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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  無人駕駛汽車挑戰城市街道
  那福忠 November 18, 2007
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   由美國國防部先進研究計畫署 DARPA 資助的無人駕駛汽車大賽,如期在洛杉磯東北 Victorville 鎮舉行,35 輛不需人駕駛的自動車,10 月 26 日被運到現場,經過幾天的資格賽,最後有 11 輛車合格,參加了 11 月 3 日的決賽。這次是 DARPA 舉辦的第三次無人駕駛車輛大賽,上次是兩年以前在沙漠裡舉行,這次則轉到市區,所以取名為「城市挑戰」。無人汽車自己怎麼開,沒有人能預測,當然不敢真的進入市區,所以把 Victorville 鎮一個報廢的飛機場,模擬成一個比賽的市區。無人駕駛的定義,是不能有人開車,也不能有人遙控汽車。

   把機場規劃成一個總長 60 哩(100 公里)的市區道路(如圖、點選放大)」,無人車輛除了在較長的直路開動以外,要在短的彎路繞圈,要在十字路口停車、確定安全再繼續開動,遇到路障要躲避,開到停車場要在畫線的車位停妥,總之,要嚴格遵守加州所有的交通規則。每輛車的時速不得超過 30 哩(48 公里),要走完三段路程,每走完一程要回到出發點,在進行下一段路程,三段路程加起來的時間以六小時為限,否則就不及格。為了模擬實際情況,主辦單位請了五十名「敢死隊」,帶著頭盔、冒著危險,各開一輛車在現場各處繞圈。另外,每一輛無人車後面都緊跟著一輛有人駕駛的裁判車,況且每輛無人車出發的時間不一、半路上常會遇到競爭對手,所以這個模擬的市區並不寂靜。

   經過一天的競賽,卡內基麥龍 (Carnegie Mellon) 大學的 Tartan Racing 隊,以一輛 GM 通用汽車改裝車,平均每小時 14 哩(22 公里)的成績,自動開完 55 哩(88 公里)三段行程,穿過終點線、榮獲第一(如圖、點選放大),得獎金 200 萬美元。原本看好的上屆第一名史坦福大學 Jnior,以一輛 VW 改裝車,平均每小時 13 哩的速度,獲第二名,得獎金 100 萬美元。維基尼亞技術大學的 Victor Tango,獲第三名、得獎金 50 萬美元。上一屆沙漠大賽,史坦福第一、卡內基麥龍第二,這次史坦福雖然仍是第一輛車開過終點線,卡內基麥龍緊跟在後到達,但史坦福比卡內基麥龍早開 40 分鐘,所以判定卡內基麥龍獲勝,兩車名次互換。

   除了前三名,緊跟在後的是麻省理工學院 MIT,名列第四、但沒有獎金,隨後是康乃爾大學、以及賓州大學,另外進入決賽的五輛車,都沒能在六小時內走完三段行程。大賽之中有兩次「車禍」與 MIT 的車有關連,一是德國隊的車撞到 MIT 的車,德國隊被淘汰出局,二是康乃爾的車在一個圓圈裡轉出不來,停在那裡「思考」,MIT「機智」的從旁超車,沒想到康乃爾突然想通了發動,結果兩輛車頭,僅差一吋就撞上,為機械化的比賽製造了一份幽默。德國隊的隊員與車都來自德國,但找了一位美籍華人掛名領隊,以符合必需美國公民為領隊的規定。

   城市挑戰在去年五月宣布,當時各學校、汽車研究機構、業餘玩家,都紛紛報名參加,DARPA 為了簡化手續與安全,先到各報名當地測試初選,結果有 35 輛車初選合格,十月底到加州現場資格複選,凡有安全顧慮的,一律淘汰,最後剩下 11 輛車進入決賽。DARPA 主任 Tony Tether 博士宣佈決賽名單的時候,說原預計能有二十輛車參加決賽,但有些車輛不夠安全,有的碰撞、有的驚險轉彎,甚至有一輛車直奔他的座車,迫使遙控停車。(遙控停車是每輛車的規定裝置,以便裁判在緊急時遙控把車停住。)

   我們必需感謝 YouTube,能讓現場觀眾把捕捉到的精彩畫面與大家分享。下面三段都是撞車的影片:

第一段影片:MIT 與康乃爾幾乎撞到的鏡頭。停著不動的是康乃爾的車,在圓圈裡轉不出來,MIT 從後面超車,康乃爾卻同時啟動,兩車對頭。

第二段影片:這輛車偏離車道,撞倒水泥路欄,直衝上路肩,嚇得觀眾直往後退。

第三段影片:這輛車開道路口本應停下來,確定安全再開,沒想到卻直奔水泥路欄,砰一聲撞個正著。

   下面是幾段精彩的影片,展示無人駕駛車輛的「自動」性能,跟隨在後面的福特 Torus,是有人駕駛的裁判車:

第四段影片:第一名卡內基麥龍大學 Taran Racing GM 車的直路行駛。

第五段影片:第一名卡內基麥龍大學 Taran Racing GM 車的市區行駛。

第六段影片:第二名史坦福大學 VW Junior 路跑情況。

第七段影片:第二名史坦福大學 VW Junior 開出起點。

第八段影片:第三名賓州大學的 VictorTango 從死路繞出,完成行程。

第九段影片:兩輛自動車狹路相逢互躲的精彩畫面。

第十段影片:連這一輛大卡車也參加競賽,看它怎麼樣繞過前面停車,繼續開動。

  另外有多段影片上載 You Tube,數目也不停增加,讀者可用 DARPA Urban Challenge 搜尋影片目錄,觀賞更精彩的畫面。

   無人駕駛車輛的原理,是運用各種感應裝置取得路況資訊,然後經過運算,找出最佳的下一步動作,再把這個動作傳給車輛的動力、方向、煞車的機械。這樣週而復始,車輛就能自己開動,當然規則越多、像這次的遵守加州交通規則,系統的運作也越複雜。取得路況資訊的裝置,像是雷達、雷射、GPS、攝影機、以及各種電子感應器,多可從市面買到,每輛車的裝置大同小異,把信號連到車輛的機械,也不困難,所以最困難的是電腦運算,大家比的,也正是電腦運算的邏輯。

   史坦福大學在 2005 年沙漠大賽,以一輛名為 Stanley 的 VW 休旅車取得第一名,今年用同車加裝設備改名 Junior,獲得第二名。Stanley 獲得第一名之後,由全部參與的機構(有史坦福大學人工智慧實驗室、美國 VW 汽車電子實驗室、Intel 研究部、與 Mohr Davidow 創投),共同發表了一份報告 Stanley:The Robot That Won The DARPA Grand Challenge(共 41 頁 PDF),詳細報導自動車輛的規劃與技術,建議讀者下載閱讀、或瀏覽,體驗一下在賽車的熱鬧背後,是多少高科技、高智慧的結合。

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