AI驾驶真的能让交通意外归零?听听著名交通工程师巴恩斯怎么说

写这本书之前,对于驾驶,除了当初学开车时候的认知,我从来没有考虑过这么多,我的驾照也是考了两次才拿到的。自那以后,我已经行驶了约几十万英里的路程,经历过几次并不严重的撞车事故(如果你非要深究的话,可以说是“交通事故”,不全是撞车,都是因为我开车不小心导致的过错,具体细节在这里就不再透露了),每10年左右去一趟机动车辆管理局,测一测视力,然后去脾气暴躁的工作人员那里办理驾照年检。大多数时候,我只是坐在方向盘后面,听着收音机,怀着焦虑和惊奇的心情上路了。焦虑是因为路上的重重危险、路边撞瘪的汽车、不道德的差劲儿行为,以及出门时亲朋好友紧张的叮咛——“路上注意安全”。同时我还感到惊奇,因为所有人都以这么快的速度前进,路上有这么多人,公路却依然如此顺畅。
在花费了大量时间仔细研究交通理论和科研成果之后,我好奇关于开车是不是还有什么可以探讨和学习的方面。我想,为什么不去问问那些把驾驶当作运动或者谋生手段,不断超越极限的人?与他们相比,平日里最疯狂的司机也相形见绌。赛车手会给普通司机什么建议呢?于是,一天上午,我来到位于凤凰城南边的鲍勃·邦杜兰特赛车指导俱乐部(Bob Bondurant School of High Performance Driving)。在明亮的教室里,我弓着身子和一群人坐在带课桌的小椅子上,身边有嚼着口香糖的青少年,也有头发灰白的六旬老人。教室前面站着的是莱斯·贝奇纳(Les Betchner),他皮肤晒得黝黑发亮,留着金色的鸡冠头。贝奇纳有时会参加汽车赛,各种行话随口就来,不时流露出惊人的天赋,就像飞行员和体育教练拥有的那种与生俱来的能力。
你已经很清楚,司机往往会自我感觉良好。我们对自己的驾驶能力很敏感。人到40岁就不愿意承认自己还有需要学习的新东西。然而,事实恰恰如此。贝奇纳说:“方向盘用处不大。你要用踏板控制方向。”什么?我突然留心起来。用踏板控制方向?他用幻灯片演示如何克服弯道侧滑问题。赛车手讨厌侧滑,原因不是侧滑的时候他们会失去控制,而是,用他们的话来说,侧滑会减慢速度。贝奇纳说:“我们从来不希望发生侧滑,在赛道上侧滑会影响速度。”
你可能想到驾驶课上讲过的两种弯道侧滑,一种是“转向不足侧滑”,另一种是“转向过度侧滑”。在赛车道上,所谓的转向不足侧滑是指汽车车头先撞向护栏,而转向过度侧滑则是指汽车车尾先撞向护栏。两种侧滑里都有“转向”一词,但对于怎样应对及矫正转向不足或转向过度的情况,转向只不过是其中的一个步骤。转向常常弊大于利。贝奇纳说:“要是再转动一下方向盘,你就可能直接冲出赛道了。现在,物理学已经成为你生活中的一部分。”
他解释道,控制侧滑的关键在于“重心转移”。当因转向不足发生侧滑时,汽车前轮失去牵引力。这时试图转向只会让情况变得更糟。刹车可以将重心转移至汽车前身,增加抓地力。而在因转向过度发生侧滑时,汽车后轮失去牵引力,导致车体打转。后轮侧滑角,即汽车轮胎所指方向与实际移动方向之间的角度差,比前轮侧滑角更大。控制后轮的第一步,就是进一步加大转向辐度。所以,你不应该朝转弯的方向打方向盘,这样会增大侧滑角度。你必须“顺着侧滑转向”,也就是说,朝汽车车尾运动的方向转向。我们很多人都知道“顺着侧滑转向”的意思,却不知道到底应该怎么做。贝奇纳指出,更重要的问题是,从来没有人教司机接下来应该怎么做。他询问了教室里的人,只得到几个模棱两可的回答。没有哪两个答案是一样的。“那就祈祷吧?”有人开玩笑道。
答案和你想的可能正好相反:踩油门。“如果犹豫不决,那就猛踩油门。”贝奇纳指导说。(“其实,”他补充道,“你只需加一点点油门。”)当然,人们的自然本能是踩刹车。但问题在于,刹车会将重心转移至汽车前部,而这恰恰是你应该极力避免的。你的汽车本来就重心靠前,这样做又会使汽车后轮失去本来就所剩无几的抓地力。它们需要更多的压力。下面还有最后一个问题,你不能一直顺着侧滑转向。“这会给我们带来麻烦。”邦杜兰特赛车指导俱乐部的另一位教练迈克·麦戈文(Mike McGovern)说。“开始的部分我们做得很好。但是当汽车恢复动力,逐渐回到正轨上时,我们仍然紧紧抓住方向盘,而不把它打回去。这就是在命令汽车再转一个弯,这时你再次发生侧滑。”这又是一个有点违反直觉的道理:要想完全夺回对汽车的控制权,你需要停止转动方向盘,让重新调整过的轮胎来帮你完成转动方向盘的工作,让方向盘在你手中反向滑过。
另一个道理看上去显而易见,但是在测试车道上试验时,却可以发挥出惊人的威力,那就是邦杜兰特赛车指导俱乐部的格言:“眼睛看向想去的地方。”这让人想起了“飞蛾效应”和视觉研究人员仍在争论的类似“鸡生蛋、蛋生鸡”的问题:我们是不自觉地向着眼睛看的方向前进,还是事先找到一个目标位置,然后一直看着那个方向来维持前进的路线呢?我们是向着眼睛看的方向行驶,还是眼睛看向车行驶的方向呢?答案应该是前者。研究表明,司机存在一种系统的、可靠的倾向,即他们行驶的方向往往追随视线的方向,而且很多情况下,他们完全意识不到这一行为。
这看上去可能偏学术了,跟你没什么关系。但是想想看,如果你正在郊区公路上快速行驶,有一辆车突然冲到你面前。如果你这时——用邦杜兰特赛车指导俱乐部教练的话说——“目标锁定”[1]了,也就是说你的眼睛盯着冲过来的汽车,而不是看向你为了躲开车祸应该前进的方向,那么你避免发生交通意外的概率是不是更小了呢?视觉研究人员所谓的“注视偏心距”会对你避开障碍物的能力造成负面影响吗?
科学界对此目前尚无定论,但在邦杜兰特的“侧滑试车场”中,赛车手格言“眼睛看向想去的地方”的效果十分惊人。我驾驶着一辆后面配置有防护车轮的庞蒂亚克(Grand Prix)。眨眼之间,教练就模拟了让汽车快速侧滑转弯的动作。我一遍一遍地绕着环道练习,尽力避免因转向过度侧滑。我发现,当我不去关注路边起防护作用的那个巨大的橡胶轮胎(必须承认,要想忽视它可不是件容易的事),而是将精力集中在弯道另一边我想去的地方时,我可以更加轻松地避免发生侧滑。
这里有科尔维特(Corvettes)跑车,按照“汽车大奖赛”的标准建造的训练场上有很多环形跑道,这里弥漫着烧焦的橡胶以及汽车尾气的刺鼻气味。这里是一直束缚在日常驾驶世界中的人们满足疯狂欲望的运动场。事实上,这个地方充满一种强烈的“中年危机感”。我时常会在心里想,我以前怎么就不知道这些呢?
“驾校会教你怎么拿到驾照,”鲍勃·邦杜兰特在办公室里告诉我,如影随形的昆士兰赫勒犬鲁斯蒂则在一旁喘着粗气,“但它不会教你如何控制侧滑,或者如何紧急避让。”1967年,鲍勃·邦杜兰特原本大有前途的赛车生涯被迫终止,他驾驶的迈凯轮马可福音二代(MK II)赛车,在以时速150英里行驶时,转向臂突然折断,车子失控冲向了路堤,赛车飞至“电话线杆那么高”。在那之后,他开始当教练,指导别人怎样开车,其中包括演员克林特·伊斯特伍德(Clint Eastwood)和詹姆斯·加纳(James Garner)。当然,他教的内容可不是我们大多数人所学的。邦杜兰特说:“驾驶教练就像你的英语老师。”他的意思是这些人对驾驶的了解程度和普通人差不多。在大多情况下,这样就可以了。尽管梅赛德斯–奔驰公司创始人卡尔·本茨(Karl Benz)曾预言,全球汽车市场的发展空间将是有限的,因为只有相对较少的一部分人能够掌握驾驶汽车所需要的技术。我们大多数人,正如邦杜兰特所言,“只不过是一屁股坐在驾驶座上,发动汽车就上了路”。
事实上,我们在日常生活中不能效仿赛车手的行为。20世纪70年代有一项著名的研究(但是此后没有人重复这项研究),美国公路安全保险研究所的研究人员调查了一些赛车手的场外驾驶记录。毫无疑问,和普通司机相比,这些车手完全可以应付急转弯,出色地提前预料下一步的动作,而且反应更迅速。但当他们下了赛道,在公路上的实际表现究竟如何呢?他们不仅收到了更多的交通罚单(由于他们热爱冒险,这也在预料之中),而且发生的交通事故也比普通司机更多。的确,他们对汽车有着高超的控制能力,但只有控制力还不足以赢得比赛。他们同时还需要内在的某种不可言喻的东西,告诉他们再努力一点儿,超出自己的极限,也超出其他所有司机的极限,赢得这场比赛。正如车手马里奥·安得雷蒂(Mario Andretti)所说:“如果一切还在掌控之中,就说明你开得还不够快。”可能有人会说,赛车手将自己置于一种时刻挑战极限的境地,驾驶技术并不总能保证他们的人身安全。
在日常交通中,“良好的驾驶行为”与高超的弯道技巧或者快速穿过拥挤车流的能力无关。良好的驾驶行为更多指的是遵守规则,保持清醒,不要撞到别人。但这并不代表我们的日常驾驶无法从赛车中吸取经验。贝奇纳说,赛车手坐得笔直,身体前倾,时刻留意从脚踏板和方向盘传来的反馈信息,而普通司机的坐姿通常十分糟糕。他说:“我们大多数人都是身体靠后,司机和汽车之间的互动糟透了。”他说,很多司机坐得太靠后,甚至不能保证踩下刹车时可以启动防抱死制动系统。再说一说视觉,视觉被认为占到驾驶活动的90%。赛车手信奉的真理是,你应该时刻看向你下一刻想去的地方,这有助于车手高速转过弯道。这个真理完全可以应用在通过交叉路口这一普通的动作上。行人过马路时被转弯的汽车撞倒的事故相当多,原因之一就是司机没有看对地方,他们可能只注意转弯的动作了(特别是司机在打电话,或者做其他分心的事情时),而没有注意他们转弯的后果。在赛场上,这样做会降低你的速度;而在现实生活中,这意味着你可能会撞到某人。
在日常驾驶中,时常也会发生仅凭以前的经验无法做出充分准备的情况,比如迎面驶来的汽车越过了道路中央线,车前灯突然发生故障。在邦杜兰特赛车学校,我一遍遍地演练,比如,以最快的速度穿过一组定位桩、猛踩刹车启动防抱死制动系统(这个动作我着实练了好多次),然后转弯驶入设置了另一种定位桩的狭窄车道。在把刹车踩到底的情况下,我还能对汽车拥有很好的控制力,这让我感到十分震惊。防抱死制动系统没有加快我刹车的速度。实际上,在另一个练习中,我需要根据教练的指示将汽车转向三条车道中的一条,这让我切实体会到,面对那些一旦踩了刹车就不可避免的车祸,只要转好弯就可以十分轻松地避免。然而,这的确让我见识到,在安装了防抱死制动系统的情况下,司机完全可以在刹车的同时转向。
和邦杜兰特的其他课程一样,这看上去可能只是十分普通的常识。但是,通过研究司机在遇到紧急情况时的实际反应,科研人员得出大量证据表明事实并非如此。首先,当前面突然出现障碍物时,司机实际上很不愿意转向。大部分司机都是先刹车,然后才转向,甚至不转向,尽管一些测试表明转向是避免车祸的唯一途径。这可能是因为转向看上去会令司机处于更危险的境地,也可能是因为司机不知道可以这样驾驶汽车,也可能是因为这只是一种“操作性条件反射”——和不要驶出车道一样,踩刹车在日常驾驶中通常是正确的反应,于是它似乎成了唯一可以做的事。但是,研究还表明,司机几乎很少将刹车踩到底。其他研究显示,当试图转向时,司机的转弯方向往往与障碍物运动的方向一致,由此可见,司机没有“看向他们想去的方向”(并朝着那个方向前进),而是把注意力集中在了他们想要躲避的障碍物上。
我在测试课上练习的躲避障碍物动作的“肌肉记忆”,能否在平安无事地驾驶多年之后仍然得以保留呢?这很难说。主要的问题是,交通中可能会出现的状况太多,没有办法一一教授解决之道,更别说让人们全部记住了。再加上这些状况都是意料之外的,我们的反应速度又会慢上几拍;而在可能发生车祸时出现的情绪压力,会使我们的反应更加迟钝——研究显示,有时我们甚至会一点儿反应也没有。
再者,交通具有动态变化的本质。很难说在试图躲避另一辆车的那一刻,“正确”的回避操作是什么。任何操作都可能因为对方司机做出的意想不到的应对策略而失效。研究人员让49位司机坐进戴姆勒–奔驰的一个驾驶模拟器进行模拟实验。当他们驶近交叉路口时,路口停靠的一辆汽车突然加速,冲向交叉路口,停在被试司机所在的车道上。理论上,每位司机的反应时间足以避免这场车祸。但是,49人中只有10人做到了。部分原因是,时间仅够他们应对逼近的汽车,却不足以让他们分辨清楚这辆突然闯入的汽车将要采取的下一步行动。与其告诉司机何为正确操作,还不如掷骰子撞大运。
从长期来看,高级驾驶员训练能否对司机有帮助,仍是道路交通众多富有争议的未解谜题之一。但是,在邦杜兰特大开眼界之后,我十分好奇,我们买了车——对大部分人来说,这是他们这一生买过的最昂贵的物品之一——但是,我们却没能彻底搞清楚该怎么使用。可以说有很多东西都是这样的,但是,不知道微软Word(文字处理软件)中快捷键F9的功能,不会像不知道怎样正确操作防抱死制动系统那样会直接危及生命。
这个令人不安的想法是驾驶以及交通中存在的众多未解的冲突和矛盾之一。汽车本身就是一个矛盾体,它天生具有与时间赛跑的基因,而如今它通常只是组织松散、效率极低的公共交通系统中的一个组成部分,一个“轮子上的客厅”。安全驾驶常常意味着驾驶体验会变得非常枯燥,可能会让我们走神儿,反而更不安全了。另外,如果我们都像赛车手一样开车,我们可能不会分心或者睡着,但是驾驶的安全性就会不可避免地降低。(即使是驾驶技术最高超的司机,也不能克服基本的物理特性,比如刹车距离。)我们都认为自己比普通司机开得要好。我们在步行时,认为汽车会对行人造成威胁;而我们在开车时,则会认为行人的举动很危险。我们想要更安全的汽车,于是我们就可以开得更猛。开车赋予我们令人兴奋的速度和无限的个体流动性,奇怪的是,它既是积极向上的,让我们感到生命的存在,同时对我们大多数人来说,它又是生活中最致命的存在。我们都希望成为路上的独特个体,但是顺畅流动的交通需要的是一致性。我们希望所有的信号灯都是绿灯,不过,当我们到达交叉路口时,我们希望只有自己去的方向是绿灯。我们希望自己所在的街道上车少一点儿,但又希望在不远处有一条非常方便的十车道高速公路。我们都希望别人不要开车,那么我们出行时就会快一点儿。马路上对我们自己来说最好的,往往对其他人而言并不是最好的;反之亦然。
关于汽车对环境的负面影响,我一直避而不谈,这是因为我认为,正如之前说过的,从车上拆除内燃机,比从车上把司机赶下来更容易。随着未来一些可再生、可持续的能源不断发展,解放能源经济,我所描述的所有交通问题只会变得越来越重要。通用汽车公司研发及战略规划副总裁拉里·伯恩斯(Larry Burns)这样对我说:“汽车带来的所有外部性——能源、环境、机会均等、安全性以及交通拥堵等,其中我认为最难以解决的,就是交通拥堵。”
即使司机仍然坐在车里,未来是否需要司机驾驶就是另一个问题了。我们在驾驶时遇到的几乎所有的感知局限——视觉盲点、超速行驶时车前灯无法提供足够的视野,以及判断物体逼近速度时的误差等——科学家和汽车制造商都在着手解决。高端汽车已经为此增加了大批功能。宝马xDrive四驱系统可以“通过传感器监测前方路况”,一则宝马xDrive广告简洁明了地道明了这一切。“xDrive驱动系统反应时间:100毫秒;司机反应时间:不需要。”“视线检测”技术可以通过跟踪眼球运动轨迹在司机分心时提醒司机集中注意力。各种类似的技术正在蓬勃兴起。
未来的驾驶体验可能不至于像在邦杜兰特试车场上的情况那样,而是更像世界智能交通系统大会期间AT&T球场(平时为旧金山职棒巨人队主场)20万平方英尺的停车场。停车场被改造成展示无数高科技交通设备的“创新机动展台”,看上去像是挑战人类极限的奇特大狂欢。这里有“智能交叉路口”,当传感器和算法程序计算出正在靠近的司机没有要停车的打算时,路口会给司机以提醒;还有“动态停车”演示,这项技术借助实时传感器提供车位信息,也许司机以后再也不用四处寻找空车位了。
我与通用汽车的两名研究人员C.克里斯托弗·凯勒姆(C.Christopher Kellum)和比央达·穆德里格(Priyantha Mudalige)一同坐进一辆凯迪拉克CTS。这辆车通过GPS技术和接收器,可以与同样配备了这一技术的其他汽车通话。通用称这项技术为“车对车”(vehicle to vehicle),其设计理念是,将所有汽车连接在一个移动网络中,利用共享的信息帮助你留意其他车辆的动态。屏幕上显示我们已经和其他两辆车相连。研究人员清楚地知道,任何应用于现实世界的系统,都必须能够做到一次应对成百上千辆车。凯勒姆说:“我们做了大量模拟试验,研究同一地点出现2000辆车时会发生什么。我们需要一种智能的方式,分析出哪些信息重要,哪些信息不重要。如果前方一英里的地方发生了交通事故,这个信息对你来说很重要。而如果前方一英里的地方只是有几个人在开车,你其实对此并不关心。”
这是不是听上去有点儿耳熟?的确如此。这项事件探测及评估技术正是斯坦福团队要完成的主要任务之一,他们要确保机器人汽车朱尼尔在城市交通中能够顺利通行。我意识到,我驾驶的这辆车正是朱尼尔的表兄弟。凯勒姆让我变道,但我知道,在当时的情况下,旁边一辆车已经悄悄驶入了我的盲点区域。我正要变道时,后背感觉到一丝微颤。这就是所谓的“触觉警告”,它可以让司机不至于淹没在各种视觉和听觉信息中,并强调司机可能忽略的警告信息。(感觉就像是汽车驶出了路面,开在坑坑洼洼的碎石道上,“触觉警告”真是简单有效。)困扰“车道偏离警告”等驾驶辅助技术的问题之一是,虽然这些警告可以变得越来越有预见性,越来越先进,但它们发挥作用的前提是司机必须用心留意这些警告,并做出相应的反应。
也许不必如此。接着,凯勒姆让我不断加速,驶向停在远处的一辆汽车。他说:“没关系,放轻松。”他不让我踩刹车。“我们只管往前开,我们的车会自动刹车,”他说,“我们可以实时评估我们与那辆车的距离、逼近速度是多少,以及什么时候开始刹车。我在时速75英里的速度下试验过。”这和在邦杜兰特的练习基本是一样的,但当时教练让我启动防抱死制动系统,而现在他们却让我靠后坐,什么也别做。我坐在机器人汽车朱尼尔的前排。那辆停着的车快速进入视野。时间似乎一瞬间慢了下来。(研究表明,现实中时间可能会加速,这不过是记忆和我耍的小把戏。)一股寒气穿过我的身体,脖子后面的汗毛都竖了起来。弹出的气囊和碰撞测试中系着安全带的人偶在我的脑海中浮现,好像一个飞逝的噩梦。然后汽车来了个完美的急刹车。
在将来某个时候,人类可能会进化成为完美的司机,拥有高度适应驾驶环境的视觉和反应能力,可以实现高速驾驶。也许我们会像蚂蚁一样,可以在公路上愉快地合作,使交通极为高效地运转,没有并道、追尾的行为,也没有人竖中指。然而,在这些远未实现之前,不久的将来我们可能会看到:汽车实现无人驾驶,彼此之间车速平稳同步,实现了最大的交通流量,并能保证足够安全的行车间距,车内配置了可以实现最大通行能力的算法程序,这一切全部由网络路由器监控,这些路由器引导汽车驶入最高效的路线。也许这就是我们一直在寻找的交通天堂。不过,我们最好记住20世纪中期著名交通工程师亨利·巴恩斯的警告:“随着时间的推移,技术越来越自动化,而人却越来越难以掌控。”即便司机有朝一日可以远离方向盘,但我们可以做到让人类远离交通吗?
[1]目标锁定(target?xate):由于大脑专注在某一物体上,从而降低了对其他障碍物或危害的注意力。有时人们的精力过于集中在目标物体上,会忘记采取必要措施,以致发生碰撞。——译者注