一個(gè)孩子跑到街上，看到一輛汽車駛向他，頓時(shí)被嚇得僵硬地站著在原地。這時(shí)什么更安全，依靠自動駕駛汽車還是人類駕駛員及時(shí)制動？在這種情況下，人類駕駛員平均需要1.5秒才能做出反應(yīng)并踩剎車；一輛裝有視覺系統(tǒng)、雷達(dá)和激光雷達(dá)的自動駕駛汽車僅需0.5秒。

快3倍的響應(yīng)時(shí)間意味著生與死之間的鴻溝，這是汽車工業(yè)加速實(shí)現(xiàn)自動駕駛的眾多原因之一。基于安全性、效率、舒適性、導(dǎo)航性等優(yōu)勢，汽車公司都在越來越多地采用自動駕駛技術(shù)。

但我們也應(yīng)看到，自動駕駛汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性正以前所未有的速度增長，且計(jì)算處理必須與這種增長保持同步而又不影響當(dāng)前的功耗、熱性能、尺寸和成本及安全性挑戰(zhàn)。

除了這些技術(shù)挑戰(zhàn)外，關(guān)于消費(fèi)者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)對完全自治的接受仍然存在許多爭論。美國汽車協(xié)會最近進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，73%的美國駕駛員過于擔(dān)心無法駕馭全自動駕駛汽車。另一個(gè)來自于社會的事實(shí)是，很難讓自動駕駛汽車與普通汽車共享道路，這可能導(dǎo)致自動駕駛汽車時(shí)刻處于計(jì)算狀態(tài)中。

因此，為推進(jìn)自動駕駛汽車的大規(guī)模部署，需要考慮的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面。

自主權(quán)的代價(jià)

有人認(rèn)為，目前生產(chǎn)安全的4級和5級自動駕駛汽車的成本可能達(dá)到7.5~10萬美元。說實(shí)話，這個(gè)估算可能太低，因?yàn)榭紤]到實(shí)現(xiàn)4級和5級自治所需的傳感器數(shù)量，其總成本可能超過10萬美元。為了使這些車輛的購買變得可行，價(jià)格將需要大幅度降低以使消費(fèi)者負(fù)擔(dān)得起。

高昂的價(jià)格可能意味著無人駕駛汽車的第一批真正部署將成為移動即服務(wù)、共享車輛或機(jī)器人車隊(duì)的一部分。通過替代人類駕駛員的成本，以及駕駛比一般汽車高得多的車輛利用率，這些實(shí)體可以建立一種商業(yè)模式，以支持這些更昂貴的自動駕駛汽車。

3級是否可以部署？

3級是從ADAS過渡到自治的第一步。但是，目前對于3級自治以及對車輛和駕駛員的要求存在一些爭議。成功部署的3級自動駕駛要求駕駛員在車輛的自動駕駛功能啟用時(shí)仍保持警覺。

這引起了一個(gè)有趣的問題，作為駕駛員的我們會本能地認(rèn)為，只要放開手就不再需要關(guān)注車輛的行駛問題，并且可以很開心地發(fā)送電子郵件、處理別的事情等，這時(shí)我們的雙眼和想法已經(jīng)不在路上。

但是，當(dāng)啟用Level 3駕駛時(shí)，汽車可能會要求您隨時(shí)收回汽車的控制權(quán)。這就提出了一個(gè)問題，即分心的駕駛員可以多快回到方向盤上并重新控制車輛，以處理自動駕駛汽車無法控制的情況。為此，目前一些汽車制造商正在討論跳過3級以此來克服這一挑戰(zhàn)。

同時(shí)，從責(zé)任角度來看，跳過3級可以更容易地確定駕駛員是在控制車輛還是在自動駕駛。即使汽車制造商決定跳過這一級別，但從3級到4級所需的技術(shù)復(fù)雜性要高得多。

此外，他們還討論了高級駕駛監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用車內(nèi)攝像頭和高級軟件算法來確定駕駛員是否處于警醒狀態(tài)、是否適合收回控制權(quán)，而不是激活適當(dāng)?shù)木嬉允柜{駛員恢復(fù)到完全準(zhǔn)備狀態(tài)。

傳感器復(fù)雜度急劇增加的處理需求

從ADAS到自動駕駛的轉(zhuǎn)變要求對汽車周圍的所有事物有更多的了解。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，汽車上的傳感器數(shù)量將急劇增加，需要多個(gè)激光雷達(dá)、攝像頭和雷達(dá)傳感器來替代和增強(qiáng)人類的視線和態(tài)勢感知。

這些傳感器不僅價(jià)格昂貴，且為了解它們正在“看到”什么，以及車外情況演變所需的處理，這都與更簡單的ADAS功能（諸如自適應(yīng)巡航控制或緊急制動）所需的計(jì)算有著天壤之別。

軟件復(fù)雜性增加

目前，大多數(shù)自主汽車的原型都在測試傳感器的復(fù)雜性和軟件算法，這些算法需要處理進(jìn)入汽車的大量信息，以做出正確的決定后再采取行動。這個(gè)過程需要大量的軟件，目前估計(jì)已經(jīng)有10億行代碼來驅(qū)動一輛完全自主的汽車。與傳統(tǒng)的汽車嵌入式處理相比，執(zhí)行這種大量軟件的計(jì)算要求更接近服務(wù)器性能。

這正在推動一種趨勢，即在性能更高的多核SoC（而不是離散CPU）整合功能更強(qiáng)大的應(yīng)用處理器和加速器集群。同時(shí)，這種整合需要軟件架構(gòu)發(fā)生重大變化，也可能導(dǎo)致軟件占用空間的急劇增加。

據(jù)了解，軟件應(yīng)用程序的復(fù)雜性甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過已經(jīng)充滿了自動駕駛功能的最先進(jìn)的客機(jī)，因?yàn)樽詣玉{駛汽車將不得不面對充滿無法預(yù)測的人類駕駛員和行人的高度混亂的道路（相對于充滿專業(yè)飛行員的相對空曠的天空）。

這導(dǎo)致大量的算法處理需要實(shí)時(shí)進(jìn)行，以了解汽車周圍正在發(fā)生的一切，然后需要所有自動計(jì)算組件做出正確決策并安全執(zhí)行的龐大軟件堆棧。這種更大的復(fù)雜性使得它有了一個(gè)通用統(tǒng)一的平臺體系結(jié)構(gòu)，在這個(gè)架構(gòu)上可以構(gòu)建易于升級和可移植的軟件堆棧。

自動駕駛汽車的安全部署

最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有63％的美國成年人在步行或騎自行車時(shí)與自動駕駛汽車共用道路會感到不安全。這對如何獲得消費(fèi)者的信任提出了新的挑戰(zhàn)，無論是作為自動駕駛汽車的乘客還是與汽車共享道路環(huán)境的其他人。

安全性是許多汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，當(dāng)駕駛員提出要求時(shí)，任何需要可靠運(yùn)行的功能都會采用嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，例如剎車，轉(zhuǎn)向等。當(dāng)我們提高汽車的自主性時(shí)，實(shí)質(zhì)上是用包含許多異構(gòu)計(jì)算元素以及10億行代碼的復(fù)雜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來代替人類駕駛員的安全決策，那么該如何保證這個(gè)極其復(fù)雜的計(jì)算系統(tǒng)能夠在乘客和環(huán)境安全方面達(dá)到最高水平？

在更多功能被整合到功能強(qiáng)大的多核SoC基礎(chǔ)上，還需要在單個(gè)SoC上支持混合關(guān)鍵性應(yīng)用程序。在這種情況下，一些應(yīng)用程序?qū)⑿枰罡呒墑e的功能安全性，因?yàn)樗鼈冋趫?zhí)行生命攸關(guān)的功能，并與在較低臨界水平下運(yùn)行的應(yīng)用程序混合。試圖將所有軟件都帶到最高的功能安全級別是不可能的，因此需要一個(gè)計(jì)算和軟件體系架構(gòu)來支持這些不同的安全級別，而不必為每個(gè)應(yīng)用程序?qū)ｉT指定單獨(dú)的SoC。

從原型到規(guī)模生產(chǎn)

如今，進(jìn)入自治原型的計(jì)算系統(tǒng)通常基于現(xiàn)成的服務(wù)器技術(shù)。服務(wù)器技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)是其尺寸、功耗和熱性能不適用于汽車，所有這些當(dāng)前屬性都需要大幅減少。

人們普遍認(rèn)為，耗電量需要減少10倍，尺寸需要減少5倍，如果這兩項(xiàng)都能實(shí)現(xiàn)，那么成本和散熱量將顯著降低，這也將獲得更簡單、更可靠的冷卻方法。這些改進(jìn)將促進(jìn)自動駕駛汽車的真正應(yīng)用，無論是在消費(fèi)領(lǐng)域還是在機(jī)器人領(lǐng)域。

增強(qiáng)車內(nèi)乘客體驗(yàn)

座艙內(nèi)有一個(gè)日益增長的發(fā)展趨勢，即消費(fèi)者希望獲得更豐富的車內(nèi)體驗(yàn)。隨著更高程度自主性的實(shí)現(xiàn)，車輛的乘員將從駕駛員變成乘客，他們對信息、娛樂和連接的要求將更加類似于他們在家里或辦公室。

在我們實(shí)現(xiàn)完全自主之前，將會有一個(gè)有趣的混合司機(jī)、環(huán)境信息、娛樂和生產(chǎn)力功能的融合。因此即使將安全信息和別的信息混合在一起，也要確保這些信息不會對駕駛員的安全構(gòu)成威脅。

未來5~7年汽車將進(jìn)入一個(gè)更加自治的世界，將會有不同種類的信息傳遞到屏幕上，包括來自自主系統(tǒng)的駕駛員信息、媒體體驗(yàn)、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、面向車內(nèi)的傳感器等，所有這些都將有助于提供更加個(gè)性化的車內(nèi)體驗(yàn)。這將需要高吞吐能力來將數(shù)據(jù)傳送到屏幕，以及高帶寬連接性和增強(qiáng)的安全性，尤其是諸如駕駛員警告信息之類的重要信息。