《创客:新工业革命》的作者Chris Anderson(克里斯·安德森)为大众带来了一场“创客运动”。在过去的几年里,Anderson一直致力于DIY AI自动驾驶小车的研发,他曾出版过《免费—激进价格的未来》和《长尾理论》等畅销书,以一种通俗易懂的方式让商业人士了解互联网的强大力量。
■什么是开源DIY AI自动驾驶小车
虽然这些产品也被称为“自动驾驶汽车”,但它们的尺寸很小,不能像谷歌旗下的Waymo或百度的Apollo正在开发的车辆那样在公共道路上载人行驶。
这些小车长约30厘米,与常见汽车的尺寸比例约为1/16,就像您经常看到的无线电遥控车,甚至比某些遥控车还小,它们通常行驶在几米长的赛道上。
■与传统机器人小车的区别
DIY机器人小车有各种各样的比赛,比如让机器人穿过迷宫,或者沿着地板上画的线行驶的循迹避障比赛。与其他比赛不同的是这些机器人小车配备了图像识别功能。它们搭载了Raspberry Pi或Nvidia Jetson等高性能微控制器开发板,可以使用谷歌的TensorFlow等机器学习库,先在赛道试跑获取自动驾驶数据,然后再正式参加比赛。
规则是让使用了机器学习/AI的自动驾驶小车相互竞争。AI自动驾驶小车有各种各样的比赛。一些比赛纯粹以软件为中心,比如规定所有参赛者必须使用Nvidia的JETBOT等相同的平台。
这些比赛往往很复杂,因为基于图像识别的AI技术起着核心作用。有些比赛中赛道上的道路标志会随机发生变化,如果小车没有成功读取并相应地改变赛道,就会失分。训练有素的AI自动驾驶小车会像人类操作的汽车一样行使:当它们识别到看起来像标志的东西时,会放慢速度仔细阅读标志,然后再次加速。
【视频地址:https://youtu.be/JatgsDwkV2Q】
视频中是在泰国清迈举办的AI Robocar比赛上,一辆自动驾驶小车减速并阅读标志。
这是AI基于摄像头通过图像识别功能所读取的信息、由伺服电机控制的转向角的参数变化、以及由普通(非伺服)电机控制的驱动电机的输出等各种参数,做出了“发现标志物,降低速度,直到正确读取标志为止”这样的判断。
■为什么AI自动驾驶小车越来越受欢迎?
“AI自动驾驶小车”集成了多种技术。
制造一种基于AI技术的小车并让其在实际场景中行驶,无论对于教学还是对于研发都非常有价值。很多大企业都会制造众多测试车辆并让它们实际行驶。除了用软件进行模拟,以及对每个组件进行研究和开发外,作为实验将最新技术应用在实际车辆中并获取反馈结果也是非常重要的环节。如果能够制造出质量过硬、实际可用的汽车,将会对社会产生很大影响。所以很多研究所都一直在致力于相关的研发。
大约从2016年到2017年,图像识别和机器学习等AI相关技术的价格变得很便宜。因此,AI自动驾驶小车的研发不再局限于预算充足、专业人员众多的研究所。
安装在很多DIY AI自动驾驶小车上的Raspberry Pi或Nvidia Jetson等微控制器开发板可以用大约100美元或更低的价格买到,摄像头等设备也可以用不到几十美元的价格买到。随着软件技术的发展,图像处理和机器学习软件已经可以在这些廉价的硬件上运行。
Waymo的自动驾驶汽车是可以在公共道路上行驶的,整个系统的成本约为25000美元,而使用Raspberry Pi的具有相似配置的DIY AI自动驾驶小车成本仅为200至500美元左右。当然,它们在可靠性和组件规格方面差别很大,您不能直接把DIY机器人小车当作真正的汽车使用。但是它们的核心软件技术非常相似,并非像无线遥控汽车和真正的汽车那样完全不同。如果当作玩具或者教学工具,那么机器人小车绰绰有余。
■一个正在发展壮大的社区
自Chris Anderson推出DIY ROBOCARS以来,这些技术正在变得越来越开放和自由。前面的表格中所示的Raspberry Pi是一种通用的微型计算机,可以像电脑那样执行各种处理任务。Nvidia Jetson Nano于2019年3月发布,是一款AI专用单板机,可以执行更高级的AI任务,在日本的售价约为1.2万日元。越来越多的人被基于Jetson Nano创建AI自动驾驶小车的“ JetBot”开源项目所吸引。由于该项目是开源的,因此用户可以使用3D打印机制作自己的车身,不过有些公司(如Sparkfun)也会销售配有JETBOT零部件的套件。
随着越来越多的人参与其中,该互联网社区也在汲取更多的创新想法。
■一个遍布全球的社区
随着价格和技术门槛的大幅度下降,并且还在不断降低, DIY AI自动驾驶小车的爱好者越来越多,相应的活动也越来越多。在日本,包括由日本ASCII综合研究所的远藤谕先生等人主持的 用AI来驾驶遥控车吧!在内,已经出现了很多线上和线下的社区。
笔者在亚洲多个地区都参加过制汇节。从2019年到2020年,东京、台北、深圳、清迈、曼谷等地都举办过AI自动驾驶小车比赛。
在这些比赛中,大多数参赛的小车都是基于Raspberry Pi或Jetson创建而成的。但在2019年,价格更便宜的基于RISC-V的AI开发板开始在中国涌现。此类开发板也会很快融入社区,使构建自动驾驶小车的环境变得更加容易。
为了生产出这样一款AI自动驾驶小车,居住在深圳的德国人Hans正在通过Crowdsupply众筹开发RoboHAT MM1(一款由Raspberry Pi控制电机的电机驱动板)的资金。伺服电机和步进电机可以通过微控制器开发板进行数字控制,而常规电机由于必须以模拟方式提高电流来增加输出,所以在电子制作中比伺服电机更难使用。随着需求的增加,深圳和许多其他地方都开始出现应对此类困境的开发环境。
包含了安全性和可靠性研究的可载人自动驾驶汽车的开发将会在专业领域内取得进展。但是这些可以自主判断和移动的小工具同样具有很大的潜力,比如目前已经成为一种产品类别的人工智能吸尘器。
随着DIY AI机器人技术的发展,这些产品的潜力也会变得越来越大。