李升波: 為智慧汽車植入 “眼睛”和“大腦”

　　一場暴雨過後，原本進入暑期的清華園中行人寥寥。走進李兆基大樓，循著腳印和聲音便到了汽車工程系。

　　“字體和公式都要統一格式……論文內容沒什麼問題，可不能毀在小細節上。”示意記者就坐後，李升波喝了口水繼續“找茬”，半小時後，學生滿臉興奮地道了別。

　　個頭不高，講話較快但語調平和，尾音中夾雜些許山東口音，工作中自信、篤定且較真。這就是智慧交通學者、清華大學汽車工程系副教授李升波，由於在汽車的自動決策與協同控制方向取得國內外矚目的創新性成果，最近被《科學中國人》雜誌評為2015年度人物傑出青年科學家。

　　科研是發自內心的熱愛

　　翻開李升波的履歷表，你能感到一枚典型性的學霸迎面撲來。1982年出生的李升波，2004年從北京科技大學機械學院本科畢業，以專業第一的成績被保送清華大學汽車工程系碩博連讀。斯坦福大學、密歇根大學、加州大學伯克利分校等國外留學的經歷，讓他學習並積累了完整的汽車技術研發經驗。不到10年，發表高水準學術論文100余篇，頂級SCI期刊論文50余篇，申請發明專利20多項，獲得國家技術發明二等獎1項。

　　李升波對車本身“不太感冒”，到現在仍然認不全車標，但卻喜歡琢磨汽車技術。對常人來説枯燥乏味的科學研究，他卻是發自心底的熱愛。“我喜歡用創新思維的研究來引導技術，安然享受科研之路上的孤獨和反覆。當有成果得到社會認可時，那種怡然自得的樂趣難以名狀。”

　　2007年，李升波去美國斯坦福大學機械學院學習智慧汽車時，問同齡的博士生：“你為什麼攻讀博士？”多數美國朋友的答案是：“因為對這個領域感興趣。”這件事情對他的觸動很大。事實上，李升波之前對科學研究也有一些不切實際的想法，但研究生及留學階段的經歷告訴他，只有真正的興趣才能讓一個人腳踏實地地沉澱、積累。

　　經過多年學習、研究，李升波從開始時面對新的研究題目無從下手，變成了對科研問題的關鍵點有了“靈敏嗅覺”——工作的價值是什麼，哪些部分該重點做，靈感一觸即發。

　　作為一名科研工作者，李升波坦言，以前他也曾是文藝青年，但目前科研佔據大部分時間，基本無暇顧及業餘愛好。學校放假，研究工作也未因為假期而中斷。“任何工作總是越喜歡越投入，越投入越高産，越高産越投入。久而久之，工作也就變成興趣與愛好了，工作和假期的界限也就模糊了。”

　　追隨興趣成功自然會到來

　　國內外數據表明，約80%—90%的交通事故是駕駛員因素所致。李升波告訴記者，人類長期的進化，導致眼睛、大腦和手腳僅適用於步行、跑步等速度，不適合高速行駛的汽車，而汽車的智慧化是解決駕駛員薄弱性的一個必由之路。

　　人開車的時候，通過眼睛、耳朵等感知環境與汽車的狀態，通過大腦判斷當前路況，並決策如何行駛，最終通過手、腳控制汽車前進或轉彎。而所謂智慧汽車，就是像人一樣具備環境認知、自主決策和自動控制能力的汽車。它

　　採用先進的傳感、決策和控制技術，判斷“汽車到底處於一種什麼樣的環境”，決策“要超車還是變道”，進而實現“方向盤、剎車和油門的自動控制”。

　　李升波説，智慧汽車的技術難度要比此前大熱的阿爾法狗高出好幾個數量級。比如，阿爾法狗走一步棋需要幾秒或幾十秒，而且可以犯錯，但智慧汽車要在毫秒之內完成準確無誤的感知、決策和控制，任何錯誤都將導致車毀人亡的重大事故，這對技術的合理性、高效性和可靠性都提出了巨大的挑戰。因此李升波致力於通過智慧化技術應用，讓未來汽車更“聰明”更人性化。

　　如何突破已有的理論框架與技術體系？這是智慧汽車發展的關鍵。正是執著于突破現有框架這一理想，李升波的研究瞄準了智慧汽車領域國際上最困難的兩個問題：“人車之間的輔助駕駛”和“車車之間的協同控制”。“當然，突破現有框架，需要不斷試錯、挑戰思維，不斷發現問題繼而摸索前進。”

　　經過十餘年的積累與完善，李升波在國際上首次提出汽車多目標協調式縱向運動控制的框架及實用化技術，率先開發具備協調三目標的自適應巡航控制演算法，其成果已用於國內外多家企業的汽車駕駛輔助系統，綜合提升車輛跟蹤性能達14%、燃油經濟性達8%。他還進一步提出了智慧汽車的週期型控制理論，將經濟性輔助駕駛技術引入最優設計階段，突破了對智慧汽車節能控制的認識誤區。這一工作首次將經濟性駕駛與智慧汽車有機結合，得到國內外學者的廣泛關注。日本豐田公司評價説：這一技術方案使得高速公路交通的深度節油成為可能。

　　基於上述研究，李升波領銜開發了多款駕駛員輔助系統的感知、決策和控制技術，支撐著三家創業公司的産品革新，突破了國際大公司對我國的核心技術封鎖，取得顯著的經濟和社會效益。

　　在他看來，每個人都能走向成功，只要你追隨興趣，數年來專攻一個方向浸潤其中，成功自然就會到來。

　　不跟風不盲從力求極致

　　值得關注的是，李升波研發的自動適應巡航控制系統在國內外多家整車企業上實現了産業化。該系統具備了早期的無人駕駛功能，駕駛員無需踩油門和剎車，要做的只是握好方向盤。

　　智慧汽車最終階段是無人駕駛。李升波直言不諱地説：“與一般的駕駛員輔助系統相比，無人駕駛汽車的研發更具挑戰性，大量使用資訊融合、機器學習、人工智慧、路徑搜索、自動控制等先進技術，龐雜程度是很多産品難以企及的。”

　　雖然谷歌、特斯拉等公司紛紛把目光瞄準了無人駕駛。但是李升波卻對此很謹慎，他指出：“無人駕駛汽車目前非常熱門，但感知、決策和控制技術仍然不夠成熟，大規模上路測試不應過於著急。”凡事力求盡善盡美的他在各種場合都曾強調：“即使達到99.9％的準確判斷，但最後的0.1％不足很可能讓智慧汽車事故頻發。”

　　除了追求無人駕駛技術上的極致，李升波更希望無人駕駛汽車早日“開”進市場，而不是淪為一件高成本玩具。

　　他指出，智慧汽車對於複雜道路環境的決策能力的不足，極限工況自動控制性能的欠缺，行駛環境面臨雨雪路面、泥濘道路等的挑戰，包括智慧汽車對道路交通的影響等，這些都將制約無人駕駛汽車的市場化前景。“智慧汽車的道路行駛，一定不是孤立的，必然與其他車輛構成一個複雜的網路化車群。單一孤立的無人駕駛汽車只能是一件高成本玩具，對道路交通的總體益處不大。”李升波認為，只有具備與其他車輛協同行駛能力的智慧汽車，才具備進一步自我演化的空間，才能被市場廣泛接受。

　　希望下一個10年中，執著、自信且追求完美的李升波，能突破智慧汽車的現有研究框架和瓶頸，讓無人駕駛更安全更可靠也更加懂你。

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