王飛躍平行智能理論啟發ACP自動駕駛，技術全解析

新智元報道

編輯：張乾

【新智元導讀】2月2日，在青島2018國家智能產業峰會上，中國自動化學會副理事長兼秘書長王飛躍教授介紹了《第三軸心時代的智能產業》報告。王教授的平行智能理論啟發了諸多領域，其中就包括自動駕駛產業。慧拓智能機器有限公司高級工程師周銳在峰會上介紹了《平行駕駛與平行測試》方面的最新研究進展及其產業化潛在應用前景，兩人的演講乾貨滿滿。

2月2日，由中國自動化學會、中國人工智慧產業發展聯盟主辦，青島智能產業技術研究院承辦的2018國家智能產業峰會在青島開幕。峰會以「智能產業與未來世界：趨勢、技術與挑戰」為主題，探討全球人工智慧的現狀、前沿技術應用及未來趨勢。

在峰會上，中國自動化學會副理事長兼秘書長，中科院自動化研究所研究員、青島智能產業技術研究院院長王飛躍做了題為《第三軸心時代的智能產業》報告；下午的「智能產業——機遇與挑戰」分論壇中，慧拓智能機器有限公司高級工程師周銳帶來了公司在《平行駕駛與平行測試》方面的最新研發進展及其產業化應用落地實例介紹。

此外，中國工程院院士、中國自動化學會理事長鄭南寧做峰會視頻致辭，中國科學院院士、中國人民解放軍技術安全研究所研究員鄭建華，中國工程院院士、海軍航空大學信息融合研究所所長、清華大學教授何友分別在會上作報告。

以下為分別為王飛躍和周銳演講的乾貨介紹：

王飛躍：人類社會就是圍繞物理、心理和人工三個世界建「網」

中國科學院自動化研究所複雜系統管理與控制國家重點實驗室主任、研究員，青島智能產業技術研究院院長，國防科技大學軍事計算實驗與平行系統技術研究中心主任、教授。

王飛躍認為，在技術層面，人類社會的歷史，幾乎就是社會基礎設施建設的歷史。具體而言，就是圍繞著物理、心理和人工三個世界建「網」。第一張網叫Grids1.0，主體就是交通網；第二張是Grids 2.0，就是以電力為主的能源網；第三張Grids3.0，就是以互聯網為主的信息網；第四張 Grids4.0，就是正在建設之中的物聯網；而接下來必須開建的第五張網Grids5.0，就是使我們進入智慧社會的智聯網。

這五張網把三個世界緊密地整合為一個整體，其中交通、信息、智聯分別是物理、心理、人工世界自己的主網，而能源網和物聯網分別是第一和第二世界、第二和第三世界之間的過渡和轉換。人類通過Grids2.0從物世界獲得動力和能源，藉助Grids4.0從人工世界吸收知識和智源。這五張網就構成了人類智社會完整的基設能和平台系統。

如比一來，我們就自然地進入了以工業5.0為特徵的智能產業階段。工業1.0是繞蒸汽機發展起來的，所以大學就有了機械系；工業2.0的核心是電動機，所以大學又有了電機系；工業3.0自然是計算機的推動，大學有了計算機系；工業4.0靠網路和路由器，我們又有了物聯網院和系；但就像Grids2.0和Grids4.0是過渡性一樣，工業2.0和工業4.0也是過渡性的，我們已步入穩定的工業5.0之初始階段，接下來就是虛實平行的智能時代，目前北京大學、廈門大學等36所大學都有了智能科學與工程系，而且把科學與技術列為國家一級學科的努力也正在進行。

平行製造的運行方式：在物理、心理和人工三個世界中平行展開

德國人認為工業4.0 的核心就是ICT+CPS，即信息通信技術和信息物理系統。但王飛躍認為，這樣的定義仍是工業自動化的理念。人工智慧時代要求我們把ICT 理解成「智能連通技術」，I主要是Intelligence，而不是Information，C主要是Connectivity，不再是Communication，而CPS 應理解為Cyber-Physical-Social，就是社會物理信息，加上系統就是CPSS。

從信息物理系統變為信息物理社會系統，這就是知識自動化的思維方式，使人及其對應的人工人，即知識機器人或軟體定義的機器人，成為了系統的顯式分子。

未來智能社會的基礎設施將以各種各樣的CPSS 為主，形成「人機結合、知行合一、虛實一體」的「合一體」智能生產、智能經濟和智能社會。其中，人工或軟體定義的系統將定義規則和流程，確定描述性智能；計算化實驗將通過各類評估和優化，從小數據導出大數據，形成預測性智能；最後通過虛實互動的平行執行方式，落實特定場景的「小」規則精準知識，實現引導性智能。

這就是工業5.0 或平行製造的運行方式：製造過程及其應用將在物理、心理和人工三個世界同時平行展開，數據不但是原料，也是製造的產品，並將以平行區塊鏈的形式加以應用，讓製造走向個性化智能製造和可持續綠色生產的社會製造新模式。

產業化應用落地：基於ACP方法的平行駕駛

青島慧拓智能科技有限公司高級工程師周銳

平行駕駛的概念由王飛躍教授在2005年首次提出。其特點在於針對自動駕駛構建其社會-信息-物理系統（Cyber-Social-Physical Systems）模型，從人與車、車與環境、人-車-環境等多個不同層次考慮自動駕駛的實現，並獨特性地提出使用雲端駕駛與地面端駕駛「平行」的方式，指導無人車實現智能駕駛，為未來無人駕駛指明了一種新的實現新途徑。

慧拓智能機器公司是本屆大會的重要合作單位，也是平行駕駛與平行測試理念的堅定實踐者。公司是中科院自動化所青島智能產業研究院孵化的一家高新科技創新企業，專註於自動駕駛與車聯網前沿技術研究及相關產品研發、銷售，以「平行智能」理論為指導，為全球用戶提供自動駕駛、雲端網聯汽車、自動駕駛測評等智能化解決方案。

青島慧拓智能科技有限公司高級工程師周銳認為，自動駕駛會朝著智能化和網聯化的兩個方向發展。這就意味著，人們需要同時從局部（人和車）和全局（人-車-環境）兩個角度來考慮自動駕駛的實現，為此，在王飛躍教授「平行智能」思想的啟發下，慧拓智能提出使用基於ACP方法的平行駕駛。

ACP是指基於人工社會（Artificial Societies）、計算實驗（Computational Experiments）和平行執行（Parallel Execution）的平行智能體系。

基於ACP方法的平行駕駛的主要思路為：首先在虛擬的空間內，對物理世界的車輛進行建模，構建軟體定義的汽車；同時也在這個空間內對駕駛員進行建模，設計人機共駕的場景；再者，對現實物理空間中的場景進行3D建模，構造與物理的人-車-環境「平行」的統一集成式的虛擬系統，形成平行駕駛的基本架構。

平行駕駛相對於其他傳統網聯自動駕駛方案的顯著優點為：車內簡單，雲端複雜，虛實互動，安全高效。在初期應用階段，尤其適用於規模化定場景應用，比如物流，公交，港口，礦山等。中長期在平台化大規模車輛與交通系統中應用優勢尤其突出。和多家戰略合作夥伴協作，慧拓公司在這些方面的產業化已經取得一定的階段性成果。

在平行駕駛的框架裡面，把平行駕駛分了三個不同的層面：最底層是物理層（Physical Space），第二層是加入一些人的因素的人機共駕的層面（Social Space, 重點考慮人與車的交互），第三層是完全虛擬的人工世界（Cyber Space）。即在信息物理系統之上，增加對社會因素的考慮，針對自動駕駛構建其社會-信息-物理系統（Cyber-Social-Physical Systems）模型，從人與車、車與環境、人-車-環境等多個不同層次考慮自動駕駛的實現。

基於ACP的理念區別於一般自動駕駛的理念，在於把比較簡單的一些場景在車內實現，比較複雜的會在雲端去運算後解決。比如在日常生活中，汽車會臨時碰到闖入的行人或動物，人們需要快速及時進行反應，但對於自動駕駛汽車來講，不可能要上傳到雲端進行一些複雜的通訊以及計算以後再做出反應，這時候，就要求把這些經常會遇到且需要應急響應的計算放在「車端（終端）」，為駕駛員提供方便快捷的自動駕駛服務。

但是考慮到人和社會的複雜性、駕駛環境的多樣性和動態變化性，物理世界中的實際情況往往需要駕駛員在多車並存的情況下，綜合考慮其所處的社會環境做出決策，此時要進行大量的學習、計算、實驗，因此，慧拓智能就會結合實際的駕駛情況，考慮在雲端的虛擬場景中設置多輛車、多輛車的駕駛員具有不同的駕駛行為特徵。

圍繞上述的情況與目的，慧拓智能機器有限公司開發了一些自主性的產品與系統，包括車輛識別，SLAM建模，3D地圖建立，可行駛道路的分割，包括道路線識別的演算法。慧拓智能所有研發產品與系統的共性特徵在於，以「平行智能」的理論為指導，構建終端——雲端反饋與同步的平行系統，以虛擬引導實際，在局部智能的基礎之上，增加全局的考慮，以群體智能和協同規劃的方式達到全局的優化。

擬人決策演算法：對駕駛員建模與行為提取、平行測試

接下來非常重要的一步是擬人決策演算法。為什麼會用到擬人演算法？目前，不管是視覺識別、語音理解還是觸覺感知演算法，其本質上都是要讓機器使用人類的方式來理解「世界知識」，並對其做出反饋。

現階段，智能駕駛演算法還達不到人類駕駛員本身所具有的智能，目前自動駕駛的智能還是不如人類，因此慧拓智能開發出擬人演算法，讓自動駕駛汽車能夠以人類的方式進行駕駛，同時對人類的駕駛行為進行學習，逐步達到人類智能駕駛的水平。

演算法分為兩步，第一步是根據駕駛行為對駕駛員進行建模，然後對其行為進行提取，包括通過踩油門、踩剎車、轉方向盤一些信號採集，包括橫向、縱向的速度與加速度，建立駕駛員行為模型，用這種擬人的演算法來駕駛無人車，上圖中展示的是這方面的一些研究。

慧拓智能目前所進行的主要研究工作是做這樣一個平行駕駛的演示系統，最終是要做一個自動駕駛的平行管控系統，將實際的物理人-車單元、平行執行的雲空間里的人-車模型對應起來，這是建立演算法的第一步。在這個情況下，管控系統主要是進行剛剛提到雲端的計算，從全局整體的角度進行調度和優化。

第二步是平行測試。為什麼要提出平行測試的理念？在未來，無人車在上路之前會經過大量的測試，不管是虛擬測試也好，真實測試也好。現在人們在測試中遇到很大的問題就是在真實測試過程中會遇到很多危險的場景，而且總會遇到之前沒有遇到的場景。

如果是人類駕駛，一般夠根據以往的經驗快速做出判斷和決策，但目前的自動駕駛還達不到人類水平。並且，自動駕駛在真實的場景中不停的開、進而學習、提高智能化水平的成本非常高，並且有很多場景，比如大雪、大風、強光照等環境，在真實的環境中都很難獲得，所以慧拓智能就提出了平行測試的理念。

平行測試是在真實空間內建立一套測試體系，在虛擬空間內也建立一套測試體系，中間通過車聯網的技術、通過RSU的通信，同時兩者進行交互。這是基於場景和功能的測試理念，會把測試場景進行一些細分，分成測試任務，在測試任務進行一些細分，作為功能的集合，最後做到一些細小的功能，然後以這個為理論基礎，在兩個空間（實際空間和虛擬空間）裡面建立測試場景、測試任務，以及功能的測試。

目前慧拓公司已經在中國智能車綜合測試研發與測試中心進行了大量的道路測試及數十萬公里的平行無人車虛擬測試，在平行駕駛系統優化及通用型網聯自動駕駛系統方面積累了大量豐富的實戰經驗。

總之，智能車自動測評系統要實現智能車的科學化、智能化的評估，從而從第三方考核的角度客觀、公正地評估智能車的真實駕駛水平，推動智能車的上路速度。

此外，新智元AI技術+產業領域社群(智能汽車、機器學習、深度學習、神經網路等)正在面向正在從事相關領域的工程師及研究人員進行招募。

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