DARPA挑戰(zhàn)賽，當(dāng)代自動駕駛產(chǎn)業(yè)的起源

很多人很關(guān)心自動駕駛是怎么起源的？為什么人類需要自動駕駛？這就需要先從自動駕駛帶給人類的好處說起，我們一般會聽到他對人類產(chǎn)生以下好處：

安全，可以減少道路的事故。根據(jù)歐美相關(guān)政府?dāng)?shù)據(jù)， 94％ 的撞車事故的因素是駕駛員的行為或錯誤。而自動駕駛汽車，由于是機(jī)器，所以沒有情緒，沒有疲勞，沒有分心，他可以幫助減少駕駛員的錯誤，從而增加安全。

節(jié)能，可以通過自動駕駛優(yōu)化速度，規(guī)劃出行從而可以減少能源損耗。

增效，大規(guī)模的使用自動駕駛，可以把人類從駕駛中解放時間，從而提高人類的時間效率。

所以人類會愿意發(fā)明與創(chuàng)造去推動此項科技的應(yīng)用落地發(fā)展。例如在無線電通訊蓬勃發(fā)展的20世紀(jì)初，美國發(fā)明家弗朗西斯·胡迪納（Francis Houdina）就利用無線電技術(shù)在美國曼哈頓街道上演示了一輛無人駕駛的汽車。

而后60年代太空競賽月球登陸車?yán)脭z像頭跟隨路面開啟了基于圖像算法的自動駕駛研究時代。

最后DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）在2004年和2005年，2007年分別舉行了關(guān)于自動駕駛的挑戰(zhàn)賽，特別是2007年的Urban Challenge城市挑戰(zhàn)賽。開啟了自動駕駛產(chǎn)業(yè)起源，當(dāng)前的自動駕駛技術(shù)應(yīng)用都來自于此挑戰(zhàn)的概念。

接下來本文將結(jié)合DARPA相關(guān)資料，重點介紹DARPA挑戰(zhàn)賽，并整理以下方面信息：

DARPA挑戰(zhàn)賽的起源

DARPA挑戰(zhàn)賽的內(nèi)容

DARPA挑戰(zhàn)賽獲獎車輛技術(shù)

DARPA挑戰(zhàn)賽對當(dāng)前自動駕駛的影響

希望通過以上信息給大家?guī)硪恍τ诋?dāng)代自動駕駛的技術(shù)發(fā)展的信息和啟發(fā)，如果能引發(fā)關(guān)于驅(qū)動和預(yù)測科技的發(fā)展進(jìn)步的思考就太棒了。

DARPA挑戰(zhàn)賽的起源

DARPA挑戰(zhàn)賽，先不管這是什么賽事，先看看舉辦單位DARPA，也就是美國國防部高級研究計劃局。好吧攤牌了，當(dāng)代自動駕駛產(chǎn)業(yè)落地的催生萌芽其實是軍事。

當(dāng)然美國還有很多大挑戰(zhàn)Grand Challenge，美國認(rèn)為大挑戰(zhàn)可以：

幫助創(chuàng)造未來的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機(jī)會；

擴(kuò)展人類對我們自己和我們周圍世界的知識的前沿；

幫助解決與能源、健康、教育、環(huán)境、國家安全和全球發(fā)展相關(guān)的重要問題；

充當(dāng)公共和私營部門合作的“北極星”。

這種以國家牽頭，向社會開放廣泛報名、激發(fā)創(chuàng)新的項目，是一個開放和激發(fā)社會活力的好項目。

回到DARPA Challenge，其實DARPA 挑戰(zhàn)賽之前美國DARPA進(jìn)行了另外一項計劃，DARPA Strategic computing program中文就是“戰(zhàn)略計算計劃”，該計劃從 1983 年到 1993年資助了先進(jìn)計算機(jī)硬件和人工智能AI的研究。該計劃旨在支持在規(guī)定的十年時間內(nèi)開發(fā)機(jī)器智能所需的各種項目，包含從芯片設(shè)計到制造，計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)到人工智能軟件。美國國防部在該項目上總共花費了 10 億美元，花費一半在工業(yè)界，一半在大學(xué)和政府實驗室。

當(dāng)然這項計劃也算是受1982年日本的第五代計算機(jī)系統(tǒng)的10年計劃刺激，第五代計算機(jī)系統(tǒng)其實就是當(dāng)前人工智能火熱的智能計算系統(tǒng)，也就是多運算單元組合形成超算系統(tǒng)——而不是之前通過專注于增加單個 CPU 中邏輯元素的數(shù)量來增加算力的方式?，F(xiàn)在英偉達(dá)以及Tesla的Dojo就是采用此類方式，多計算單元CPU和GPU的組合形成超算，其中一個重要的技術(shù)是各個運算單元之間的高速接口連接。

而DARPA Strategic computing program戰(zhàn)略計算計劃，他的落地應(yīng)用DARPA設(shè)想了三個軍事“任務(wù)計劃”：

給美國陸軍開發(fā)自動駕駛陸地車輛。

給空軍開發(fā)飛行員助理，也就是自動飛控系統(tǒng)。

給海軍開發(fā)航空母艦作戰(zhàn)管理系統(tǒng)。

到 20 世紀(jì) 80 年代后期，DARPA Strategic computing program戰(zhàn)略計算計劃催生了計算機(jī)、芯片等在美國的大力發(fā)展，但是該項目無法成功地創(chuàng)造落地出預(yù)期水平的機(jī)器智能。DARPA當(dāng)時的領(lǐng)導(dǎo)人Schwarz認(rèn)為應(yīng)該只將資金集中在那些最有希望的技術(shù)上。用他的話說，DARPA 應(yīng)該“沖浪”，而不是“狗槳”，他強烈認(rèn)為 AI 不是“下一波浪潮”。

而DARPA的自動駕駛汽車落地的是美國武器公司馬丁公司（后來并入了鼎鼎大名的軍火公司洛克希德·馬丁），顯然他們當(dāng)時造出的自動駕駛車輛可能難以量產(chǎn)或者實用。

但彼時2001年，美國深陷阿富汗戰(zhàn)爭，為了應(yīng)對路邊炸彈引起的大量傷亡，于是美國國會通過了一項法案：在2015年，軍方三分之一車輛必須進(jìn)行無人駕駛。

到2003年，伊拉克戰(zhàn)爭爆發(fā)，無人駕駛技術(shù)還沒有大的進(jìn)展。根據(jù)法案，國會命令DARPA負(fù)責(zé)推動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，授權(quán)該局對無人駕駛汽車的研發(fā)人員進(jìn)行現(xiàn)金獎勵。有了獎金的支持，DARPA決定另辟蹊徑，舉辦一項獎金為100萬美元的公開競賽，吸引更多的團(tuán)隊投入智能車研究。所以從2004到2007年，DARPA共贊助了三場公路賽事，分別是：2004年和2005年DARPA大挑戰(zhàn)賽和2007的DARPA城市挑戰(zhàn)賽，這幾項賽事奠定了當(dāng)代自動駕駛汽車的技術(shù)基礎(chǔ)。

DARPA挑戰(zhàn)賽的內(nèi)容

2004年和2005年DARPA大挑戰(zhàn)賽，這兩次挑戰(zhàn)的基本性質(zhì)一樣，在典型的戰(zhàn)地場景，希望汽車能夠按照DARPA給出GPS路線避障安全抵達(dá)目的地。

2004年3月13日在美國莫哈韋沙漠地區(qū)舉行的第一屆無人駕駛汽車比賽。規(guī)定10小時內(nèi)完成這條 150 英里（240 公里）的越野路線。最后沒有一輛機(jī)器人車輛完成路線。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)紅隊的車輛行駛了最遠(yuǎn)的距離，完成了 11．78 公里（7．32 英里）的路線。100萬美元的獎金無人認(rèn)領(lǐng)。

當(dāng)時美國的頭條新聞會嘲笑DARPA挑戰(zhàn)賽是一個夸大其詞的科學(xué)項目?！哆B線》雜志評論道“挫敗：DARPA機(jī)器人都倒下了。美國有線電視新聞網(wǎng)寫道“沒有人贏，甚至沒有人接近”。就連《大眾科學(xué)》雜志也發(fā)文指責(zé)聯(lián)邦調(diào)查局：“如果 DARPA 明顯犯了什么罪，那它就沒有管理過高的期望。比賽經(jīng)理 Negron 在方格旗出現(xiàn)前的幾個月里，沒有將首屆大挑戰(zhàn)賽標(biāo)榜為未準(zhǔn)備好黃金時段的現(xiàn)場測試，以校準(zhǔn)未來努力所需的內(nèi)容，而是繼續(xù)預(yù)測勝利者?！?/p>

DARPA沒有一個勝利者，但尷尬的賽事負(fù)責(zé)人Tether 選擇專注于積極的方面?？粗@些科技的參與者在沙漠中競爭又聚在一起，交換故事和策略，他并不擔(dān)心他們留下的鋼鐵尸體和燒毀的輪胎。這次偉大比賽證明了創(chuàng)造自動駕駛汽車的動力就在那里，而且它找到了有動力實現(xiàn)這一目標(biāo)的人才。他并不打算放棄。有記者問他現(xiàn)在打算怎么辦。“我們會再做一次，”Tether 說。“而這一次，獎金將是 200 萬美元?！?/p>

于是一年之后，2005年DARPA 大挑戰(zhàn)賽開始了，獎金翻倍200萬美金。這次無人駕駛汽車比賽是 212 公里（132 英里）的越野賽道。最后195 支隊伍中有五支跑完賽道。其中斯坦福大學(xué)的汽車“Stanley”以 6 小時 53 分鐘的成績獲得第一名，贏得了 200 萬美元的獎金。

至此2005年DARPA大挑戰(zhàn)賽開啟了當(dāng)代自動駕駛汽車的一個里程碑，證明了可行性。但是2004年和2005年的DARPA大挑戰(zhàn)賽考驗的是給出線路，然后躲避靜態(tài)障礙，并且所有參賽車輛不會在比賽中有相會的交集?？墒乾F(xiàn)實生活中的自動駕駛車輛必須要能夠感知其他動態(tài)的交通參與者，并且與其進(jìn)行互動，最后到達(dá)目的地。

所以DARPA決定組織新的挑戰(zhàn)，也就是2007 Urban challenge城市挑戰(zhàn)賽，他的設(shè)計就是為了探索自動駕駛汽車在有其他交通參與者的情況下，進(jìn)行自動駕駛抵達(dá)目的地，也就是推進(jìn)自動駕駛更貼近現(xiàn)實。

2007年Urban challenge城市挑戰(zhàn)賽在美國西部加利福尼亞州維克多維爾，現(xiàn)已關(guān)閉的喬治空軍基地（目前用作南加州物流機(jī)場）所在地舉行。此次的獎金共計350萬美金，規(guī)定在6個小時內(nèi)完成96公里的路程且最高車速不超過48km／h，里程中重點考察挑戰(zhàn)交通中的互動例如：

十字路口

交匯

泊車

臟路面

此次挑戰(zhàn)賽11輛自動駕駛汽車參加了最后的決賽，比賽的時候DARPA官方在賽道上增加了30輛帶司機(jī)的汽車，以增加交通密度。

參賽團(tuán)隊事先對賽道一無所知。DARPA在比賽前24小時向所有車隊提供了一份路線網(wǎng)絡(luò)定義文件（RNDF），RNDF與車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使用的數(shù)字街道地圖非常相似，該文件以GPS坐標(biāo)定義了道路位置、車道數(shù)、交叉口甚至停車位位置。比賽當(dāng)天，每個團(tuán)隊都得到了第二個唯一的文件，稱為任務(wù)定義文件（MDF）。該文件僅包含RNDF內(nèi)車輛需要穿越的檢查站（或位置）列表，這些車輛必須按照特定順序訪問檢查站，就像無人駕駛軍車在執(zhí)行任務(wù)時必須執(zhí)行的操作一樣。

最終6輛車汽車完成了比賽，其中3輛按照規(guī)定的時間完成，獲得獎金。