探索提高自动驾驶汽车安全性和可靠性的新方法

当我们想到开车上路时，我们首先想到的可能不是其他司机特别安全或小心，而是人类司机比人们想象的更可靠。在美国，每发生一起致命的车祸，机动车就会在道路上行驶一亿英里。

人类的可靠性在自动驾驶汽车如何集成到交通系统中也起着重要作用，尤其是在安全考虑方面。人类驾驶员在快速决策和感知复杂环境的能力方面继续超越自动驾驶汽车：众所周知，自动驾驶汽车在看似常见的任务中挣扎，例如上下匝道，或在面对迎面而来的交通时左转。尽管存在这些巨大的挑战，但未来拥抱自动驾驶汽车可能会产生巨大的好处，比如清理拥挤的高速公路;提高非驾驶员的自由度和流动性;提高驾驶效率，这是应对气候变化的重要组成部分。

麻省理工学院工程师Cathy Wu设想了自动驾驶汽车可以部署现有缺点的方法，而不会降低安全性。“我开始更多地考虑瓶颈。很明显，部署自动驾驶汽车的主要障碍是安全性和可靠性，“吴说。

前进的一条道路可能是引入混合系统，其中自动驾驶汽车可以自行处理更简单的场景，例如在高速公路上巡航，同时将更复杂的操作转移给远程操作员。吴是信息和决策系统实验室(LIDS)的成员，Gilbert W. Winslow土木与环境工程助理教授(CEE)和麻省理工学院数据，系统和社会研究所(IDSS)的成员，他将这种方法比作地面空中交通管制员指挥商用飞机。

在12月<>日发表在IEEE Transactions on Robotics上的一篇论文中，Wu和合著者Cameron Hickert和Sirui Li(都是LIDS的研究生)介绍了一个框架，该框架介绍了如何扩展远程人工监督以使混合系统高效而不影响乘客安全。他们指出，如果自动驾驶汽车能够在道路上相互协调，它们可以减少人类需要干预的时刻。

人与汽车：找到恰到好处的平衡点

对于这个项目，Wu，Hickert和Li试图解决自动驾驶汽车通常难以完成的操作。他们决定专注于合并，特别是当车辆使用匝道进入高速公路时。在现实生活中，合并的汽车必须加速或减速，以避免撞上已经在路上的汽车。在这种情况下，如果自动驾驶汽车即将并入交通，远程人工主管可以暂时控制车辆以确保安全合并。

为了评估这种系统的效率，特别是在保证安全的同时，该团队指定了每个人类主管在一次合并上预计花费的最长时间。他们有兴趣了解少数远程人类主管是否可以成功管理更大的自动驾驶汽车组，以及在多大程度上可以提高这种人车比例，同时仍然安全地覆盖每次合并。

随着越来越多的自动驾驶汽车投入使用，人们可能会认为需要更多的远程监控器。但在自动驾驶汽车相互协调的情况下，研究小组发现汽车可以显着减少人类需要介入的次数。例如，已经在高速公路上的协调自动驾驶汽车可以调整其速度，为合并的汽车腾出空间，从而完全消除危险的合并情况。

该团队在两个定理中证实了安全扩展远程监督的潜力。首先，使用一种称为排队理论的数学框架，研究人员制定了一个表达式来捕获给定数量的主管未能处理来自多辆车的所有合并的概率。通过这种方式，研究人员能够评估需要多少远程监控器才能覆盖每个潜在的合并冲突，具体取决于使用的自动驾驶汽车的数量。研究人员推导出了第二个定理，以量化合作自动驾驶汽车对周围交通的影响，以提高可靠性，以帮助试图合并的汽车。

当该团队模拟一个场景时，其中道路上30%的汽车是协作自动驾驶汽车，他们估计每47辆自动驾驶汽车中就有一名人类主管可以覆盖99.9999%的合并案例。但这种覆盖率降至99%以下，在自动驾驶汽车不相互合作的情况下，这是一个不可接受的范围。

“如果车辆要协调并基本上避免了监管的需要，这实际上是提高可靠性的最佳方法，”吴说。

驶向未来

该团队决定专注于合并，不仅因为这对自动驾驶汽车来说是一个挑战，还因为它是一项定义明确的任务，与一个不那么令人生畏的场景相关：在高速公路上行驶。在美国行驶的总里程中约有一半发生在州际公路和其他高速公路上。由于高速公路允许比城市道路更高的速度，吴说，“如果你能完全自动化高速公路驾驶......你给了人们大约三分之一的驾驶时间。

如果自动驾驶汽车在大多数高速公路驾驶中不受监督地巡航变得可行，那么安全导航复杂或意外时刻的挑战仍然存在。例如，“你需要能够处理高速公路驾驶的起点和终点，”吴说。您还需要能够管理乘客分区或入睡的时间，使他们无法在需要时快速接管控制权。但是，如果远程人类主管可以在关键时刻引导自动驾驶汽车，乘客可能永远不必触摸方向盘。除了合并，高速公路上的其他具有挑战性的情况包括改变车道和在道路上超车较慢的汽车。

虽然远程监控和协调自动驾驶汽车是高速运行的假设，目前还没有使用，但吴希望思考这些话题可以鼓励该领域的增长。

“这让我们对自动驾驶体验更加有信心，”吴说。“我认为我们需要对'自动驾驶汽车'的含义更具创造性。我们希望安全地回馈人们的时间。我们想要好处，我们并不严格想要自动驾驶的东西。

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