蔚來(lái)汽車(chē)使用的這款自動(dòng)駕駛虛擬測(cè)試軟件，可以在一分鐘內(nèi)自動(dòng)生成城市街區(qū)

2018-05-03 10:17

用計(jì)算機(jī)模擬測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車(chē)并不是一個(gè)新想法，但這家初創(chuàng)公司Parallel Domain準(zhǔn)備圍繞它開(kāi)展整個(gè)業(yè)務(wù)，他們第一個(gè)客戶(hù)是蔚來(lái)汽車(chē)。Parallel Domain的仿真與其他軟件有何不同？

智車(chē)科技之前報(bào)道過(guò)很多自動(dòng)駕駛仿真模擬軟件，比如Carla，Prescan，carsim，Panosim……他們都共同的特點(diǎn)是需要手工建模，“這種情況”速度過(guò)于緩慢，通常需要花費(fèi)數(shù)周時(shí)間來(lái)制作幾個(gè)城市街區(qū)。最近一家初創(chuàng)公司Parallel Domain，聲稱(chēng)其計(jì)算程序能夠在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)生成城市街區(qū)。

Parallel Domain是自動(dòng)車(chē)輛模擬3D環(huán)境生成軟件的供應(yīng)商，他的創(chuàng)始人是前蘋(píng)果和皮克斯員工凱文麥克納馬拉。在蘋(píng)果公司工作時(shí)，麥克納馬拉就參與了一個(gè)自動(dòng)駕駛項(xiàng)目，在那里他探索了虛擬環(huán)境的自動(dòng)內(nèi)容生成，他當(dāng)時(shí)的想法是使用這種技術(shù)讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)得到訓(xùn)練，測(cè)試，驗(yàn)證和開(kāi)發(fā)人工智能。后來(lái)，他創(chuàng)辦了Parallel Domain。

“我們所做的是使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)來(lái)加速安全自動(dòng)駕駛車(chē)輛的開(kāi)發(fā)，”麥克納馬拉說(shuō)，“這個(gè)想法是，在模擬中，你可以安全地犯錯(cuò)，然后從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)。在虛擬世界中，你不會(huì)在這個(gè)模擬中傷害任何人。”

Parallel Domain平臺(tái)使用真實(shí)世界地圖數(shù)據(jù)，程序增長(zhǎng)算法和生成模型，可以教會(huì)汽車(chē)如何駕駛并確保汽車(chē)的軟件正在學(xué)習(xí)。虛擬世界的所有元素都是可調(diào)整和可編程的，例如車(chē)道數(shù)量，地形類(lèi)型，山脈位置，道路曲率等等。

如果我們需要在模擬器中駕駛數(shù)十億英里，我們?nèi)绾谓⑦@些英里？

當(dāng)前的機(jī)器學(xué)習(xí)算法必須經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練和測(cè)試。但是，真實(shí)世界的測(cè)試和數(shù)據(jù)收集需要真實(shí)的車(chē)輛，實(shí)際的驅(qū)動(dòng)程序和實(shí)時(shí)的交通場(chǎng)景。根據(jù)蘭德公司的說(shuō)法，如果要證明自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全，需要安全駕駛110億英里，在現(xiàn)實(shí)世界中駕駛這些里程數(shù)是一個(gè)棘手的問(wèn)題。所以很多人想到用模擬駕駛數(shù)據(jù)，但是目前用現(xiàn)有的手工方法建造幾個(gè)高保真城市街區(qū)需要花費(fèi)數(shù)周甚至數(shù)月時(shí)間，而且通常需要大量的重復(fù)性手工勞動(dòng)。

Parallel Domain開(kāi)創(chuàng)性的內(nèi)容生成技術(shù)提供了可配置，詳細(xì)且可大規(guī)模擴(kuò)展的仿真環(huán)境。該軟件會(huì)自動(dòng)生成虛擬里程和自動(dòng)駕駛車(chē)輛所需的虛擬場(chǎng)景，以便在自動(dòng)駕駛車(chē)輛到達(dá)現(xiàn)實(shí)世界之前就能獲得學(xué)習(xí)。自動(dòng)駕駛汽車(chē)公司正在使用該軟件消除大規(guī)模仿真中最困難的障礙：構(gòu)建車(chē)輛可能遇到的各種復(fù)雜環(huán)境。

為什么自動(dòng)生成虛擬世界？

用Parallel Domain獨(dú)一無(wú)二的方法自動(dòng)生成的這些模擬世界有很多優(yōu)勢(shì)。有了這項(xiàng)技術(shù)，虛擬世界就變成了一個(gè)巨大的參數(shù)空間，可以由工程師，幾行代碼甚至人工智能自己隨意調(diào)整：

1．為可能的世界做好準(zhǔn)備，不僅僅是今天的世界：增加一條自行車(chē)道，垃圾分散開(kāi)，提前時(shí)間讓一棵樹(shù)長(zhǎng)在路旁，或者讓瀝青路面開(kāi)裂或者完全裂開(kāi)，然后用新瀝青重新鋪路。

2．分析環(huán)境單個(gè)因素的影響：在完美的可重復(fù)性和參數(shù)化的世界下，通過(guò)改變其中一個(gè)元素，例如車(chē)道數(shù)量，自行車(chē)車(chē)道的寬度或道路漆的狀況等，產(chǎn)生相同確切場(chǎng)景的多次運(yùn)行，來(lái)分析單個(gè)因素對(duì)整體的影響。

3．對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)：利用參數(shù)空間可以生成給定的虛擬世界，可以利用生成式對(duì)抗技術(shù)，給自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造困難的環(huán)境，利用該汽車(chē)的特定弱點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練。

4．隨機(jī)域：用一組參數(shù)來(lái)生成世界，直接利用隨機(jī)域生成不同條件下的大量數(shù)據(jù)來(lái)幫助ML算法從虛擬世界轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)世界中學(xué)習(xí)。

5．單元測(cè)試：到目前為止，不可能大規(guī)模地產(chǎn)生完整的單元測(cè)試連續(xù)體。例如，有一個(gè)3叉路路口，可以以任何角度進(jìn)入，1度遞增或10度或0．1度全部可以嘗試。很快就會(huì)有數(shù)百萬(wàn)個(gè)組合形成一個(gè)連續(xù)的測(cè)試空間。

模擬數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)

在很多方面，模擬（合成數(shù)據(jù)）是真實(shí)駕駛（真實(shí)數(shù)據(jù)）的理想基礎(chǔ)，它們構(gòu)成了一個(gè)很好的組合。有時(shí)我們會(huì)問(wèn)“合成數(shù)據(jù)什么時(shí)候會(huì)像真實(shí)世界的數(shù)據(jù)一樣好？”其實(shí)合成數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)形成互補(bǔ)，結(jié)合兩者構(gòu)建更安全、可靠的車(chē)輛。模擬數(shù)據(jù)在某些領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢(shì)：

真實(shí)駕駛有風(fēng)險(xiǎn)／模擬駕駛是完全安全的

真正的駕駛很慢（一輛汽車(chē)每天只能駕駛很多英里）／模擬駕駛可以很快，可能要快幾千倍

真正的駕駛每英里花費(fèi)很昂貴（汽車(chē)維修，汽油，司機(jī)）／模擬駕駛是成本的一小部分（一旦建立了模擬器和虛擬世界）

真正的駕駛需要管理一個(gè)真正的車(chē)輛／模擬需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)

真正的駕駛通常相當(dāng)無(wú)聊和無(wú)信息／模擬可以在充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的情況下，讓汽車(chē)學(xué)習(xí)更多

真實(shí)世界的數(shù)據(jù)需要對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)集進(jìn)行容易出錯(cuò)的注釋?zhuān)@是訓(xùn)練ML算法／模擬每次都提供完整的注釋數(shù)據(jù)

Parallel Domain公司目前已籌集了250萬(wàn)美元的種子資金，將提供可以為自動(dòng)駕駛汽車(chē)虛擬測(cè)試提供技術(shù)支持。仿真團(tuán)隊(duì)可以使用Parallel Domain的軟件快速建立一個(gè)新的虛擬世界并處理其中的任何變量，從車(chē)道數(shù)量到瀝青狀況等。NIO成為了第一家客戶(hù)。這種模擬平臺(tái)的潛在需求不限于自動(dòng)駕駛汽車(chē)。任何機(jī)器使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)改善決策自主性，都需要高保真的虛擬世界來(lái)測(cè)試和證明安全性。Parallel Domain這種自動(dòng)生成環(huán)境的技術(shù)，快速生成城市街區(qū)模型，可以消除公司在大規(guī)模模擬方面的障礙。