范泉涌1，金茂菁2，黃玲2，王薛超3，曹耀光4

　　(1.西北工業(yè)大學(xué);2.科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心;3.中國汽車技術(shù)研究中心;4.北京航空航天大學(xué))

　　縱觀全球無人駕駛汽車研發(fā)布局，頗有“萬事俱備，只待量產(chǎn)”的態(tài)勢。然而，Uber路測致死事故再一次把無人駕駛汽車的安全問題推到了風(fēng)口浪尖。本文在對影響無人駕駛汽車安全的主要技術(shù)因素分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國際上相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢，對我國加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)提出了對策建議。

　　無人駕駛汽車已成為汽車行業(yè)乃至全社會關(guān)注的焦點(diǎn)領(lǐng)域，引來奧迪、豐田和沃爾沃等全球汽車巨頭，以及百度、谷歌、特斯拉和優(yōu)步等企業(yè)紛紛布局。但是，Uber無人駕駛汽車致人死亡事故如一瓢冷水，澆醒了狂熱的無人駕駛汽車推崇者，引發(fā)了全球范圍對無人駕駛汽車安全性的討論，發(fā)展無人駕駛汽車技術(shù)面臨著前所未有的安全挑戰(zhàn)。

　　一、無人駕駛汽車及其安全問題

　　無人駕駛汽車可認(rèn)為是一個綜合系統(tǒng)，主要由環(huán)境感知系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)和運(yùn)動控制等系統(tǒng)構(gòu)成。無人駕駛汽車的安全問題主要是指其行駛過程中的安全性，主要包括：硬件安全、軟件安全和網(wǎng)絡(luò)安全。

　　硬件安全是指車載傳感器、車載芯片、執(zhí)行器等實際部件的安全性。確保相關(guān)機(jī)械、傳感器和計算機(jī)等不受隨機(jī)硬件失效的影響，無人駕駛汽車才具有安全行駛的基礎(chǔ)。

　　軟件安全是指車載決策系統(tǒng)能夠保證根據(jù)收集到的行車數(shù)據(jù)，對無人駕駛汽車給出正確的轉(zhuǎn)向、加速、減速、停車等指令。在硬件安全的基礎(chǔ)上，軟件安全決定了無人駕駛汽車能否根據(jù)復(fù)雜的行車環(huán)境做出正確決策。如果大腦不能根據(jù)周圍環(huán)境做出正確的反應(yīng)，那么視力再好都沒有意義。

　　網(wǎng)絡(luò)安全指的是相關(guān)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計能否保障無人駕駛汽車免受網(wǎng)絡(luò)攻擊，或在網(wǎng)絡(luò)攻擊下應(yīng)有的駕駛功能不受影響。在網(wǎng)絡(luò)信息的配合下，無人駕駛汽車能夠獲得更多的路況和周圍車輛信息，從而進(jìn)一步提高車輛的安全性?？墒请S著車輛的外部接口類型的不斷豐富，攻擊路徑也不斷增多，在車載系統(tǒng)抵御黑客非法入侵方面，仍存在信息泄露、車輛控制系統(tǒng)被操控等諸多漏洞。網(wǎng)絡(luò)安全問題是無人駕駛汽車的最大風(fēng)險之一。

　　以上三個安全概念相互關(guān)聯(lián)、互為影響。當(dāng)無人駕駛汽車的傳感器或者執(zhí)行器發(fā)生故障時，將導(dǎo)致駕駛能力不能滿足決策系統(tǒng)的要求，影響行駛安全;如果黑客能夠通過網(wǎng)絡(luò)入侵無人駕駛汽車，軟件決策系統(tǒng)將直接受到影響，汽車被隨意操控，甚至?xí)绊懹布踩Ｈ绻炎詣玉{駛汽車比作一個人，那么硬件是軀體，軟件是靈魂，正確的網(wǎng)絡(luò)信息是營養(yǎng)，錯誤的網(wǎng)絡(luò)信息是毒藥。

　　二、人類在提高無人駕駛汽車安全性方面的探索

　　從手握方向盤到丟掉方向盤，無論汽車行業(yè)如何發(fā)展，安全始終被放在最重要的位置。不同于傳統(tǒng)汽車，無人駕駛汽車是通過車載傳感器系統(tǒng)感知道路環(huán)境，并自動規(guī)劃行車路線的行駛過程，復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)給無人駕駛汽車的安全性帶來了更高的挑戰(zhàn)。無人駕駛汽車行駛安全一直是各大企業(yè)努力追求的目標(biāo)，研發(fā)人員在硬件安全、軟件安全和網(wǎng)絡(luò)安全方面進(jìn)行了多年探索。

　　(一)提升傳感器的感知能力

　　總部位于美國俄勒岡州的Flir公司推出了一種熱成像攝像頭，可以提升無人駕駛汽車傳感器系統(tǒng)的檢測能力。傳統(tǒng)攝像頭往往只可在可見光范圍內(nèi)進(jìn)行觀察，而Flir公司的熱成像傳感器則專注于紅外光譜的檢測。這種熱成像攝像頭可以檢測到微小的溫度差異，其探測的距離多達(dá)240米，能夠與目前市場上功能最強(qiáng)大的激光雷達(dá)傳感器相匹配。而且，與激光雷達(dá)系統(tǒng)不同，這些傳感器不會受到煙霧或直射陽光的影響。

　　2018年4月26日，加利福尼亞州的Arbe Robotics公司宣布在其開創(chuàng)性的專利成像雷達(dá)中采用格芯22FDX®工藝，這種成像雷達(dá)將幫助實現(xiàn)全自動系統(tǒng)功能，并實現(xiàn)更加安全的無人駕駛體驗。Arbe Robotics的雷達(dá)是世界首款實時顯示1度分辨率的雷達(dá)，并在傳感器和ADAS技術(shù)方面進(jìn)行了必要改進(jìn)。Arbe致力于構(gòu)建具有高分辨率、能夠?qū)崿F(xiàn)零誤報的感應(yīng)系統(tǒng)，讓汽車能夠完全依賴?yán)走_(dá)提供數(shù)據(jù)來做出決定。

　　(二)完善決策系統(tǒng)等軟件功能

　　其實無人駕駛汽車的軟件安全往往可以歸屬為信息安全的范疇，和網(wǎng)絡(luò)安全有很多交集。假定不存在網(wǎng)絡(luò)攻擊，就算無人駕駛汽車的硬件系統(tǒng)完好，傳感器系統(tǒng)能獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，如果決策系統(tǒng)不能從大量數(shù)據(jù)中分析并做出正確的決策，那也很難保證車輛行駛安全。

　　最近，美國弗吉尼亞理工大學(xué)電氣與計算機(jī)工程系的Aidin Ferdowsi和Walid Saad教授，瑞典愛立信研究院的Ursula Challita教授，以及美國羅格斯大學(xué)的Narayan B. Mandayam教授，針對自動駕駛汽車系統(tǒng)中的“安全性”問題，提出了一種新型對抗深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架，以解決自動駕駛汽車的安全性問題。

　　(三)不斷改善網(wǎng)絡(luò)安全

　　網(wǎng)絡(luò)的安全性是保障無人駕駛汽車行駛安全的重中之重。目前在網(wǎng)絡(luò)安全方面已有多種防范手段，考慮到無人駕駛網(wǎng)絡(luò)與大中型網(wǎng)絡(luò)具有原理的相似性，數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)關(guān)防毒、入侵檢測已成為保障無人駕駛相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全的有效手段。

　　2016年9月20日，騰訊科恩實驗室首次實現(xiàn)了“遠(yuǎn)程無物理接觸”方式入侵特斯拉汽車，即無需物理接觸實車或劫持特斯拉手機(jī)App就能遠(yuǎn)程操控車輛，入侵成功后研究人員可以解鎖車輛、調(diào)控車輛功能并控制行駛中緊急剎車?？贫鲗嶒炇裔槍μ厮估┒吹墓羰峭ㄟ^特斯拉車輛的CAN總線實現(xiàn)的，理論上此攻擊可施加于全球任意一輛使用同一套系統(tǒng)的特斯拉車型。

　　2018年4月19日，百度聯(lián)合中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國信息通信研究院成立Apollo汽車安全實驗室，共同研究智能駕駛網(wǎng)絡(luò)信息安全方面相關(guān)課題，推動中國智能駕駛信息安全發(fā)展。

　　2018年4月，中國車聯(lián)網(wǎng)安全聯(lián)盟在北京成立，它由全國最大的互聯(lián)網(wǎng)安全公司360籌備發(fā)起，是國內(nèi)第一個專注于車聯(lián)網(wǎng)安全研究與實踐的聯(lián)盟組織。該聯(lián)盟擬以全面保護(hù)車聯(lián)網(wǎng)安全為己任，以360安全能力為基礎(chǔ)，結(jié)合多年汽車信息安全技術(shù)研究和實踐經(jīng)驗，以及全球領(lǐng)先的汽車信息安全研究能力的積累和產(chǎn)品的創(chuàng)新，為萬物互聯(lián)網(wǎng)時代的無人駕駛以及相關(guān)領(lǐng)域提供了全生命周期的信息安全保護(hù)。

　　三、對策建議

　　目前，美國、歐洲、日本等都將無人駕駛汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要方向，紛紛加快產(chǎn)業(yè)布局、制定發(fā)展規(guī)劃，通過技術(shù)研發(fā)、示范運(yùn)行、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、政策支持等綜合措施，加快推動產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　我國主流乘用車企業(yè)正在加快研發(fā)無人駕駛技術(shù)，自主供應(yīng)鏈體系正在構(gòu)建，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與汽車行業(yè)融合發(fā)展不斷加強(qiáng)。為全面推進(jìn)我國無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，提升無人駕駛汽車的安全性，逐步建立以無人駕駛汽車為主體的交通系統(tǒng)，提出以下幾點(diǎn)建議：

　　(一)加強(qiáng)人工智能算法與環(huán)境感知技術(shù)研究

　　無人駕駛汽車真正上路行駛面臨的路況十分復(fù)雜，比如擁擠的車道、惡劣的天氣、人類各種不遵守規(guī)則的駕駛行為和各種突發(fā)事件等情況，人工智能算法和環(huán)境感知技術(shù)是應(yīng)對這些問題、實現(xiàn)無人駕駛汽車安全性和可靠性的核心技術(shù)。這兩項技術(shù)目前尚不成熟，需加強(qiáng)研發(fā)，盡快在這兩個領(lǐng)域取得突破，才能使無人駕駛汽車真正向前邁出里程碑式的一步。建議國家重點(diǎn)研發(fā)計劃，以及地方政府的重點(diǎn)科技項目、產(chǎn)學(xué)研合作項目等，加強(qiáng)對有關(guān)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)支持引導(dǎo)。

　　(二)加強(qiáng)人、車、路、后臺聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究

　　除了增強(qiáng)無人駕駛汽車自身行為的智能化外，還可以采用道路交通智能化的方式，通過車與車通信和車與交通系統(tǒng)間的通信來獲取車輛速度、實時路況等信息，從而提升整個交通系統(tǒng)的駕駛安全性和交通通行效率。因此，提高網(wǎng)絡(luò)的下載速度、覆蓋范圍和信號的穩(wěn)定性是無人駕駛汽車推廣的又一個重要的前提條件，同時加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究，降低黑客入侵帶來的安全風(fēng)險。

　　(三)努力推進(jìn)加密算法和技術(shù)研究

　　加密安全意味著必須將數(shù)學(xué)算法、協(xié)議、密鑰，以及用于保護(hù)銀行系統(tǒng)、智能卡、移動基礎(chǔ)設(shè)施和安全網(wǎng)站的證書設(shè)計為車輛可以識別的，并且可免遭黑客攻擊的信息。這些方法將用于保護(hù)傳感器、執(zhí)行器、ECU、通信總線、ECU接入點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)與外界的聯(lián)系。對此，量子通信技術(shù)，也可能是保障無人駕駛汽車通信安全的新途徑。

　　(四)積極推動無人駕駛汽車的路測和普及應(yīng)用

　　路測是無人駕駛汽車開發(fā)極其重要的一環(huán)。通過路測，開發(fā)者可以了解到其他道路使用者怎樣與無人駕駛汽車互動，能夠掌握大量車輛碰撞數(shù)據(jù)，了解潛在的碰撞風(fēng)險，并對這些潛在碰撞進(jìn)行多重模擬，為無人駕駛汽車真正上路運(yùn)行積累必要的經(jīng)驗。國家層面的大力支持是無人駕駛汽車企業(yè)順利開展路測的關(guān)鍵，有利于形成我國的技術(shù)優(yōu)勢。

　　(五)完善我國無人駕駛汽車相關(guān)法律法規(guī)

　　目前，有關(guān)無人駕駛汽車的相關(guān)法律法規(guī)尚屬空白。一旦發(fā)生事故或引起糾紛，乘客、生產(chǎn)者該負(fù)什么責(zé)任尚待明確。眼下無人駕駛技術(shù)尚未進(jìn)入大規(guī)模商用，政府通過委托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或由相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合相關(guān)企業(yè)，進(jìn)行深度調(diào)研，起草相應(yīng)法律規(guī)范，有利于推動相關(guān)法規(guī)建設(shè)。

　　本文特約編輯：姜念云