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人工系统可以用来沟通更多信息
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发表日期:2019-06-21 09:55:08     文章编辑:admin     浏览次数:2

雁行有序,蜂拥而出,鱼贯而入,观看起来非常有趣。它们阵形整齐,或急速俯冲,或扶摇直上,分散队伍以避免障碍,在另一边又迅速合拢。它们的动作极其精准,全都严格地跟随领队,行动起来协调一致,彼此贴近,迅疾但不相撞。

除了没有明确的头领,就像鸟群、鱼群以及狂怒惊恐的牛群等动物成群移动的行为,每一只动物都能遵从非常简单的行为法则。即每一只动物避免在前行道路上与其他动物或外物互撞,彼此之间又尽量靠近——当然,不能接触,而是保持与同伴以同样的方向快速移动。成群结队的动物之间的通讯只限于感觉到的信息:视觉、听觉、压力波动(如鱼类的侧线感应器)和嗅觉(如蚂蚁)。

人工系统可以用来沟通更多信息。设想,有一群汽车在高速公路上行驶,使用无线通讯网络互相沟通。实际上这些车子也能像蜜蜂一样蜂拥前进。生物的自然成群行为是一种反射行为:成员之间对彼此的行为做出反应。然而,人为的组群可以预测方向,像一群汽车,因为车子之间能够沟通预定计划,甚至在发生事情之前,其他车就能预先做出反应。

想象一群汽车,每一辆车都完全自动驾驶,与附近的车辆彼此都能随时互通信息。这群车在公路上高速安全地行驶,它们之间也无须保持很远的距离——1米左右就够了。如果前方车辆打算慢下来或需要刹车,只需事前通知其他的车子,然后在毫秒之间,所有的车子都会同时慢下来或刹车。反之,由人驾驶的汽车,车子之间必须保持相当远的安全距离,以便驾驶者有足够的时间反应和处置,而对于自动化的车群,只需要几毫秒的时间就能做出反应。如果汽车能成群行驶,我们就不再需要规划交通车道。毕竟,设置这些交通设施的目的是避免撞车,而成群的车辆不会相撞,所以无须车道。不仅如此,我们也不需要其他交通标志和交通信号。在交叉路口,车群只需要遵循交通法规,不与交会的车子相撞即可。每辆车子会自行调整其速度和位置,或快或慢,交汇的车流将巧妙地交错行驶而不会相撞。

那么行人呢?理论上,避免车子互撞的规则也能用在这里。行人只要直接穿过街道,蜂拥成群的车辆会自动减速、转弯,始终留下足够的空间以避免撞上行人。这听起来是个相当可怕的体验,需要行人有毫无保留的信任,但理论上可以做到。

如果有一辆车子要离开车流,或是与群里其他车子的目的地不同,那该怎么办?司机应该告诉车子他的意愿,然后他的车子必须与其他车辆沟通。或者司机用转向灯向车子表示他希望变道,然后汽车将通知附近所有车辆。要切换到右侧车道时,前方已经在右侧车道行驶的汽车只需要稍微加速,而后面的车子需要稍微减速,就能够腾出足够的空间让汽车安全变道。轻踩剎车就能示意车子要慢下来,或停下来,而且附近的车子也会让开道路。甚至不同群的汽车之间也能互相沟通,交换信息。故而往一个方向的车群可以给反向车群分享信息,告诉它们将面临的路况等有用信息。另一方面,如果某个路段的车流密集到一定程度,车群里的前方车辆会把相关的信息传达给后面的车子,告知它们有关车祸、塞车或其他相关的交通状况。

上述车群概念仍然还在试验阶段。将群体行为的模式应用于真实的汽车,仍然有相当大的挑战。挑战之一,在并非所有车辆都装上用于合群的无线通讯设备之前,这种模式还能不能适用。另一个挑战是如何辨识路上各式各样的车辆,有些装备了最新的全自动控制和无线通讯设备,有些则设备老旧,有些则根本没有装备这些设备。车子是否有能力在一群车辆里辨认出哪些车的能力有限,然后所有的车子都配合这些车子的行为?现在还没有人能回答这些问题。

此外还有更多的问题。设想有个危害社会的司机驾车冲进塞满道路的车流,如果这辆车想以极快的速度行驶,只需加速穿越车流,相信其他的车子会自动让路。对于一辆害群之马,这么做还可行,可如果其他车辆同时也效仿这种危险行为,便会造成灾难。

再说,并非所有的车子都具备相同的能力。当有些车子还被人为控制时,我们得考虑司机实际的驾驶行为,因为这跟每个司机的驾驶技术、注意力、头脑是否清楚、是否分心等整体状况相关。重型卡车比轿车反应慢,需要较长的制动距离。不同的轿车在刹车、加速和转弯性能方面的差别也很大。

虽然车群的观念有这么多缺点,但也有很多好处。因为成群的车辆之间贴得很近,车距短,在一条高速公路上就可以容纳更多的车辆,可以大大减缓交通压力。再说,一般而言,公路上车辆越多,车速则会因此而降低,成群的车辆要达到非常高的密度时,才会有这个问题。另外,在一起靠近行驶的车辆,空气阻力比较小(这也是自行车比赛时运动员挤在一起的原因:“尾随”行为可以减少风阻)。尽管有这些优点,车群的实现仍有待时日。

如果是列队的车辆,情况又不一样。一列车辆是一群车辆的简化,以单一方向运作,后面的车只需要跟随前车,准确追随其车速。如果一列车辆排成整齐的一字队形行驶,只有最前面一辆车需要驾驶者,其他的就紧接在后。之前提到一些车群的好处也可应用于此:增加交通流量,减少风阻。这个概念已经部分在公路上实验过,证实在特定的公路上会大大增加交通流量。就像车群概念的缺点一样,车队方式也面临挑战。如果有车辆进出车队,而且车队里包含不同类别的车辆时,或者部分车辆安装了自动无线通讯系统而部分车辆没有配备。当然,无论车群还是车队,如果驾驶者只想自私地利用其为自己让路,或仅仅想制造车祸,就会适得其愿。

车群和车队的构想,只是现代汽车实现交通自动化构想的一小部分例子。事实上,车队的构想在车辆已备有某种类型的主动式巡航系统的情况下,很容易就可以做到。毕竟,如果定速巡航系统能够适当降低速度,让另外一辆车插入前方,然后此车就可以自动调整车速追随前车,直到它的车速低于巡航系统的设定。当碰到严重的交通拥挤时,车与车之间的距离会贴近,车速增加,车间距会增大。对于完全自动的系统,车距可以缩小,当车速增加时,车间距也无须增加更多。只要系统中没有人为控制,交通车流就会很顺畅、很有效,当然这要靠系统作用良好,没有意外事件发生。

车队模式的有效运作,必须依赖完全自动化的剎车、方向盘和速度控制系统。而且,系统还需要具有高度的可靠性——就如所说的理想的可靠性,绝对没有问题。与车群模式的构想一样,车队模式的构想仍然难以在今日的交通状况下实施,因为有很多车子尚未符合组成车队的必要条件。我们如何将自动化和非自动化的汽车分开?驾驶者如何进入或离开一个车队?万一发生什么意外时该怎么办?

车群的构想在实验室中运作良好,可是难以想象它能用于公路上。车队的发生。

车队模式的有效运作,必须依赖完全自动化的剎车、方向盘和速度控制系统。而且,系统还需要具有高度的可靠性——就如所说的理想的可靠性,绝对没有问题。与车群模式的构想一样,车队模式的构想仍然难以在今日的交通状况下实施,因为有很多车子尚未符合组成车队的必要条件。我们如何将自动化和非自动化的汽车分开?驾驶者如何进入或离开一个车队?万一发生什么意外时该怎么办?

车群的构想在实验室中运作良好,可是难以想象它能用于公路上。车队的构想则可行性比较高。我可以想象公路上划出特定的专供车队使用的车道。在进入专用车道之前,车辆要先经过检查,确定无线通讯系统和其他的控制系统都正常运作。车队模式可以增加交通流量、减少塞车,同时节省燃料。听起来这是个不错的想法。当然啦,如何让车辆安全进入和离开车队,如何确保车辆配备了必要的设备,这些实施起来会相当复杂

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