十年了，斯坦福和CMU的這場對決，開啟了無人車時代

若朴 發自 凹非寺

量子位 出品 | 公眾號 QbitAI

2007年11月3日，美國西海岸南加州喬治空軍基地。

荒漠之中一場大賽拉開帷幕。

競爭主要在兩大高手團隊之間展開，這場賽事，這次對決，這些參與其中的人，將在十年之後乃至更久遠的未來，在這個世界留下深遠的影響。

Grand Challenge

美國國防部旗下，有一家享有盛譽的研究機構：DARPA，全稱「國防高級研究計劃局」。這家機構帶給世界的發明包括：互聯網、手持電子設備、AI等等。

也包括無人車。

2002年，為了加速軍事領域的自動駕駛技術發展，美國國會授權DARPA組織一場大型挑戰賽。並提供100萬美元作為獎金。這個大賽背後的最終目標，是想2015年前讓美軍三分之一的地面軍事車輛實現自動駕駛。

首屆DARPA Grand Challenge挑戰賽在兩年後的2004年3月舉行，地點設置在美國的莫哈韋沙漠之中，比賽路線總長240公里，從加州的Barstow一直往內華達州開。

△ Grand Challenge賽場

共有21支隊伍獲得參賽資格。正式比賽前，所有隊伍都要通過一個小測試：一英里（1.6公里）的障礙賽道。結果有點慘：只有7支隊伍順利過關，另有8支隊伍勉強算過關。總共15支隊伍入圍正賽階段。

更慘的在後面。正式比賽階段，一開始就有兩輛車退賽，還有一輛車剛出發就翻車。本來預計10個小時的賽程，剛剛過去3個小時，賽場上就只剩下4輛無人車。而且麻煩不斷：剎車、斷軸、導航失靈……

所有的參賽無人車都遇到了嚴重的問題。

沒有團隊獲獎。

儘管有至少兩年的準備期，沒有一支參賽隊完成比賽。成績最好的是卡內基梅隆大學（CMU）無人車，最終行駛了11公里，不到全程的5%。感知路障，準確導航成為當時無人車面臨的兩個最大障礙。

這個結果連差強人意都稱不上，但毫無疑問點燃了無人車的星星之火。DARPA決定第二年繼續舉辦大賽，並且把頭等獎金提高到200萬美元。

將遇良才

2005年，大賽和一些團隊捲土重來。

當年10月8日早晨6:40，23支入圍團隊展開角逐。賽前兩個小時，每個團隊獲得一份標有GPS坐標的路線文檔，每72米設置了一個路線點，困難路段會更密集。一些團隊使用了更精確的地圖，並進行了速度設置。

一旦比賽開始，無人車就不能以任何方式與人類接觸。參賽車輛交錯出發，以最終的總完賽時間排定次序。這屆團隊的水平全面提升，雖然有18支隊伍沒有開到終點，但只有一家比去年的最佳成績差。5輛無人車完成全程212公里的比賽。

△ 特龍（左）& 惠特克（右）

也是從這次比賽開始，斯坦福大學和CMU之間的對決，成為整個比賽的核心。斯坦福的隊長是是特龍（Sebastian Thrun），時任斯坦福AI實驗室主任，之前是CMU的老師，和CMU隊長惠特克（Red Whittaker）也是前同事。

最終，斯坦福無人車用時6小時54分跑完全程，拔得頭籌。CMU的兩輛無人車分別以7小時05分、7小時14分的成績，拿下第二、第三的位置。

△ 斯坦福的Stanley

斯坦福的無人車，基礎架構是一輛大眾ERL實驗室提供的歐標柴油途銳，它還有個名字：Stanley。之所以選擇途銳，也是看上了這輛SUV的線控系統。

Stanley車頂安裝了五個德國Sick AG出品的LiDAR激光雷達感測器，用來構建周圍環境的三維圖，用以配合GPS系統。這輛無人車還使用了陀螺儀和加速計來監控行進方向。

另外還有攝像頭提供的視覺感測數據，主要用於探測超過激光雷達探測範圍（80米）的行駛條件，以保證無人車有足夠的加速空間。斯坦福還在車輪里安裝了感測器，用於在信號丟失時（例如穿越隧道）推斷無人車的行駛狀況。

為了處理這些數據並作出決策，Stanley搭載了六台基於1.6GHz主頻英特爾Pentium M處理器的低功耗電腦，運行著不同版本的Linux操作系統。用於處理這些數據的軟體，總計寫了有10萬行。

Stanley使用了基於機器學習的障礙物檢測方法，大大減少了錯誤的發生。而LiDAR和視覺系統的融合，是斯坦福無人車獲勝的關鍵因素之一：能在普通路面更放心的加速。

CMU的兩輛無人車，一輛是基於軍用悍馬Humvee的「沙暴（Sandstorm）」，加裝了6個固定激光雷達，一個旋轉激光雷達，以及短距和長距雷達。

另一輛是基於悍馬H1的「H1ghlander」，也使用了激光雷達測距儀、旋轉激光雷達、GPS和慣性導航系統。

成王敗寇。

Urban Challenge

風水輪流。

但CMU再次與斯坦福在無人車擂台上交手，要等到兩年之後。也就是我們開頭提到的2007年，第三屆DARPA無人車大賽上演。

這次大賽也被稱為Urban Challenge，即城市挑戰賽。

△ 2007年參加Urban Challenge的CMU紅隊

換句話說，這次在喬治空軍基地舉行的大賽，不僅是沙漠之中的狂奔，還會在城市道路一較高低。實際上，整個比賽包含96公里的城市路段。而且所有參賽的無人車，都要遵守全部的交通安全法規。其他要求還包括：

• 參賽車輛必須有在冊的安全記錄
• 車輛需要完全自主行駛，僅可以使用感測器獲取的信號
• DARPA在賽前24小時提供路線圖
• 無人車最多只能「停車觀望」10秒鐘
• 無人車需要能在雨、霧天氣以及屏蔽GPS信號的狀態下行駛
• 無人車不能與任何物體發生碰撞
• 無人車必須能在停車場里運行，可以完成掉頭

這次的比賽意義重大而且特別，因為無人車需要根據路面上其他車輛的情況，實時作出智能決策。這種要求，也將無人車的應用場景向前推動一大步。

△ 賽前檢修

這次贏下200萬美元頭獎的是CMU團隊，斯坦福團隊獲得第二。CMU的無人車「Boss」以4小時10分完賽，平均時速22.5公里/小時；斯坦福的無人車「Junior」以4小時29分完賽，平均時速22公里/小時。

Boss基於一輛通用雪佛蘭Tahoe，周身配備了十幾個感測器，包括激光雷達、攝像頭和雷達。所有這些感測數據，被CMU的無人車用來感知、規劃和決策，這背後還有一套超過50萬行的代碼。在種種技術的支持下，Boss能做到：

• 行駛遵守交通規則
• 在長距離上探測和追蹤其他車輛
• 在停車場尋找車位並停車入位
• 在路口遵守優先通過規則
• 與前車保持安全距離
• 對路面動態做出反應：例如路面封閉或者有車拋錨

△ CMU無人車獲勝歷程

而斯坦福這次參賽的Junior基於一輛柴油大眾帕薩特旅行版。這輛車使用了Applanix POS LV 420導航系統進行位置、方位、速度等狀態的估計。另外車身上還配備了Velodyne的激光雷達、IBEO Alasca XT感測器等。

△ 第二名到達終點的Stanford Racing

老友重聚

十年過去了。

△ 十年後在CMU展出的BOSS

上周末，BOSS、Sandstorm、H1ghlander都被從CMU的倉庫里拖出來擦洗乾淨，等著當年Urban Challenge奪冠的隊友們回來團聚。

CMU計算機學院院長Andrew Moore把視線從窗外的BOSS上收回來，看著滿滿一屋子自動駕駛精英中的精英。他們從全國各地回到學校，聚在一起慶祝DARPA Urban Challenge奪冠十周年。

其中有些人，他已經好些年沒見過了。

不少離開學校投身工業界的，現在已經是自動駕駛公司的領導者。比如Argo AI的Bryan Salesky，比如創立Aurora Innovation的Urmson。

十年前的Urban Challenge把這些已經散落在全國各地的軟體工程師、機器人專家、計算機科學家聯繫起來，帶回CMU一起過周末。

他們之間，已經從隊友變成了對手。

隊伍的總負責人惠特克談起這次勝利時，說它對於無人車行業來說是「變革性的」，燃起了創新的火焰。

「能做這樣的事，真是莫大的榮幸。」他回想起那些年的歷程，爽朗地大笑起來。

英雄榜：斯坦福

2007年這次大賽也成了絕唱。

下次的DARPA挑戰賽要等到五年之後的2012年才再次啟幕。而且大賽的主題已經變成機器人挑戰賽，無人車和自動駕駛已經與這項賽事無關。因為這時，無人車已經走出學校，成為科技巨頭押注的新方向。

當年率隊參賽的老師們，也換了競技場展開新的比拼。

先看斯坦福這邊。雖然特龍擔任總負責人的斯坦福車隊，在2007年惜敗於CMU車隊，但是特龍還是被Google的兩位創始人盯上，最終成為「Google無人車之父」。不過最初，就連特龍自己也不相信無人車真的能在加州的路面上跑起來。

同隊的軟體負責人Michael Montemerlo（畢業於CMU），後來也成為Google無人車團隊成員；而車輛負責人Burkhard Huhnke，現在是大眾美國公司的副總裁。

部分其他成員現狀：

Dmitri Dolgov：加入Google無人車團隊，現任Waymo副總裁

Dirk Haehnel：Google高級工程師

Scott Ettinger：Waymo研究員

Gabe Hoffmann、Julien Marcil：蘋果公司工程師

Anthony Levandowski：從Google離職後創立了無人卡車公司Otto，後被Uber天價收購，最後卻被Google緊追不放、官司不斷。

Jesse Levinson：參與創立了自動駕駛公司Zoox，並出任CTO

Hendrik Dahlkamp：創立主營AI助手的Lighthouse AI公司並出任CTO

David Stavens：參與創立Udacity，並出任首任CEO

Anna Petrovskaya：創立VR公司Eonite Perception

Jan Becker：一度加盟賈躍亭的法樂第未來，現在創業中

英雄榜：CMU

從上面的總結情況也可以看出，2007年的賽事後，特龍就領著一批斯坦福車隊成員，加盟Google開始搞無人車。不過後來有人陸續離職，而CMU團隊來了。

量子位也追蹤了一下後來CMU獲勝團隊的去向。

2007年CMU奪冠車隊的總負責人是Red Whittaker，所以CMU團隊也叫「紅（Red）隊」。他是機器人領域的先驅、被譽為場地機器人之父。他現在擔任Astrobotic公司CEO，這家公司的月球車曾經贏得Google登月競賽。

CMU團隊的技術負責人是烏爾姆森（Chris Urmson），特龍離職後，烏爾姆森一度接管Google無人車團隊以及擔任CTO。去年12月，烏爾姆森離職創立自動駕駛公司Aurora。今年10月，Aurora被波音公司收購。

部分其他成員現狀：

Tony Stentz：Uber ATC工程主管

Joshua Anhalt：Uber無人車工程師

Hong S. Bae：法樂第未來ADAS和自動駕駛總監

Drew Bagnell：Aurora CTO

Chistropher Baker、Bob Bittner留在CMU的國家機器人工程中心（NREC）

Michael Darms：戴姆勒集團高級經理

Dave Ferguson：曾任Google計算機視覺和機器學習負責人，首席工程師。2016年8月離職創立自動駕駛公司Nuro。

Martial Hebert後來出任CMU機器人研究所所長，Tom Howard、David Kohanbash、Maxim Likhachev等也都在這個研究所供職。

Bakhtiar Litkouhi：通用汽車自動駕駛經理，Technical Fellow

Jim Nickolaou：通用主動安全和自動駕駛負責人

Bryan Salesky：曾任Google無人車硬體主管，2017年初離職創立自動駕駛公司Argo AI，後來這家公司被福特收購。

Ed Schlesinger：約翰霍普金斯大學 懷廷工程學院院長

YoungWoo Seo：馬斯克旗下Hyperloop One自動駕駛高級總監

Shuqing Zeng：通用汽車研究員

Wende Zhang：通用汽車專家

— 完 —

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