没有什么比一场较量更能将新技术推向大众了。一群高科技爱好者正在将这句古老的格言应用于无人驾驶汽车，计划推出一项新的赛车运动，让机器人汽车在漫长而蜿蜒的赛道上正面交锋。
Roborace——既指这项运动，也指其组织者——希望创建一级方程式赛车的自动驾驶版本，其中的超级明星是计算机程序员，他们的代码释放了取得格子旗所需的速度、精确性和效率。这些胜利的一个关键副产品是：加速无人驾驶乘用车上市的创新。
Roborace 成为首个无人驾驶汽车锦标赛的计划有很多优势，但也需要克服许多障碍。“从好的方面来看，一群无人驾驶的速度魔鬼以每小时超过 320 公里的速度成功地在赛道上疾驰的景象，可能会激发人们对无人驾驶技术的更大信心。同样有趣的是，这样的赛事将不仅是一场汽车比赛，也是一场编码竞赛。然而，最大的问题围绕着高速完美自动驾驶的工程挑战。此外，赛道上的成功并不一定能转化为无人驾驶乘用车，后者必须应对行人、交通信号和恶劣天气。
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无人驾驶汽车依靠遍布车辆的传感器网络来收集有关其位置和周围环境的数据。人工智能算法使用这些数据来注意附近物体，规划避开它们的路线，并最终将该计划转化为转向、加速和制动等动作。Roborace 正在开发的车辆配备了五个激光雷达（LiDAR）传感器，它使用脉冲激光来测量距离；两个雷达，它将高频电磁波从物体上反射回来；18 个超声波传感器，它依靠声波；两个光学速度传感器；六个摄像头；以及 GPS。Roborace 的机器——称为 Robocar——依靠能够每秒执行多达 24 万亿次运算的高端车载计算机，根据传感器数据做出瞬间决策。
四辆原型 Robocar 中的每一辆重约 975 公斤，长 4.8 米，宽 2 米，看起来像是科幻电影中的东西。这对于由 Daniel Simon 设计的机器来说非常合适，他曾帮助创作了 2010 年的电影《创：战纪》和 2013 年汤姆·克鲁斯电影《遗落战境》中出现的车辆。两辆可操作的 Robocar（另外两辆是为展示而制造的）配备了四个 300 千瓦的电机和一个 540 千瓦的电池，电池封装在碳纤维车身内。
严峻的挑战
Roborace 希望在两年内开始进行多达 20 辆 Robocar 的比赛——10 支车队，每队派出两辆赛车。由于所有车队都使用基本上是 Robocar 克隆体的赛车，因此获胜者将是那些软件最擅长处理每秒多米速度的车队。“当您从每小时 [50 公里] 提高到每小时 [320 公里] 时，这并不意味着您只是将速度提高了六倍；这意味着您需要对一切采取完全不同的方法，”Roborace 首席执行官 Denis Sverdlov 说。
技术挑战始于硬件。斯坦福大学机械工程教授 Chris Gerdes 说，传感器的范围——自动驾驶的一个限制因素——“当您以更高的速度行驶时，具有非常不同的含义，因为相同的……距离给您留出的反应时间要少得多”，他的实验室研究赛车以改进自动驾驶。此外，密歇根大学机械工程教授 Huei Peng 指出，当车辆以非常高的速度移动时，传感器计算要求——将原始物理数据处理成计算机友好的坐标——要高得多。静止的激光雷达可以轻松地计算出每个反射物体的绝对位置，但在快速移动的车辆上，软件必须考虑到由于测量之间行驶的距离，世界将显得模糊。虽然执行车辆计划的控制算法运行速度很快，但解释摄像头和传感器数据的算法需要更长的时间——这意味着当汽车理解它所看到的东西时，它已经移动了几乎一辆公共汽车的长度。
Sverdlov 希望为赛车开发的更快的传感器和人工智能算法能够应用于消费者和商用车辆。但卡内基梅隆大学下个月将聘请为机器人学助理教授的 David Held 说，任何算法创新是否会影响这些领域，将取决于它们在多大程度上能推广到街道驾驶。如果赛车算法通过做出强有力的假设来加快处理速度——例如，Robocar 周围的所有移动物体都是其他赛车——那么这显然不会转化为公共道路。但是，通用视觉算法的改进也可以缩短乘用车感知处理的时间。Held 说，这将使汽车要么将更多时间用于其他任务，例如优化其轨迹，要么只是缩短其响应时间，以减少总的制动或转向距离。
关于赛车作为改进常规驾驶方式的最有力论据是安全性。“最好的赛车手能够真正利用所有轮胎摩擦力来完成一些非常规的操作，并将赛车推向极限，”Gerdes 说。“我们想了解如何复制这一点，不是为了跑得快，而是为了安全。”（Gerdes 在他的实验室自己的自动驾驶 DeLorean 跑车在赛道上的锥桶周围发出刺耳声音的背景下，通过电话与《大众科学》进行了交谈。）受赛车手启发的算法可能会考虑到车辆可用的有限摩擦力，并使用该信息来设置特定转弯或在冰雪路面上保持行驶的最佳速度，Gerdes 说：“通过研究赛车，我们可以了解很多关于如何在日常驾驶中可能遇到的不利条件下控制汽车。”
看到高性能的自动驾驶赛车也可能使消费者对自动驾驶技术更有信心——尽管机器人比赛中缺乏碰撞可能会让一些赛车迷失望。与 Roborace 创始人一样，Held 认为这种信心可以增加公众对无人驾驶汽车的支持，大多数人尚未乘坐过无人驾驶汽车，甚至没有在街上见过。“亲眼看到一辆自动驾驶汽车以及它实际能做什么，而不是仅仅听说它——我认为这可能有助于改变人们的想法，”他说。
机器人准备好了吗？
Robocar 在准备好参加起跑线之前还有多远的一个迹象是，Roborace 倾向于使用公司的“Devbot”车辆进行公开演示。Devbot 配备了与 Robocar 相同的传感器，但也包括一个供人类驾驶员使用的驾驶舱，驾驶员可以监控车辆的性能并在需要时接管。Devbot 已在多场电动方程式“ePrix”比赛中进行了高速演示，这些比赛以类似于一级方程式的完全由电池驱动的电动汽车为特色。2 月，Roborace 在布宜诺斯艾利斯电动方程式 ePrix 赛事的定制城市街道赛道上比赛了两辆 Devbot，成为首家同时展示两辆无人驾驶赛车的公司。其中一辆 Devbot 以 186 公里的最高时速完成了比赛（并设法避开了一只跑到赛道上的狗），而另一辆 撞毁，未能完成比赛。
Robocar 迄今为止唯一一次在赛道上的亮相是在 5 月份的巴黎电动方程式 ePrix 赛上进行的一次试探性圈速。最近，Roborace 选择不在纽约州布鲁克林建造的 1.95 公里电动方程式赛道上演示该车辆。Sverdlov 表示，赛事组织者直到比赛计划阶段后期才最终确定 10 弯赛道的路线。“这里建造的赛道对我们来说是一个相当大的挑战，因为弯道很急，”他在赛事之前说道，Roborace 在那里测试了其 Devbot 之一。“我们做出了决定，我们需要花更多时间在开发算法和微调硬件上。”Sverdlov 还指出，在主办比赛的布鲁克林红钩区，GPS 信号强度很差。由于被迫更多地依靠摄像头获取定位信息，Robocar 将不得不以较慢的速度通过赛道。
即使在最佳条件下，自动驾驶赛车仍然没有达到最佳人类专业选手的水平。“我们一直在与 J. R. Hildebrand 合作，”Gerdes 说，“他仍然比我们快，因为人类具有惊人的能力……真正理解……：“在此时此刻，在这辆车中，绕过这个弯道的最佳路径是什么？轮胎的加热程度与我加热的程度完全相同？能够感受到、感知到并在当下提出最佳解决方案仍然是我们受到启发的事情。”如果 Roborace 如愿以偿，那么不久之后，这种能力也将激励许多其他工程师团队。