到人类的反应;例如当我们开车在马路上有一个塑料袋飘过来,会根据经验判断它没有危险性而不闪避、直接辗过,但机器是不是也能有相同的判断力?

而旺宏的Anthony Le也同意,人工智能、机器学习等新科技,还是需要一段长时间的测试与观察,并让机器持续“学习”、建立各种各样的交通状况与驾驶经验数据库,才能确保无人驾驶汽车能安全上路。

“驾驶策略”对无人驾驶汽车的重要性

谈到无人驾驶汽车,不可忽略的一个议题是“驾驶策略”(driving policy);Mobileye业务总监David Oberman表示,所谓的驾驶策略就是无人驾驶汽车对交通路况所做出的反应。

Oberman举例指出,有多辆车子在十字路口或是圆环等道路出现、分别要往不同方向时,哪辆车应该要先行?若已经考虑到交通规则中的礼让原则,在人类驾驶的状况下,多辆车子中总是会有特别“杀”的,而其他驾驶会让他先行;但如果都是无人驾驶汽车呢?机器之间彼此是否能相互沟通决定由哪一辆车先行?或是自动驾驶与人类驾驶一同在路上的情况呢?

为这些无人驾驶汽车建立驾驶策略(行为),成为让它们能实际上路的重要步骤;对此华创车电的陈正夫表示,只要是驾驶员都知道,就算每天的路线都相同,交通路况仍会时刻有不同的变化,而像是台北这样有大量机车以及汽车的都会区,状况只会更复杂。

人类驾驶员往往会有很多意料不到的驾驶行为,而这些很难以规则化的方式来让机器学习;陈正夫认为这会是在城市实现无人驾驶汽车的最大挑战。或许如Oberman所言,有一天当无人驾驶汽车的安全性可以被确认,届时人类可能不被允许自己掌握方向盘、必须完全交由机器驾驶,而人们只能到像是游乐园等特定地区才能体验开车乐趣。

东芝的水沼仁志则是提出另一个方向的思考,认为大家现在对于无人驾驶汽车的关注,只因为它是一个被炒热的话题;而如同在场专家以及他前面所提,无人驾驶汽车的实现还有许多艰巨的挑战有待克服,或许大家不要太期待或聚焦于在可见的未来实现无人驾驶汽车,而是先将机器学习技术运用于其他能提升驾驶安全性与舒适度的应用,会是比较实际的做法。

ADAS Mobile Tech的温峻瑜也同意,希望马上就看无人驾驶汽车上路真的很难;而对于像是Mobileye这样的技术供货商来说,就是尽力实现无人驾驶汽车的必备元素。

他进一步,Mobileye认为无人驾驶汽车有三个关键技术元素:其一是车辆本身的软硬件平台,其二是建立供车辆参考、能随时根据路况来更新的地图──这个与Google Map的导航地图不同,而是要能指出有哪些道路出现路面坑洞、施工、交通事故…等等不利行驶的状况;其三就是前面提过的驾驶策略,这就牵涉到车辆间的通讯以及对不同城市交通规则的考虑。

大众心态的调整──你相信机器吗?

论坛主持人Junko Yoshida在最后指出,根据统计,美国一年约有3.5万人不幸死于交通事故,而民众也能接受这样的现实;但当我们迎接自动驾驶时代,人们能接受机器出状况,或是自己的亲友因为机器驾驶的车辆而发生意外事故吗?

华创车电的陈正夫表示,当无人驾驶汽车发生事故时谁该负责,确实是一个很重要的问题,如果都要车厂来负责,恐怕很难有一家车厂能继续生存下去;当汽车驾驶是人类的时候,大众能理解他的驾驶行为,但如果汽车驾驶换成了机器,一切就很难说。他认为,无人驾驶汽车的实现除了技术本身,还需要政府在交通法规、道路政策方面的妥善思考。

而旺宏的Anthony Le也同意,科技发展变化的速度非常快,但世界各国政府订定策略与法规的速度似乎往往跟不上。另外他指出,大众对于科技与机器的信赖度也是个问题,例如他老婆的车子上其实有一些属于ADAS功能的配备、但她从来不用,因为觉得自己的技术更好;要如何让人们相信机器,或许还牵涉到心理学层面的研究。

我们希望机器要多安全才是足够安全呢?这是个还有待思考的大问题!

(本文来源于EETimes 台湾)