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DARPA挑战赛,美国自动驾驶的“创新发动机”

2020-01-13 15:47
亿欧网
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1957年10月,前苏联发射了世界上首颗人造地球卫星“旅行者一号”,对美国产生了巨大的震慑,当时被认为是二战“珍珠港事件”后给美国带来最严重的安全恐慌。

1958年,为了应对前苏联的科技威胁,时任美国总统艾森豪威尔批准组建了高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency),简称DARPA。

DARPA由一批优秀企业家和年轻科学家们组成,主要成员几乎都是30岁左右的年轻人。并且从创建开始就远离了各种无用的官僚主义,成为美国国防秩序森严体系下的一片单纯追求技术创新的“净土”。

DARPA的主要工作就是发现、改进、投入、放手,以军事需求为牵引,转化为民用领域,争取资金和最新技术支持。

作为国防部下拥有特殊地位的准独立机构,DARPA的汇报机制也十分简单。创办之初只需要直接向美国国防部长汇报,现在则是向分管研究与工程的国防部副部长报告,不受来自外部的其它任何部门或个人牵制。

位于弗吉尼亚州阿灵顿县的DARPA总部

位于弗吉尼亚州阿灵顿县的DARPA总部

DARPA成立初期的主要任务都与对前苏联的防御有关,主要集中在航空航天、弹道导弹防御和核试验探测三大领域。

DARPA研究的所有目的,都是为了让美军赢得未来可能出现的军事冲突。

一份60年代的DARPA内部报告中写道:“一系列人类行为研究均与国防相关。”

DARPA内部报告

DARPA内部报告

DARPA先后成功启动了数百个重大科研项目,其中最为突出的项目成果包括互联网、半导体、个人计算机操作系统(UNIX)、全球定位系统(GPS)、无人驾驶、隐形飞机等。

DARPA科研项目成果长卷(1957-2018)

DARPA科研项目成果长卷(1957-2018)

如今我们使用的互联网,前身叫做“阿帕网”。“阿帕”,即为当时高级研究计划局的缩写ARPA。

DARPA并不能算是一个严格意义上的科研机构,因为它并不从事参与具体的研究工作。它更像是一个国家设立的风险投资机构,专门投资和管理一些“高风险、高收益、前瞻性”的基础科学研究。

总体来看,DARPA始终能够洞见战略科技最前沿,聚焦主题设置相应技术办公室,牢牢把握国防科技创新主动权。正是由于DARPA的存在,才引领美国的国防技术水平始终走在了世界先进技术的前列。

自动驾驶,也是DARPA掀起未来科技浪潮中的一朵浪花。

美国自动驾驶的起源

2001年,美国深陷阿富汗战争。美国国会为了加速军事领域的自动驾驶技术发展,授权DARPA组织了Grand Challenge(无人驾驶挑战赛),并为获胜团队提供100万美元的奖金。

DARPA挑战赛最终的目的其实是想让美军三分之一的车辆在2015年达到无人驾驶。虽然无人驾驶挑战赛仅举办了三届,却对行业产生了深远的影响。

2004年3月13日,第一届DARPA挑战赛在美国莫哈韦沙漠地区举行,但没有任何一辆参赛车完成这条路线,因此没有宣布获胜者,也没有给予现金奖励。卡内基梅隆大学的赛车Sandstorm(改装的悍马车)行驶最远的距离,完成了11.78公里(7.32英里)的路线。

2005年,第二届DARPA挑战赛需要在10小时内通过沙漠地形航行175英里,并且不允许人工干预。最终有5台车辆完成了212公里(132英里)的赛程,斯坦福大学特伦(谷歌无人驾驶之父)带领的团队最终赢得了冠军。

2005年夺冠车辆,斯坦福团队的“Stanley”

2005年夺冠车辆,斯坦福团队的“Stanley”

2007年,第三届挑战赛也被称为“城市挑战赛”(Urban Challenge),当时的赛道全长60英里,参赛车队需在6小时内完成比赛。

11个参赛团队主要代表大学和大型企业利益,如CMU与通用汽车合作,斯坦福与大众汽车合作,弗吉尼亚理工与TORC Technologies合作。此外,奥什科什卡车,霍尼韦尔,雷神,加州理工,Autonomous Solutions,康奈尔大学,以及麻省理工学院也积极参赛。最终卡耐基梅隆大学的参赛车辆Boss(2007款雪佛兰)获得了200万美元的奖金。

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2007年夺冠车辆,卡耐基梅隆大学团队的“BOSS”

DARPA大力推动了美国的无人驾驶发展

DARPA的三届挑战赛奠定了卡内基梅隆大学和斯坦福大学在自动驾驶领域的地位。参加过比赛的科学家创立或加入的自动驾驶公司,现如今都成长为行业内耳熟能详的自动驾驶头部企业。如Waymo、通用Cruise、Aurora、Argo AI、Nuro、Zoox等。

这三届无人驾驶挑战赛,由于其丰厚的奖金和未来科技感的比赛内容,吸引了来自计算机编程和工程公司、车辆制造商、大学,甚至加利福尼亚州的高中共几十个团队,极大的激发了各行各业的优秀创造力,加速了军用自动驾驶汽车技术的发展。

从2004年没有一支团队完成比赛,到2005年几乎所有决赛团队都超越了2004年的最好成绩,再到2007年在更加苛刻的规则下依然有团队完成比赛,只用了3年的时间,无人驾驶技术的发展之快令人惊叹,而这还是美国10多年前的自动驾驶水平

在随后的10多年,美国自动驾驶的发展同时加速了整个自动驾驶产业链的发展,如人工智能、视觉技术、深度学习、摄像头、运算平台、计算处理器等等,我国与美国自动驾驶在基础技术上的差距进一步拉大。

McKinsey预测中国与世界自动驾驶领导者各项技术商业化所需时间对比

McKinsey预测中国与世界自动驾驶领导者各项技术商业化所需时间对比

DARPA无人驾驶挑战赛的优势

DARPA通过其职能的特殊地位,充分利用各种资源,通过公开竞争来动员全名参与,充分发挥了集智效果。

通过挑战赛,吸引了来自各个专业领域的多种机构(高校是最大的一股参与力量),扩大了竞争规模,同时降低了研发风险,在自动驾驶的发展中起到了正杠杆作用,集中全民智慧推动自动驾驶技术的发展。

在挑战赛中,参赛方可以直观展示其创新技术和解决方案。让不同领域的解决方案碰撞出新的火花,使得不同技术路线进行了融合,不断地进化为最优解。

其次,DARPA利用媒体资源进行社会宣传,将自动驾驶进行全面普及,不仅提高了民众对自动驾驶的接受程度,另一方面鼓励引导资本开对自动驾驶领域进行关注,保证了持续的技术造血能力。

启示

DARPA挑战赛模式的成功,引起了世界范围内的广泛关注,并不断得到继承和创新。

英国《国防技术战略》中明确提出要借鉴DARPA挑战赛模式推动相关领域的技术发展。

而在美国国内,2009年奥巴马政府通过了《美国创新战略》,呼吁全社会通过奖励和挑战赛的形式激发创新,并在2010年通过表决将挑战赛机制列入法典。

回到中国,在自动驾驶的道路上我们该如何发展后发优势?除了最关键基础技术之外,目前国内更多的是缺乏对自动驾驶技术的耐心和激情

虽然资本市场更多关心的是时间收益,但如果自动驾驶企业也将快速商业化落地作为出发点,而忽视了对基础技术的持续投资研发,那么无论对外宣传有多厉害,市场份额有多大,没有核心技术必然会受制于人,此前的“中兴”就是前车之鉴。

对于自动驾驶,必须考虑现实,但也要有一点情怀,要做好“马拉松”的准备。

“只有公开的、赤裸裸的竞争才能突破技术上的壁垒。虽然有钱可以做很多事,但你可能买不到性能那么好的东西,很可能是因为你买不到人的激情。”

作者:牛得汀EO

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