观点 | 李克强院士:基于智能网联的智慧出行创新发展
2021年12月16日,由中国汽车工程学会、中国智能网联汽车产业联盟共同主办的“第三届国际汽车智能共享出行大会(SMC 2021)”在广州花都开幕。中国工程院院士、清华大学车辆与运载学院教授、国家智能网联汽车创新中心首席科学家李克强于会上发表了以《基于智能网联的智慧出行创新发展》为题的演讲。
感谢受邀出席第三届国际汽车智能共享出行大会,也非常高兴在这里就智能网联智慧出行创新发展的观点跟大家交流。我们都知道智慧出行是基于我们出行的运载工具——汽车发生了新的变化,实现了我们的出行更加智能化,达到共享出行这一阶段的可能,所以,首先我们来看看支撑智慧出行的汽车领域,我们称为智能网联汽车最近发生的新的变化。
我们都知道,汽车目前处于一个产业变革时期,而产业的变革,是由新一代的高新技术所引起的。我们在工业1.0的机械化、2.0的电气化、3.0的信息化,每一个时代,汽车都发生着重大的变革。以信息物理系统基础工业4.0时代,汽车仍然发生了重大的变化,这里一个变化的特点将是我们提到的,电动、智能、网联、共享一体化——汽车产业“新四化”。
这样的发展已经得到了全社会共识,中国政府相关机关在去年年初发布了《智能汽车创新发展战略》。在这个战略里面,提到重要的一项,需要构建“车、路、云、网、图”跨界融合的智能汽车技术及产业生态体系,这是我们中国发展具有中国特色智能汽车的首要任务,也是支撑实现智能共享出行的关键。
提到发展智慧出行,最重要的是新技术出现,也就是智能网联技术的出现。基于智能网联发展的趋势,我们认为未来是深度融合的趋势。所以由中国汽车工程学会牵头制定的我国《节能新能源汽车路线图》里面,实际上我们已经在国际上首次提出了智能、网联融为一体的发展。但是国际上网联是2019年有分级,我们中国是2016年提出了网联化分级,这种网联的分级和智能网联融为一体,这是真正意义上实现智能汽车新阶段——智能网联的关键。
智能、网联技术融为一体作为支撑智慧出行的关键,得到了更多的行业共识及国际上的共识。国际上虽然提出了CAV 网联自动驾驶汽车,但如何融为一体、如何基于网联分级,是在中国率先提出得到国际的共识。欧盟2019年的ISAD也提出了类似的设想。这样融为一体的发展是智慧共享出行的新支撑点。
在这样一种情况下,如果要使新一代的智慧共享出行实现,我们需要新的运载工具实体化。刚才李骏院士提到,要做到大的顶层架构的一体化,要做到智能车辆、智能交通与智慧城市融为一体。那么在这个架构下怎么实现智能车辆和智能交通系统融为一体,这是一个重要的基础。所以智能网联是一个大的技术,由融为一体之后的本地属性和社会属性,我们提出了中国的智能网联汽车方案。方案的特点包括两个方面:第一在技术特征上,车、路、云融为一体;第二是要满足本地和社会属性,我们提到要符合中国的基础设施标准,中国联网运营标准,中国新体系架构汽车产品标准。所以满足这两个条件,一个技术特征融为一体,一个是本地社会属性,这个就称为中国方案。我们都强调这不是政治的术语,这是技术术语。在美国有美国的方案,日本有日本的方案,都需要满足本地的基础设施要求及本地的社会属性、运营数据的治理、网络安全的管理。未来支撑智能网联汽车、支撑智慧出行,将会是这样一个系统架构:车辆将会运行在我们称之为智慧的,信息基础设施将联网运行,将满足它的信息安全。在这样的情况下,车的电子信息架构会发生改变。
在这样的架构下,我们要做到智慧出行,将会按车路云网一体化来运行。首先,车辆行驶的过程中,除了自身信息判断,可以和边缘基础设施、区域基础设施,以及中心云基础设施,我们做大的系统融合。所以车路云一体化,不是云在控制车,也不是路来控制车,是路、车、云融为一体来做协同的感知决策控制,这是我们谈到中国方案的关键。
要实现智慧出行需要建立系统的架构,系统架构可以看见,我们在谈到边缘、区域、中心,对这样一个信息的数据基础架构,我们可以分为三层、四级:基础层,平台层和运用层;以及四个级别:车载端,边缘端,区域端和中心云端,这不是一个信息系统,不是云的数据系统,也不是单一车辆的路变系统,是这样一个大的系统下。当然这是一种最理想的状况,作为实现的过程也是分阶段的,它不排除我们单车智能的基础,不排除智慧公路的基础,当然也不排除信息技术的基础,在这些基础上再做一个融合。
在这样的情况下,我们是按照这样的思路走的,真正意义上要实现智慧出行,需要有这样一些基础技术的实现。包括超视距感知、一体化决策、协同控制,支撑这里面相关的一些功能实现,我们还需要融合计算。所以我们说按这样的发展,是我们谈到的智能网联汽车以及智慧共享出行真正意义上的必由之路,像刚刚李骏院士说的,我们也应该有这样整体的架构,应该有3S的系统思想,然后一步一步往下走,而不是各自独立的去推动。
如果要实现这个大架构,像过去做汽车我们要做总布置在未来这样的大系统下,我们要做总体的设计。这个设计不是单独的车、单独的路、单独的数据平台,而是车路云一体化的信息物理系统,我们需要对这样的系统做总体的设计,包括构建的建模,包括耦合机制,包括实现总布置的工具链,过去做汽车有CAD\CAE,将来智能网联汽车下我们希望通过信息物理系统的分析开发,包括提供技术工具,来支撑这样的技术发展。
在这样的系统下,要实现我们的智慧出行,要实现这样的复杂系统的运营,实际上有几个核心的基础,信息物理融为一体的网络,包括智能感知网络、多模通信网、包括实现这一系统的多级计算网络。
要实现这样的网络,是需要理论的,需要方法的,所以这里布局中包括了科技部的项目、自然基金委的项目、工信部发改委的项目,一系列的体系下有一系列的任务支撑。比如说我们要智能网联大系统分析好,设计好,要解决几大关键问题:包括复杂系统构型及建模理论、信息物理系统的耦合机理及协同理论、汽车AI及66数驱动方法、及多目标的协同控制方法。
在方法论推动的基础上,要突破一系列的相关技术,就包括:跨域感知、光域决策、多模式定位,高精度地图,以及方法的技术、硬件的技术,计算芯片、计算平台、智能座舱、智能线控底盘、信息安全,车联网技术、以及基础的AI技术。这是刚才讲到的,如果我们要实现真正意义上的,智慧共享出行,我们需要大系统,进行重新定义、重新设计,突破观念技术,在这样的方法论和技术突破的基础上,我们做了一些实践。
智能化技术、车联网技术实现之后,怎么构建智慧出行系统,这个智慧出行系统还是应该由需求驱动,他是可以降低拥堵,能够构建安全节能方便的系统。这样的系统我们认为也是需要分级实现,分步实施,所以我们对智慧出行系统的未来实现,同样给予了分级,也分了五级,前面两级是人适应交通系统,后三级是交通到高级以后,交通系统怎么适应人。所以和我们过去讲单车智能中,辅助驾驶,高度自动驾驶是什么为主,那么在未来智慧出行系统里也是要这样分级,只有这样才真正意义上可以构建以人为核心的智慧出行系统,实现智慧城市、智能网联的全面协同。通过分级,我们可以梳理提炼我们的技术,梳理技术的承担方和相互之间的协调关系。
在这样的思路下,我们再来看看作为移动的车辆,怎么支持智慧出行,这是我们国外的汽车公司探索的,这非常有参考价值,包括未来的城市,在这样的智慧出行中,智能汽车如果运用了智能网联的车辆移动技术,可以减少停车场、重新规划道路、改善行人的步行环境,按汽车需求来实现分类等等。
另外,怎么实现基于智能网联的智慧出行智慧城市是一个大的系统,里面包括能源、空间、医疗、和智能信息系统。那么智能车辆我们想根据需求驱动,我们从公共业务,市民需求、城市服务,把智能汽车智慧出行作为城市的重要组成部分,再从提升城市服务、履行公共业务、满足市民需求提供重要支撑的方面,来设计我们的智能汽车。
即使在城市里面,智慧出行、智能车辆的设计,以及对于出行之间,他们是如何做到支撑,做到相互影响,需要智能网联技术才能成为智慧共享出行和共享经济的推动力。
在智慧出行应用领域我们做了这样一种分类,做了基本要素定义,最终还是需要运用场景和系统技术突破,来真正实现不同需求下的智慧共享出行,我们做了一些工作,这些基于智能网联下的场景获得了突破,将来就可以真正意义上实现智慧共享出行。
比如第一个工作,道路交通的数字孪生系统可以实现实时的超视距感知。
另外可以做到全路段的信息监管,也需要智能网联技术来做到这样的映射。
包括我们谈到感知也好,映射也好,最后怎么对车进行实时的调控,现在由于通信的5G还没有完全可靠,还没有完全布局,还有技术需要突破。但是随着技术不断发展,可以融为一体,但是对于大范围的预警没问题,另外实时的,节能的调控是可行的。我们已经探索出车路云一体化的节能预算控制,现在很多是根据动态地图,将来可以通过智能网联技术可以做到实时的节能。
包括我们谈到智慧出行里面将来怎么多个车辆的运动的编排,所以未来可以实现高效通行。这样的多辆管理在城市更容易实现,城市车速更低、信息基础设施更全面,更容易实现这样的编排。
当然,还包括很重要的交通灯的信号配置,现在基本上是单一的,是路测感知车辆,未来是交互的,大量的信息实时传到区域边缘中心对交通灯调度,这也是非常有价值的,这也是我们跟滴滴合作的,这对将来的城市交通调度管理更好。当然也包括电动车的调度管理,未来需要用到电动车里的动态调度管理,包括基于云支持的调度管理怎么设置,包括电网管理,电网侧、充电站侧怎么做均匀分布等等,都可以用智能网联技术做好分配管理,真正意义上支撑智慧共享出行。
智能车辆和智慧出行需要深度融合,未来的智慧出行会在出现在集中不同的路面,包括非结构化道路、城市道路、公路上,围绕这里面有几种基本的功能,比如全要素的感知、人车道路行为的认知、群体决策、人车路协同的控制,未来基于这样的连接,形成可以生成新的深度融合生态。
另外,我们在谈到未来智慧城市里面的,智慧移动、智慧工厂、智慧管理、智慧生活等等,可以将智能汽车、移动出行与社会生活服务要素融合,为我们国家智能网联产业发展建立生态,为智能时代积累战略性的数据资源,能够实现共享和谐、绿色环保、互联高效、智能安全的基于智能网联汽车与智慧出行深度融合的生态。