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        基于CiteSpace的無人駕駛研究熱點分析

        2019-04-27 06:08:52高同崔鵬
        汽車文摘 2019年5期
        關(guān)鍵詞:無人駕駛熱點發(fā)文

        高同 崔鵬

        (貴州財經(jīng)大學(xué),貴陽550000)

        主題詞:無人駕駛 CiteSpace 知識圖譜 人工智能(AI)

        1 引言

        無人駕駛作為一種全新的駕駛方式,能夠解決許多傳統(tǒng)駕駛方式無法解決的問題。無人駕駛技術(shù)的發(fā)展,不僅在企業(yè)中受到重視,在學(xué)術(shù)界同樣引起極大的關(guān)注[1-3]。我國從上個世紀(jì)就已經(jīng)開始了無人駕駛技術(shù)的研究,進(jìn)入21世紀(jì)以來,無人駕駛技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。2018年10月18日,世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會在北京召開,大會推動智能時代交通“新治理”、打造智能網(wǎng)聯(lián)汽車“新生態(tài)”、發(fā)布國內(nèi)外領(lǐng)先“新產(chǎn)品”、提出智能網(wǎng)聯(lián)“新標(biāo)準(zhǔn)”、研討支持汽車產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展“新技術(shù)”、探索未來出行“新模式”[4]。在這個新階段,對我國的無人駕駛研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,探索未來無人駕駛領(lǐng)域的研究熱點具有重要意義。

        2 數(shù)據(jù)來源及研究工具

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        本次研究以中國知網(wǎng)(CNKI)為數(shù)據(jù)源,采用高級檢索功能,檢索條件:“主題”=“無人駕駛”或含“自動駕駛”,時間從1998年到2018年,來源類別選擇核心期刊,其他默認(rèn),總共檢索到1 223篇有關(guān)無人駕駛的文獻(xiàn),檢索時間是2018年11月29日。剔除征稿啟事等和本次研究無關(guān)的數(shù)據(jù)163條,最終獲得有效數(shù)據(jù)1 060條。

        2.2 研究工具

        CiteSpace是陳超美教授基于JAVA語言開發(fā)的一款數(shù)據(jù)可視化軟件,利用共引分析理論和尋徑網(wǎng)絡(luò)算法等,通過繪制可視化圖譜對學(xué)科的發(fā)展前沿進(jìn)行探測[5]。本文采用CiteSpace v5.2R2繪制作者合作、機(jī)構(gòu)合作、關(guān)鍵詞共現(xiàn)等知識圖譜,探尋未來無人駕駛的研究熱點。

        3 研究現(xiàn)狀分析

        3.1 文獻(xiàn)發(fā)布時間、數(shù)量及學(xué)科分類統(tǒng)計

        基于檢索到的數(shù)據(jù),利用知網(wǎng)的文獻(xiàn)計量可視化分析工具,繪制出無人駕駛研究文獻(xiàn)年代分布圖(圖1)。圖1清晰地反映了年份和發(fā)文量的變化情況:2015年之前,發(fā)文量一直很平緩,1998年發(fā)文22篇,2015年發(fā)文63篇,發(fā)文量年平均增長率在6%左右,可以知道各界對該領(lǐng)域的研究沒有太大的關(guān)注,只有少數(shù)的專家學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行研究,到了2016年,發(fā)文量達(dá)到93篇,相比于2015年有了較大幅度的提高,說明該領(lǐng)域已經(jīng)得到了各界的關(guān)注,有成為研究熱點的趨勢,中國知網(wǎng)預(yù)測2018年該領(lǐng)域的發(fā)文量會達(dá)到150篇,是1980年發(fā)文量的7倍多。以上數(shù)據(jù)表明,隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,無人駕駛將會是一個熱門的研究領(lǐng)域。

        根據(jù)文獻(xiàn)學(xué)家普賴斯(D.J.Price)提出的學(xué)科發(fā)展4個階段的理論,可以看出無人駕駛研究領(lǐng)域正處于學(xué)科大發(fā)展期。

        圖1 無人駕駛研究文獻(xiàn)年代分布圖

        3.2 論文主題分布分析

        根據(jù)中國知網(wǎng)的文獻(xiàn)計量可視化分析工具,我們可以得知1998~2018年間的無人駕駛領(lǐng)域的相關(guān)研究涉及40多個主題,選取其中占比最高的10個繪制文獻(xiàn)主題分布圖,如圖2所示。從圖2可以看到自動駕駛儀占19.16%,自動領(lǐng)航儀占18.71%,無人飛行器占13.6%,無人駕駛飛行器占13.14%,這四個主題占餅形圖的一半多,由此可知無人駕駛領(lǐng)域的相關(guān)研究主要集中在四個主題,也對這四個主題所在的學(xué)科發(fā)展起了很大的推動作用。除了圖中列舉的10種主題,無人駕駛領(lǐng)域的研究還交叉涉及到了人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等主題,這表明了無人駕駛的研究范圍比較廣泛,許多學(xué)科正把無人駕駛作為一種新的研究方向。

        圖2 文獻(xiàn)主題分布圖

        3.3 文獻(xiàn)作者分布

        設(shè)置參數(shù):“Time Slicing”=“From 1998 to 2018”,“#Years PerSlic”=“1”,“Node Types”=“Author”,其他選項默認(rèn),運行CiteSpace,通過調(diào)節(jié)閾值,可以得到作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖3)。作者姓名所在的圓代表該作者的發(fā)表文章的數(shù)量,圓的直徑越大說明該作者發(fā)表的文章數(shù)量越多,圓與圓之間的連線代表作者之間的合作,連線越粗表明合作的越頻繁[6]。本次分析的1 060篇文獻(xiàn)中作者有181位,作者之間的合作連線有164條,從作者姓名之間的連線可以看到,研究無人駕駛領(lǐng)域的學(xué)者專家都是小規(guī)模的合作群體,發(fā)文量在5篇以上的作者中,只有劉莉和于劍橋有過合作,其他幾位作者都是自己的小團(tuán)隊,各個團(tuán)體之間缺乏大規(guī)模的合作,而且和國外專家合作的更少。通過知識圖譜我們可以看到祁載康、楊軍、周軍、雷軍虎、劉莉、李友年、于劍橋等幾位作者姓名節(jié)點較大,說明這幾位作者發(fā)文較多,發(fā)文量的多少在一定程度上代表著一個作者的學(xué)術(shù)成就和科研能力的大小,以上幾位作者在該領(lǐng)域具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)成就[7]。

        根據(jù)邱均平教授提出的“領(lǐng)域年齡”(領(lǐng)域年齡等于當(dāng)下年份與作者在該領(lǐng)域發(fā)表第一篇論文的年份的差)的定義,可以判斷該作者是否為該領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。通過計算可知:祁載康、楊軍、周軍、劉莉、于劍橋和丁明躍等作者的領(lǐng)域年齡都在10年以上,他們是無人駕駛領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,對該領(lǐng)域的研究起了很大的推動作用。

        圖3 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

        3.4 文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)分布

        將“Node types”選擇“Institution”,點擊GO,通過閾值調(diào)節(jié)得到無人駕駛研究機(jī)構(gòu)合作的網(wǎng)絡(luò)圖譜,如圖4所示。利用研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜和CiteSpace的統(tǒng)計表,可見,發(fā)文量超過2篇的機(jī)構(gòu)共有100個,但是機(jī)構(gòu)間合作連線卻只有27條,說明該領(lǐng)域已經(jīng)得到了各個研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注,但是各機(jī)構(gòu)之間缺乏密切合作;網(wǎng)絡(luò)密度為0.0055,說明研究無人駕駛的機(jī)構(gòu)比較分散。同時,我們可以看到中國空空導(dǎo)彈研究院、西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院、空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)幾個機(jī)構(gòu)節(jié)點圓較大,說明上述機(jī)構(gòu)的發(fā)文量較大,我們還可以看到上述機(jī)構(gòu)主要是各個航空航天研究所和高校機(jī)械學(xué)院,由此可知,無人駕駛領(lǐng)域的研究主要集中在各個航空航天研究所,而且這些研究所和高校主要研究導(dǎo)彈和無人偵察機(jī)等軍工領(lǐng)域,很少有民間機(jī)構(gòu)涉及無人駕駛領(lǐng)域。本次獲得的數(shù)據(jù)中只有山東五征集團(tuán)在2018年發(fā)布過2篇該領(lǐng)域的文章,說明已經(jīng)有企業(yè)注意到該領(lǐng)域的美好的發(fā)展前景,開始注重?zé)o人駕駛技術(shù)的研究。

        圖4 機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

        3.5 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分析

        3.5.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

        關(guān)鍵詞代表了一篇文章的研究重點與核心,能夠反映文章的主題,出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞往往代表本領(lǐng)域的研究熱點[8]。通過CiteSpace生成無人駕駛關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜(圖5),圖譜中的每個十字架代表一個關(guān)鍵詞,十字架之間的連線代表了關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻率系數(shù)。在圖譜中我們可以發(fā)現(xiàn),188個十字架,327條連線,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0186。結(jié)合十字架大小、連線數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)密度這三個因素我們可以知道無人駕駛領(lǐng)域的研究集中度較高,已經(jīng)形成了一個初具規(guī)模的研究網(wǎng)絡(luò)。

        圖5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜

        出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞能夠反映該領(lǐng)域的研究熱點,關(guān)鍵詞的中介中心性能夠表示它控制的關(guān)鍵詞之間信息流的數(shù)量以及對整個網(wǎng)絡(luò)資源的控制程度[9]。對知識圖譜中關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次、年代及中介中心度進(jìn)行分別統(tǒng)計排名,選取其中的前10位,我們可以得到表1和表2。

        表1 頻次排名前10的關(guān)鍵詞

        表2 中介中心度排名前10的關(guān)鍵詞

        通過對比表1和表2,我們可以發(fā)現(xiàn),兩個表格出現(xiàn)的關(guān)鍵詞具有較高的相似性,自動駕駛儀、無人飛行器、自動駕駛、無人駕駛4個關(guān)鍵詞在兩個表中都有出現(xiàn),且頻次和中心中介度都較高,由此可知這些關(guān)鍵詞就是無人駕駛領(lǐng)域的重要節(jié)點,該領(lǐng)域的研究可以以這些關(guān)鍵詞為中心展開。

        3.5.2 關(guān)鍵詞聚類分析

        以關(guān)鍵詞為基礎(chǔ),利用LLR算法進(jìn)行聚類,通過閾值調(diào)節(jié),我們得到無人駕駛領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類知識圖譜,如圖6所示。自動駕駛儀、無人飛行器、無人駕駛技術(shù)、路徑追蹤、專家系統(tǒng)、汽車工程等聚類標(biāo)簽代表了與無人駕駛領(lǐng)域相關(guān)的硬件、技術(shù)、軟件、終端等,這些都是無人駕駛領(lǐng)域研究的熱點詞匯。所以可以把無人駕駛領(lǐng)域的研究熱點大致分成三類:

        (1)軟件層面。通過對路徑追蹤、專家系統(tǒng)等軟件進(jìn)行深入研究,對軟件算法進(jìn)行優(yōu)化,利用計算機(jī)仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗,在軟件層面實現(xiàn)無人駕駛。

        (2)硬件層面。通過對自動駕駛儀進(jìn)行設(shè)計研究,配合研發(fā)出來的軟件系統(tǒng),在硬件層面逐步實現(xiàn)無人駕駛。

        (3)應(yīng)用層面。研究熱點在于把軟、硬件技術(shù)結(jié)合起來,真正的把無人駕駛技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前傳統(tǒng)的車輛中。

        圖6 關(guān)鍵詞聚類知識圖譜

        4 無人駕駛熱點分析

        利用CiteSpace繪制無人駕駛領(lǐng)域研究前沿知識圖譜(圖7),該圖譜可以顯示無人駕駛領(lǐng)域研究熱點的變化情況,有助于分析未來的研究熱點[7]。通過圖7可以看到:在起步階段主要的研究熱點在無人機(jī)、自動駕駛儀、無人飛行器等軍事方面;發(fā)展階段主要研究航跡追蹤、城市軌道交通、無人駕駛車等方面;現(xiàn)階段主要研究人工智能在無人駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用。

        圖7 研究前沿時區(qū)圖

        運行CiteSpace進(jìn)行突變詞檢測,我們可以得到無人駕駛研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞突變率知識圖譜(圖8)。利用突變詞可以預(yù)測無人駕駛領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和前沿,通過圖8我們可以得知突變強(qiáng)度前12的關(guān)鍵詞,這些突變詞大都出現(xiàn)在2005年之后。其中“自動駕駛儀”首次出現(xiàn)在2009年,2010年結(jié)束,突變強(qiáng)度8.9902,為本次突變強(qiáng)度最大的突變詞;2010年之后“航跡規(guī)劃”、“無人飛行器”、“遺傳算法”和“城市軌道交通”等成為新的研究熱點,這也將會是未來的無人駕駛領(lǐng)域的一個熱門研究方向。

        總體來看,自1998年以來,我國在無人駕駛領(lǐng)域的研究穩(wěn)步發(fā)展,逐漸呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢,并由完全軍事化應(yīng)用向軍用、民用兩個方向過度。

        圖8 關(guān)鍵詞突變率

        5 研究趨勢展望

        基于上述知識圖譜分析和實際情況,筆者認(rèn)為未來無人駕駛研究的熱點主要集中在以下幾個方面:

        (1)擴(kuò)大對無人駕駛應(yīng)用領(lǐng)域的研究?,F(xiàn)階段我國的無人駕駛技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域更多的是軍事方面,民用方面具有很少的應(yīng)用,在應(yīng)用的領(lǐng)域局限性較大。因此,在未來的研究中,不僅要加深對現(xiàn)階段應(yīng)用的研究,更應(yīng)結(jié)合現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平,努力探索無人駕駛在其他方面的創(chuàng)新。

        (2)擴(kuò)大在無人駕駛領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)研發(fā)。在人工智能的環(huán)境下,重視大數(shù)據(jù)技術(shù)在無人駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用,車載視覺系統(tǒng)、車載通訊系統(tǒng)、算法決策系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)的開發(fā)利用都需要大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持。高精度地圖在無人駕駛領(lǐng)域扮演著重要的角色,只有高精度地圖才能讓汽車感受復(fù)雜的路面情況,做出正確的決策。

        (3)擴(kuò)大在無人駕駛領(lǐng)域的硬件研究。無人駕駛技術(shù)的發(fā)展將會需要大量的傳感器,法國市場調(diào)研公司Yole Développement發(fā)布統(tǒng)計稱,當(dāng)前最先進(jìn)的無人駕駛車使用了17個傳感器實現(xiàn)無人駕駛功能,2030年將會達(dá)到29個[10]。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展會導(dǎo)致各類傳感器的成本不斷下降,加速無人駕駛技術(shù)的普及。

        (4)注重完善相關(guān)的法律法規(guī)。無人駕駛是一個新的駕駛方式,一旦各種技術(shù)達(dá)到消費級水平,會迅速取代現(xiàn)有的駕駛方式,現(xiàn)有的法律法規(guī)已經(jīng)不適合無人駕駛的汽車,需要重新制定符合無人駕駛的法律法規(guī)。

        6 結(jié)語

        隨著百度、谷歌等大型科技公司及各大高校對無人駕駛技術(shù)的深入研究,無人駕駛技術(shù)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展,雖然仍面臨許多技術(shù)性和非技術(shù)性的挑戰(zhàn),需要專家學(xué)者完善相關(guān)的法律法規(guī),但是無人駕駛已經(jīng)成了社會發(fā)展的趨勢,在未來必定會成為我們生活的一部分,我相信無人駕駛技術(shù)的普及將會越來越近。

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