自動駕駛汽車

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Junior,2009年10月在史丹佛大學,以福斯Passat為基礎改裝的自動駕駛汽車。

自動駕駛汽車[1],又稱為無人駕駛汽車電腦駕駛汽車輪式移動機器人,是自動化載具的一種,具有傳統汽車的運輸能力。作為自動化載具,自動駕駛汽車不需要人為操作即能感測其環境及導航。自動駕駛汽車仍未全面商用化,大多數均為原型機及展示系統。

自動駕駛汽車能以雷達光學雷達GPS電腦視覺等技術感測其環境[2][3]。先進的控制系統能將感測資料轉換成適當的導航道路,以及障礙與相關標誌。根據定義,自動駕駛汽車能透過感測輸入的資料,更新其地圖資訊,讓交通工具可以持續追蹤其位置,即使條件改變,或汽車駛進了未知的環境內[來源請求]

自動駕駛汽車的展示系統可追溯至1920年代及1930年代間,第一輛能真正自動駕駛的汽車則出現於1980年代。1984年,卡內基美隆大學推動Navlab計畫與ALV計畫;1987年,梅賽德斯-賓士德國慕尼黑聯邦國防大學共同推行尤里卡普羅米修斯計畫。從此以後,許多大型公司與研究機構開始製造可運作的自動駕駛汽車原型。

定義[编辑]

在美國,美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)已提出正式的分類系統[4]

  • 等級0:駕駛人隨時都完全控制著車輛。
  • 等級1:個別的車輛控制自動化,如電子穩定程式自動煞車系統
  • 等級2:至少有兩項控制能階調地自動化,如自動巡航控制系統結合車道偏離警示
  • 等級3:駕駛人可以在特定條件下完全停止控制所有與安全有關之重要功能。當汽車偵測到需要駕駛人控制的情形時,會讓駕駛人接管其控制,並提供駕駛人「足夠寬裕之轉換時間」。
  • 等級4:車輛能在行駛期間執行所有與安全有關之重要功能,且駕駛人在任何時刻都不會控制到車輛。此類車輛可以控制從啟動到停止的所有功能,包括停車功能,亦包括沒有人在車上時的情形。

國際自動機工程師學會(SAE International)已依據這五個不同程度(從駕駛輔助至完全自動化系統)發布另一種分類系統[5]

歷史[编辑]

由1960年代雪鐵龍DS改裝的汽車於倫敦科學博物館自動地行駛。

汽車自動化的實驗自1920年代即已開始[6],但要到1950年代從出現可行的實驗,並取得部分成果。第一部真正自動化的汽車到1980年代才首次出現。1984年,卡內基美隆大學推動Navlab計畫[7]與ALV計畫[8][9];1987年,梅賽德斯-賓士德國慕尼黑聯邦國防大學共同推行尤里卡普羅米修斯計畫[10]。從此以後,許多大型公司與研究機構開始製造可運作的自動駕駛汽車原型,包括梅賽德斯-賓士通用汽車大陸汽車系統IAV美安勞勃·博世公司日產汽車雷諾豐田汽車奧迪富豪集團寶獅汽車帕爾馬大學VisLab牛津大學Google[10][11][12][13][14][15][16][17][18]。2013年7月,Vislab展示了稱之為BRAiVE的自動駕駛汽車,測試路段包含部分(有其他一般車輛)的開放道路[19]。到了2013年,美國有4個州(內華達州佛州加州密西根州)通過了允許自動駕駛汽車的法規[20][21][22][23][24]。2015年,這四州與華盛頓哥倫比亞特區都允許自動駕駛汽車於開放道路上進行測試,維吉尼亞州亦將跟進[25]

在英文裡,自動駕駛汽車可寫作 autonamous cars 或 self-driving cars。2015年7月,《經濟學人》報導,汽車製造商想要區分上述兩個詞之間的不同[26]

汽車製造商……為了其自身的利益,想要區分兩者(autonamous cars與self-driving cars)間的不同。前者與今日所見的交通工具類似,在特定環境下接管駕駛人的控制……而後者則更進一步。方向盤會完全消失,而車輛在全程行駛間均會使用與前者所備有之感測器、雷達與GPS等相同之系統。少數私家車仍會繼續存在,而城鄉間的道路上將可能充滿著共享的車輛。

交通運輸系統[编辑]

在歐洲,比利時法國意大利英國等國均計畫採用無人駕駛汽車來經營交通運輸系統[27][28][29];而在德國荷蘭西班牙等國,則已允許實驗性質的自動駕駛汽車。2015年,英國政府允許無人駕駛汽車LUTZ Pathfinder米爾頓凱恩斯的一般道路上進行測試[30]

潛在優勢[编辑]

增加使用自動駕駛汽車的可能好處包括:

  • 較少的交通事故,因為自動駕駛汽車不像人類駕駛一樣只有有限的環境感知能力,而可以使用主動與被動感測器(如光學雷達雷達)持續做大範圍的感測(如可見光紅外線超音波之類的聲波等),具有360度視野,因此可以對潛存危機做出安全的反應,且其反應能較人類駕駛更為迅速。[31][32][33]
  • 避免因為行車距離過近分心駕駛危險駕駛等人為因素而導致之交通事故。
  • 減少所需安全間隙,並且更好管理交通流量[33],進而增加道路通行能力,及減低交通壅塞[34][35]
  • 減輕車輛乘客駕駛與導航之工作。[33]
  • 自動駕駛汽車能具有更高的車速限制[36]
  • 免除乘客狀況之限制-在自動駕駛汽車裡,不需在意乘客是否未足歲、過老[37]、無駕照、眼盲、精神不濟、酒醉等等。
  • 緩解停車位短缺的問題,因為汽車可以讓乘客下車後,停到有足夠停車位的場所,並在需要時返回搭載乘客。
  • 增加汽車共享[38],減少車輛總量,因為自動駕駛汽車可以在一處讓乘客下車後,到另一處搭載另一位乘客。
  • 減少停車所需之物理空間。[39]
  • 免除多餘的乘客-自動駕駛汽車可以不需要有人在車上,自動行駛至所需之處所,如搭載乘客或進行維護。這對貨車、計程車與汽車共享服務,尤其相關。[35][40][41]
  • 減少對交通警察的需求,以及汽車保險費用。[42]
  • 減少實體的道路指示標誌-自動駕駛汽車能以電子方式接收必要之通訊(雖然對人類駕駛來說,仍需要實體標誌)。[43][44][45]
  • 更平穩的行駛。[46]
  • 因為車輛感測能力的提升,可減少車輛失竊。[47]
  • 移除方向盤與其他駕駛介面,可節省座艙空間,並允許不需乘客坐在駕駛座的座艙設計。[來源請求]

潛在的障礙[编辑]

儘管車輛自動化會帶來許多好處,但可預見的挑戰依然存在:

  • 損害賠償責任。[48]
  • 個人會抗拒放棄其對汽車之控制權。[49]
  • 軟體的可靠性。[50]
  • 需要車輛間通訊系統來協調個別汽車的電腦系統。[51][52][53]
  • 政府須為自動駕駛汽車建立且施行特定之法規架構。[54]
  • 若出現需要手動駕駛的情形,駕駛人可能沒有經驗。[55]
  • 減少與駕駛有關之工作機會。[42][56][57]
  • 喪失隱私。[58]
  • 為了汽車間的通訊,需要更多的無線電頻譜。[59]
  • 自動駕駛汽車可能被裝載炸藥,並作為炸彈使用。[60]
  • 類似有軌電車難題的倫理問題-當自動駕駛汽車的軟體被迫在不可避免的碰撞時對可能的傷害做出決斷,會出現的問題。[61][62][63]
  • 汽車在不同天氣類型下的導航系統之可靠性(擁至2014年止,Google的原型機仍未在大雪或大雨中行駛過的紀錄)。[64]
  • 自動駕駛汽車為正常運作,需要極高品質的專用地圖。若這些地圖已過時,自動駕駛汽車必須能夠回歸合理行為。[64]
  • 目前警察與其他行人的手勢與身體運作無法被自動駕駛汽車認知。[64]
  • 目前的道路基礎設施可能需要為自動駕駛汽車改建,以達到最好的效果。一些例子包括,能與自動駕駛汽車通訊的交通號誌與路燈。[65]

政策影響[编辑]

完全自動駕駛汽車若能夠變得商用化,將可能對整體社會造成破壞性創新的重大影響[66]。自動駕駛汽車是否能獲得廣泛使用目前仍不清楚,但若真的被大規模地採用,決策者將面臨許多需要解決的問題[65]。其中一個基本問題為對旅遊行為之影響[65]。有些人認為自動駕駛汽車會增加汽車擁有的數量及汽車的使用次數,因為汽車會變得更容易使用,並且更為有用。這可能會導致城市蔓延,並增加私有車輛的總體用量。其他人則認為,共享汽車將變得更為容易,且因此會讓人不想擁有汽車全部的所有權,因而降低整體用量,讓汽車的傳輸變得比現況更有效率[67]

法律[编辑]

直至2013年,美國允許自動駕駛汽車在一般道路進行測試的州。

在美國,各州的車牌號碼一般並不預期(但也不一定禁止)存在高度自動化的交通工具[68]。為釐清並規管此類交通工具,一些州政府已制訂或正在考慮制訂相關法律[69]。截至2013年,美國已有4個州(內華達州佛州加州密西根州),與哥倫比亞特區,成功制訂處理自動化載具的法律。

2011年6月,內華達州議會通過一項法律,授權使用自動駕駛汽車。內華達州從而成為世上第一個允許自動化載具合法行駛於一般道路上的行政區域。依據該法,內華達州機動車輛管理局(NDMV)負責訂定安全與性能標準,以及指定自動駕駛汽車能夠進行測試之地區[21][22][70]。該法由Google所提倡,以期能更一步合法地測試該公司的無人駕駛汽車[23]。內華達州法律定義自動化載具為「整合人工智慧、感測器與全球定位系統等技術達成自動駕駛,而不需人類駕駛主動控制之機動交通工具。」該法亦表示,駕駛人在汽車自動行駛時不需專心駕駛。Google更進一步遊說排除分心駕駛之適用,讓坐在駕駛壓上的乘客可以發送簡訊,但該法案沒有通過[23][71][72]。此外,內華達州的法律要求有人坐在駕駛座上,並且在測試時要有人坐在乘客的位子上[73]

Google以豐田Prius改裝的無人駕駛汽車。

2013年,英國政府允許自動駕駛汽車在一般道路上進行測試[74]。在此之前,英國所有對自動駕駛汽車的測試都必須在私人土地上進行[74]

2014年,法國政府宣布自動駕駛汽車可在一般道路上進行測試,並於2015年發出核准。法國境內有2000公里的道路開放允許進行測試,主要是在波爾多、伊澤爾省、法蘭西島及史特拉斯堡。在2015年智慧型運輸系統世界大會上,首次展示出將於法國一般道路上行駛的自動駕駛汽車,並預期於2015年10月初於波爾多開始測試。[75]

2015年春季,瑞士聯邦環境、交通、能源與通訊部核准該國電信業者Swisscom蘇黎世的街上測試使用福斯Passat改裝的自動駕駛汽車。[76]

車載通訊系統[编辑]

各個交通工具都可以經由周邊的其他交通工具所提供之訊息而受益,特別是與交通壅塞及危險事故有關之訊息。車載通訊系統使用車輛及路邊設施作為點對點網路裡之通訊節點,互相提供有用訊息。透過合作之方式,車載通訊系統能讓所有合作之交通工具變得更有效率。根據2010年美國國家公路交通安全管理局公布的報告顯示,車載通訊系統可以協助避免高達79%的交通事故發生[77]

2012年,德州大學奧斯汀分校內的計算機科學家開始設計可用於自動駕駛汽車的智慧型十字路口。該路口沒有紅綠燈,也沒有停止標誌,而是使用電腦程式直接於每輛在道路上行駛的車輛通訊。[78]

民意調查[编辑]

根據埃森哲針對2006位美國與英國的消費者所做之線上問卷調查顯示,有49%的人表示,他們對使用「無人駕駛汽車」感到很自在。[79]

根據J.D. Power and Associates於2012年針對1萬7,400位擁有汽車的人所作之問卷調查顯示,有37%的人表示他們有興趣購買一輛完全自動駕駛汽車,但當告訴他們須為此技術多花費3,000美元以上時,該比例下降至只有20%。[80]

根據automotive research Puls於2012年針對1,000位德國駕駛人所作的問卷調查顯示,有22%的人對此類車輛持正面態度,10%的人不回覆,44%的人持懷疑態度,而有24%的人則持反對意見。[81]

根據思科系統於2013年針對10個國家內的1,500位消費者所作之問卷調查顯示,有57%的人「表示他們很可能會搭乘完全由電腦控制,不需要人體駕駛的汽車」。在巴西、印度與中國,信任自動化技術的比例最高。[82]

根據Insurance.com於2014年在美國進行的電話調查顯示,有超過四分之三,持有駕照的駕駛人表示他們至少會考慮是否購買一輛自動駕駛汽車;若汽車保險能更便宜,比例卻上升至86%。有31.7%的人表示,一旦自動駕駛汽車上市,他們不會想要繼續開車。[83]

根據頂尖汽車記者於2015年2月所作的調查顯示,有46%的人預測特斯拉汽車或戴姆勒會是第一家推出完全自動駕駛汽車的公司,其中有38%的人預測戴姆勒會推出功能最全、安全且符合需求的自動駕駛汽車。[84]

根據台夫特理工大學於2015年針對109個國家內5,000個人所作的問卷調查顯示,平均而言,受訪者認為手動駕駛是所有駕駛模式中最為享受的模式。有22%的受訪者不想要在完全自動駕駛系統上花費任何金錢;而有5%的人表示,他們願意為此支付超過3萬美元;有33%的人認為完全自動駕駛是非常有趣的。有69%的受訪者預估完全自動駕駛汽車在2050年將達到50%的市占率。受訪者認為最令人擔憂的是軟體入侵與錯誤,也擔心法律問題與安全性。最後,較開發(具有較低事故率、較高教育及較高收入)的國家之受訪者對其車輛傳輸數據感到較不舒服。[85]

預估[编辑]

自動駕駛汽車仍是個尚在發展中的技術;許多企業與研究人員紛紛猜測其未來可能之發展與影響。

可能發展[编辑]

  • 賓士計劃將於2016年時,推出名為「Autobahn Pilot」的自動駕駛系統,允許在高速公路上不用手動駕駛,並能自動超車。[86]
  • Mobileye計畫將於2016年時,推出能用於高速公路上的免手動駕駛技術。[87]
  • 美國運輸部希望能於2017年初時,能發布一套規範車間通訊的規則,但尚未有具體發布期限[88]。通用汽車表示,到2017年時,該公司的Cadillac CTS將搭載車間通訊功能[89]
  • 伊隆·馬斯克預期特斯拉汽車於2018年時,已開發出數款完全自動駕駛汽車,駕駛人可以在行駛中睡覺。不過,他認為駕駛人還會再經過數年後才能這麼做,因為一些法規上的問題。[90]
  • Mobileye預計將於2018年時,推出能在鄉間小路與城市道路上行駛的自動駕駛能力。[91]
  • 日產汽車預計將於2018年時,推出能讓車輛在多線道公路上自動駕駛的能力。[92]
  • 富豪集團預計將於2020年時,推出能避免乘客受傷的汽車[93]。富豪集團亦聲稱該車輛將能有效地「遠離碰撞」[94]
  • 通用汽車賓士奧迪日產汽車BMW雷諾特斯拉汽車Google都預計將於2020年時,推出至少能於部分時間自動駕駛的汽車。[59][95][96][97][98][99][100]
  • Google自動駕駛汽車計畫的目標是於2020年時,能解決所有現在自動駕駛汽車尚未解決的問題。[101][102]
  • Jaguar預計將於2024年時,推出自動駕駛汽車。[103]
  • 戴姆勒福特汽車預計將於2025年時,在市場上推出自動駕駛汽車[104][105]。福特汽車預計會推出第一輛以大眾為目標市場的自動駕駛汽車,但沒有公布目標日期[106]
  • 通用汽車預計於2025年時,該公司製造的大部分新車都將擁有自動駕駛功能,以及車間通訊技術。[107]
  • IHS的汽車報告預測到2035年時,大多數的自動駕駛汽車將能完全獨立於人類乘客的控制外運作。[108]
  • Navigant Research預測自動駕駛汽車將在接下來的20年間逐漸得到關注,並於2035年時,達到每年9,540萬輛的銷售量,占整體經型車輛市場的75%。[109]
  • IEEE專家學者預測於2040年時,高達75%的車輛都將自動化。[110]
  • 也有人抱持著相反的看法,例如卡內基美隆大學研究自動駕駛技術的主任Raj Rajkumar於2014年表示,用於自動駕駛汽車的人工智慧將不會「很快」出現;而底特律的汽車製造商則相信,「完全自動駕駛汽車能在短期內實現的遠景只是個『單純的科幻想像』。」[111]

可能影響[编辑]

  • 哥倫比亞大學地球研究所預測美國的車輛總量將降低至十分之一的數量。[112]
  • 普華永道預測整體交通事故降減少至十分之一,並認為美國的車輛總量將從2億4,500萬輛衰退至僅剩240萬輛。[113]
  • 畢馬威與汽車研究中心預測,生產力與能源效率將能獲得改善,並會出現新的商業模式。[114]
  • 摩根史坦利預測,自動駕駛汽車能節省美國每年1.3兆美元的花費,其中燃料消耗占1,690億美元,車禍的成本占4,880億美元,並能提高6,450億美元的生產力。[115]

在虛構作品裡[编辑]

在電影與電視裡[编辑]

關鍵報告》裡出現的Lexus 2054英语Lexus 2054車款,2002年展示於法國巴黎。
機械公敵》裡出現的奧迪RSQ車款,2005年3月展示於CeBIT
  • 在2004年上映的《機械公敵》裡,場景設定於2035年的美國芝加哥,自動駕駛汽車行駛於道路上,讓汽車能於手動控制更高的速度、更安全地行駛。亦可選擇手動操作車輛。
  • 在2006年播出的《重返犯罪現場》第4季第11集「Driven」裡,一輛名為「Otto」的自動駕駛汽車作為國防部高層計畫的一部分,導致海軍中尉的死亡,並於稍後差點殺死艾碧。
  • 日本動畫《極速戰警英语éX-Driver》裡,出現由人工智慧(AI)駕駛的自動駕駛電動車。這些車有時會故障或被惡意用戶控制,需要極速戰警操縱其手動控制瓦斯車去攔截與干預。

在文學裡[编辑]

另見[编辑]

參考資料[编辑]

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延伸閱讀[编辑]

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  • The Loadstar, The driving factors behind driverless trucks. 2015.