廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 黃國(guó)盛

智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)逐步的走進(jìn)人們的日常生活。智能網(wǎng)聯(lián)汽車與很多技術(shù)密切相關(guān)，人工智能技術(shù)是其中最重要的技術(shù)，本文介紹了人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研究背景以及研究意義，提出智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要的人工智能技術(shù)方向，對(duì)未來(lái)人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用進(jìn)行了展望，對(duì)相關(guān)的研究具有一定的借鑒意義。

1 緒論

1.1 課題背景及意義

汽車是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾ぞ?。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，汽車行業(yè)呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化、服務(wù)化、發(fā)展趨勢(shì)。其中，人工智能技術(shù)對(duì)于汽車智能化的發(fā)展起著基礎(chǔ)性、革命性的作用[1]，人工智能技術(shù)在汽車行業(yè)深度應(yīng)用，催生了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研究，智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為當(dāng)前汽車制造業(yè)的熱門研究方向，基于人工智能技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、共享出行等技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越被人們所認(rèn)知。

在這樣的背景下，本文研究了人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，試圖為相關(guān)的研究者提供借鑒，為促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展做出一點(diǎn)理論和實(shí)踐上的貢獻(xiàn)。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用已展開了深入的研究，例如谷歌公司的無(wú)人駕駛技術(shù)以及特斯拉公司的無(wú)人駕駛技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，這些無(wú)人駕駛技術(shù)背后利用了先進(jìn)的人工智能算法，通過(guò)對(duì)車載攝像頭采集到的路況信息進(jìn)行智能運(yùn)算，為用戶提供駕駛輔助服務(wù)。而在國(guó)內(nèi)，比亞迪、百度等公司也展開了無(wú)人駕駛技術(shù)的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的發(fā)展。

1.3 本課題主要工作

本文對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的技術(shù)，如傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)做了簡(jiǎn)介，對(duì)人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用做了較為全面的介紹，主要從自動(dòng)駕駛、人機(jī)交互、車路協(xié)同等三項(xiàng)基本技術(shù)作了介紹，論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于對(duì)人工智能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，主要從智能倉(cāng)儲(chǔ)物流、復(fù)雜場(chǎng)景下的駕駛應(yīng)用、自動(dòng)避險(xiǎn)應(yīng)用等做了介紹。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)。傳感器是人們利用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)開發(fā)出來(lái)的，用于自動(dòng)采集環(huán)境、溫度等自然要素的一種綜合技術(shù)?，F(xiàn)代的傳感器多數(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)制式，將采集的氣體、光線、溫度、濕度、濃度等數(shù)據(jù)，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理[2]。

汽車自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴就越強(qiáng)。目前車載傳感器根據(jù)裝備目的不同，可分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)傳感器和為無(wú)人駕駛系統(tǒng)提供支持的智能傳感器兩大類。傳統(tǒng)傳感器包括壓力、位置、溫度、加速度、流量、氣體傳感器等幾類，主要應(yīng)用于動(dòng)力總成系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)中。而當(dāng)汽車進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代后，除必備的傳統(tǒng)傳感器外，需要更多的智能傳感器作為汽車的五官，進(jìn)行外部環(huán)境感知和內(nèi)部人機(jī)交互[3]。目前用于環(huán)境感知的主流車載傳感器包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭等；用于車內(nèi)人員感知交互的傳感器主要有駕駛員監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別傳感器等。高級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車裝配的環(huán)境感知傳感器數(shù)量普遍在30個(gè)左右，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的逐步普及，其對(duì)車載傳感器的需求還將成倍增長(zhǎng)。

2.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由數(shù)量和品種繁多的部件組成的。各種部件技術(shù)內(nèi)容十分豐富，主要有運(yùn)算與控制技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)和信息輸入輸出技術(shù)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一個(gè)非常龐大的產(chǎn)業(yè)，芯片產(chǎn)業(yè)、電子制造行業(yè)、軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)產(chǎn)業(yè),構(gòu)成了計(jì)算機(jī)技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用了大量的傳感器和芯片技術(shù)，對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用十分的豐富。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車在技術(shù)引領(lǐng)上主要是由一些互聯(lián)網(wǎng)公司在推動(dòng)，比如谷歌、百度等，由于這些公司在車載操作系統(tǒng)研發(fā)方面具有非常深厚的技術(shù)積淀，因而能夠引導(dǎo)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。特別是智能網(wǎng)聯(lián)汽車在圖像識(shí)別、故障診斷、數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)确矫?，?duì)于計(jì)算機(jī)運(yùn)算、數(shù)字圖像等方面的性能要求很高。隨著計(jì)算機(jī)CPU的制造工藝越來(lái)越先進(jìn)，對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，能夠做到高速、實(shí)時(shí)的處理，因此，有效地支撐了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展[4]。

3 人工智能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 人工智能技術(shù)簡(jiǎn)介

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)[5]。

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域。人工智能是數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合。數(shù)學(xué)推理的理論日益完備成熟，特別是“圖靈機(jī)”理論奠定了人工智能技術(shù)的理論基礎(chǔ)，為人們研制各種各樣的人工智能系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，包括機(jī)器人、語(yǔ)音識(shí)別、專家系統(tǒng)等。人工智能實(shí)現(xiàn)了對(duì)人的大腦的模擬，運(yùn)算能力可能比人腦還要強(qiáng)大，甚至其思考能力可能超過(guò)人類。因此，對(duì)人工智能的研究，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)現(xiàn)從有人駕駛到無(wú)人駕駛所必然依賴的一種技術(shù)[6]。

人工智能技術(shù)產(chǎn)生較早，早在20世紀(jì)50年代，人工智能技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有了初步的發(fā)展。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的限制，一些人工智能算法未能實(shí)現(xiàn)[7]。而到20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。特別是近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)CPU制造進(jìn)入納米級(jí)技術(shù)以及人工智能算法實(shí)現(xiàn)了革命性的突破，人工智能技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。比如，IBM公司的“深藍(lán)計(jì)算機(jī)”，多次打敗了國(guó)際著名象棋大師。基于人工智能技術(shù)的產(chǎn)品，已經(jīng)走入人們的日常生活，如蘋果手機(jī)的Sir語(yǔ)音助手，各種掃地機(jī)器人等，深刻地改變了人們的日常生活。

隨著人工智能的快速發(fā)展，人工智能的研究在全世界范圍內(nèi)成為研究的熱點(diǎn)。我國(guó)是從20世紀(jì)80年代起才開始人工智能的研究。我國(guó)的人工智能研究主要集中在數(shù)學(xué)邏輯、自然語(yǔ)言處理、機(jī)器人、專家系統(tǒng)等，并且取得了一些初步的成果，在一些機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)研制等過(guò)程當(dāng)中取得了一些顯著的成果，近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的成熟，人工智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。

3.2 人工智能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用

3.2.1 自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛就是利用傳感系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讓汽車在無(wú)人操作的情況下智能駕駛，當(dāng)前自動(dòng)駕駛技術(shù)的水平已經(jīng)基本能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、軟硬件兼具的智能自動(dòng)化系統(tǒng)[7]，它除了運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、信息技術(shù)外，還應(yīng)用了大量的人工智能技術(shù)。在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的環(huán)境感知、決策與規(guī)劃以及車輛控制等方面都涉及了人工智能技術(shù)的應(yīng)用。比如，在環(huán)境感知方面，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)利用人工智能中的機(jī)器學(xué)習(xí)理論制造了識(shí)別系統(tǒng)，使其能夠?qū)β窙r信息自動(dòng)識(shí)別，以此來(lái)保證車輛在無(wú)人駕駛狀態(tài)下也能順利行駛。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的一個(gè)最重要的特征就是自動(dòng)駕駛技術(shù)，自動(dòng)駕駛技術(shù)來(lái)源于人工智能。目前自動(dòng)駕駛可以分為四個(gè)階段，當(dāng)前主要的研究集中在第二階段，也就是說(shuō)輔助駕駛階段，也被稱之為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的必經(jīng)之路，是解決完全自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心。目前我國(guó)對(duì)于先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)的研發(fā)已開始大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。而人工智能算法是先進(jìn)輔助駕駛技術(shù)的核心，人工大智能技術(shù)對(duì)傳感器技術(shù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，傳遞各種安全訴求。如果說(shuō)先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)的基礎(chǔ)眼睛是各種傳感器，那么智能網(wǎng)聯(lián)汽車的大腦就是人工智能算法[8]。

3.2.2 人機(jī)交互

人機(jī)交互是當(dāng)前研究比較多的一種人工智能技術(shù)，它主要研究的是系統(tǒng)和用戶之間的交互關(guān)系，而系統(tǒng)指的是各種類型的機(jī)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或一些軟件，用戶可以通過(guò)人機(jī)交互界面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的各種操作。人機(jī)交互主要應(yīng)用了機(jī)器人學(xué)和模式識(shí)別等人工智能技術(shù)，而人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)需要依靠必要的輸入輸出設(shè)備以及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，因此人機(jī)交互技術(shù)的提高需要硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的同時(shí)提升。當(dāng)前比較先進(jìn)的人機(jī)交互模式除了傳統(tǒng)的手動(dòng)操作模式外，還有手勢(shì)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等人機(jī)交互模式，這些人機(jī)交互模式的出現(xiàn)使得人機(jī)交互技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車給用戶提供最大的體驗(yàn)就是人機(jī)交互，大量先進(jìn)新穎的人機(jī)交互設(shè)備在智能網(wǎng)聯(lián)汽車車內(nèi)出現(xiàn)，為用戶提供了一種全新的應(yīng)用體驗(yàn)，比如當(dāng)前比較熱門的娛樂(lè)交互體驗(yàn)。用戶可以通過(guò)智能語(yǔ)音設(shè)備與車載移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，并依托聯(lián)網(wǎng)的社交應(yīng)用程序，為用戶提供自動(dòng)語(yǔ)音、社交、影視服務(wù)，極大的提升智能網(wǎng)聯(lián)汽車的娛樂(lè)化程度，使用戶通過(guò)沉浸式媒體在車載交互中得到娛樂(lè)的提升。通過(guò)人機(jī)交互技術(shù)，用戶還可以實(shí)現(xiàn)智能的語(yǔ)音導(dǎo)航、語(yǔ)音通話、車載信息獲取等服務(wù)，極大的提高了汽車的智能化程度。這背后都依托于人工智能算法的突破，包括語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)的突破。

3.2.3 車路協(xié)同

車路協(xié)同技術(shù)的目的是為了采集更多的路面路況信息，包括道路是否暢通、是否存在病害、是否存在障礙物等。主要的技術(shù)原理是通過(guò)車載雷達(dá)技術(shù)探測(cè)相關(guān)的路況信息，并反饋到車載控制終端，為用戶展示實(shí)時(shí)的路面信息。車路協(xié)同技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的前提，目前在車載雷達(dá)方面已經(jīng)大量的配備毫米波雷達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的高效采集與及時(shí)傳輸。

4 人工智能在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用前景展望

4.1 智能倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用

在我國(guó)，物流行業(yè)已經(jīng)成為人工智能應(yīng)用的一個(gè)重要場(chǎng)景領(lǐng)域，我國(guó)快遞行業(yè)發(fā)展迅速，在京東、國(guó)美的倉(cāng)儲(chǔ)物流中，大量的無(wú)人駕駛擺渡車被應(yīng)用，這些車能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、路徑規(guī)劃以及障礙躲避等功能，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行智能校正。人工智能技術(shù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，未來(lái)隨著我國(guó)物流行業(yè)的發(fā)展，智能倉(cāng)儲(chǔ)物流也將得到更快的發(fā)展，通過(guò)大數(shù)據(jù)算法以及相關(guān)高清地圖的應(yīng)用，能夠?yàn)轳{駛員和車輛提供更為人性化的駕駛方案，甚至實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)人駕駛。目前，我國(guó)泉州港已在碼頭物流中，運(yùn)用人工智能和5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無(wú)人駕駛集裝箱運(yùn)載服務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

4.2 復(fù)雜場(chǎng)景下駕駛應(yīng)用

在我國(guó)，交通運(yùn)輸有著十分復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，比如建筑垃圾清運(yùn)、山體滑坡?lián)屝?、礦山特種設(shè)備運(yùn)載服務(wù)。這些復(fù)雜的場(chǎng)景，由人來(lái)駕駛，對(duì)人員的技術(shù)要求很高，也會(huì)對(duì)相關(guān)的車輛和工程機(jī)械會(huì)產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)。比如在礦山領(lǐng)域出現(xiàn)的各種突發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，有可能對(duì)駕駛員和車輛造成致命影響。在這種情況下，無(wú)人駕駛就有了比較典型的應(yīng)用，基于人工智能技術(shù)開發(fā)面向復(fù)雜場(chǎng)景的駕駛輔助技術(shù)，利用5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的定位以及突發(fā)情況的預(yù)警，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下駕駛應(yīng)用，極大地提升特種領(lǐng)域的作業(yè)水平，減少安全風(fēng)險(xiǎn)[9]。

4.3 自動(dòng)避險(xiǎn)應(yīng)用

汽車最大的紅線是安全，通過(guò)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)避險(xiǎn)，從而保障乘坐人員的人身安全，是人工智能技術(shù)的重要目標(biāo)。目前，已經(jīng)有多項(xiàng)成熟的人工智能技術(shù)服務(wù)于自動(dòng)避險(xiǎn)應(yīng)用。比較典型的如V2X技術(shù)，與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)與外界信息的即時(shí)互動(dòng)，再通過(guò)人機(jī)交互傳遞到人大腦信號(hào)，及時(shí)提醒駕駛?cè)俗龀霰茈U(xiǎn)動(dòng)作，比如在前方發(fā)生泥石流、滑坡時(shí)，車載雷達(dá)檢測(cè)到之后，迅速將相關(guān)的信息傳遞到車載大屏上，能夠?yàn)橛脩籼峁┩话l(fā)狀況提醒服務(wù)，提醒駕駛?cè)思皶r(shí)避讓，繞行通過(guò)。

5 結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)是當(dāng)前IT行業(yè)最令人振奮的技術(shù)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能制造的重要領(lǐng)域，也是汽車工業(yè)發(fā)展到一定水平的必然產(chǎn)物。人工智能與智能網(wǎng)聯(lián)汽車密切相關(guān)，人工智能技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的基礎(chǔ)。本文介紹了人工智能技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用，對(duì)未來(lái)的發(fā)展前景，從三個(gè)方面進(jìn)行了展望，論文的研究，比較全面的介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的人工智能基礎(chǔ)以及發(fā)展方向，對(duì)未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展具有一定的指導(dǎo)作用。但不可否認(rèn)的是，安全可控性也是人工智能的發(fā)展趨勢(shì)。我們不能確定人工智能的高度發(fā)展是否會(huì)給人類帶來(lái)威脅，因此在基于人工智能技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究的過(guò)程中，研究人員應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持將人工智能技術(shù)的安全可控性放在首位，這樣才能保證人工智能技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車長(zhǎng)期健康發(fā)展。

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