自动赛车提升人工智能，打造更安全的无人驾驶汽车

已发表: 2024-02-27

赛车的刺激来自于无所畏惧的车手瞬间的决定和大胆的超越。

想象一下那个场景，但没有司机——只有汽车，由人工智能看不见的手引导。如果没有车手操纵赛道，赛车的热潮能否展开？事实证明是可以的。

进入自动驾驶赛车领域，这个领域不仅涉及高速竞争，而且还突破自动驾驶汽车所能达到的极限并提高其安全性。

一个多世纪前，汽车诞生之初，随着社会从马拉车辆转向机动车辆，公众对新技术的安全性和可靠性产生了怀疑。

举办赛车比赛是为了展示这些无马拉马车的技术性能和安全性。

同样，随着无人驾驶汽车开始上街，自动驾驶赛车成为证明自动驾驶汽车技术可靠性的现代舞台。

自动赛车的高速试验反映了自动驾驶汽车在街道上面临的现实挑战：适应意外的变化并在几分之一秒内做出反应。

在速度更高、反应时间更短的赛道上应对这些挑战，可以让自动驾驶车辆在道路上更加安全。

自动赛车在拉斯维加斯赛车场赛道上超越或“超越”其他赛车。

我是一名计算机科学教授，研究人工智能、机器人和自动驾驶汽车，也是弗吉尼亚大学骑士自动驾驶赛车团队的领导者。

该团队参加印地自动驾驶挑战赛，这是一项全球性的竞赛，大学之间将全自动印地赛车进行比赛。

自 2021 年创办以来，这项赛事吸引了顶级国际车队来到印第安纳波利斯赛车场等著名赛道。

该领域以竞争和团队合作为标志，表明集体解决问题可以推动自动驾驶汽车安全性的进步。

2024 年 1 月在拉斯维加斯举行的 2024 年消费电子展上举行的印地自动驾驶挑战赛上。

我们的 Cavalier 车队以 143 英里/小时（230 公里/小时）的速度夺得第二名，同时自动超越了另一辆赛车，确立了其美国领先车队的地位。

来自慕尼黑工业大学的 TUM 自动驾驶赛车运动队赢得了此次比赛。

小型的开始

自动赛车领域并不是从专业赛道上的赛车开始的，而是从机器人会议上的微型汽车开始的。 2015 年，我和我的同事设计了一辆 1/10 比例的自动赛车。

我们将一辆遥控汽车改造成一种小型但功能强大的研究和教育工具，我将其命名为 F1tenth，借用了传统一级方程式赛车的名称。

F1tenth 平台现已被全球 70 多家机构用来构建小型自动驾驶赛车。

F10 第十届自动驾驶赛车大奖赛现已成为机器人会议上的一场盛事，来自世界各地的团队聚集在一起，每个团队都使用硬件和传感器相同的车辆，参与一场本质上激烈的“算法之战”。

赛道上的胜利不是靠原始动力，而是靠先进的人工智能算法对赛车的控制。

这些赛车虽小，但自动驾驶面临的挑战却相当大。

F1tenth 也已成为学生深入机器人研究的一个有吸引力且易于访问的门户。

多年来，我通过我的课程和在线讲座系列接触到了数千名学生，这些讲座解释了如何建造、驾驶和自动驾驶这些车辆的过程。

如今，我们的研究范围已显着扩大，从小型模型发展到实际的自动驾驶印地赛车，这些赛车的速度超过 150 英里/小时（241 公里/小时），与赛道上的其他自动驾驶车辆执行复杂的超车动作。

这些汽车是在 Indy NXT 底盘的改进版本上建造的，并配备了传感器和控制器以实现自动驾驶。

Indy NXT 赛车用于专业赛车，是因印第安纳波利斯 500 大赛而闻名的 Indy 赛车的稍小版本。

在真实赛道上驾驶这些先进机器的残酷现实突破了自动驾驶汽车的极限。

自主赛车将机器人和人工智能的挑战提升到了新的水平，要求研究人员加深对机器如何感知环境、做出安全决策并高速控制复杂动作的理解，而传统方法开始失效。

精度至关重要，转向和加速的误差幅度非常小，需要对汽车的运动、空气动力学和传动系统进行复杂的掌握和精确的数学描述。

此外，自动驾驶赛车研究人员创建的算法使用来自摄像头、雷达和激光雷达（类似于雷达，但使用激光而不是无线电波）的数据来绕过竞争对手并安全地在高速且不可预测的赛车环境中航行。

我的团队分享了世界上第一个自动驾驶赛车的开放数据集，邀请世界各地的研究人员加入改进算法，以帮助定义自动驾驶汽车的未来。

自动驾驶赛车不仅仅是技术展示，还是一个关键的研究前沿。当自动驾驶系统能够在这些极端条件下可靠运行时，它们在街道交通的正常条件下运行时本质上就拥有缓冲区。

自动驾驶赛车是一个试验台，竞争刺激创新，协作促进增长，人工智能控制的汽车冲向终点线，为更安全的自动驾驶汽车指明了道路。

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编者注：本文由弗吉尼亚大学机器人与人工智能副教授 Madhur Behl 撰写，并根据 Creative Commons 许可从 The Conversation 重新发布。 阅读原文。