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人機交互包括自動駕駛、電池管理、性能升級等核心系統的升級

2021-05-26 11:31:14

上海車展前夕的阿爾法極狐之夜活動上,華為“Hi自動駕駛系統”迎來首秀。搭載華為Hi自動駕駛系統的北汽“極狐阿爾法S”汽車正式亮相,雙方將打造“全球自動駕駛新標桿”。

之所以廣受關注,是因為華為的Hi自動駕駛系統為人們呈現了自動駕駛范疇中“智能座艙”的現實場景。在該系統中,華為提供了包括計算與通信架構、智能座艙、智能駕駛、智能網聯以及激光雷達等在內的智能化部件整合服務。

而今年開年至今,車市最大的動作莫過于蘋果、華為、小米等手機廠商入局跨界造車。

又一個智能終端

“智能手機和智能汽車將是我們生活中不可或缺的‘伙伴’。但相較而言,汽車沒有手機對人更有‘黏力’。”同濟大學汽車安全技術研究所所長朱西產表示,手機廠商入局造車,最大的優(yōu)勢是其商業(yè)模式,可以快速響應用戶的需求,推動智能汽車快速更新迭代,“這一點傳統車企是有所欠缺的”。

有分析指出,未來汽車發(fā)展在硬件層面幾乎沒有門檻,大家都在主打軟件+硬件的造車模式,而這恰好是手機廠商所熟悉的領域。例如,特斯拉更像是一款“智能機”,空中下載技術使汽車實現了日常的升級與更新,包括自動駕駛、電池管理、性能升級等核心系統的升級,這一點與智能手機非常相似。

“在新一代座艙產品配置中,整車廠基于用戶體驗,注重車內人機交互的優(yōu)化與創(chuàng)新。”朱西產表示,當前許多汽車采用具備品牌特征的車機系統、大尺寸液晶屏幕、普及觸控與語音交互功能等,使得汽車的駕駛室變得越來越智能,為駕駛人員提供多樣化、人性化的服務。

把汽車駕駛室升級成智能座艙,讓人與汽車實現“交流互動”,是許多汽車創(chuàng)業(yè)者的夢想,也是汽車發(fā)展的重要趨勢。“汽車從一個運載工具,正逐漸發(fā)展為包含個人空間、公共空間和社交空間的設計對象。”湖南大學人機工程與交互體驗實驗室主任譚浩表示。

別克汽車近年來推出的新款車型上預裝的ibuck系統,是人與汽車交流互動的平臺。在這個平臺上,可以通過語音或者觸摸液晶屏幕等方式,實現音樂播放、導航、報警、救援等功能。

類似的還有寶馬汽車的iDrive模塊。寶馬部分車型的中央控制面板上集成了iDrive模塊,有7個快捷按鈕以及一個可以撥動、按壓及旋轉的操控桿,配有手寫輸入、觸控主動反饋等汽車智能化、電子化的技術,使操作便捷又兼顧行車安全。

“隨著汽車向電動化、智能化、網聯化、共享化的‘新四化’方向發(fā)展,可以預見的是,未來的汽車在智能化方面將不斷升級迭代,成為人們又一個智能終端。”國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心主任原誠寅表示。

人機交互技術大顯身手

智能座艙的升級迭代,得益于語音、手勢等人機交互技術的發(fā)展。“人機交互系統讓人與車之間的‘交流’得以實現,車主可通過該系統,輕松獲取車輛狀態(tài)信息、路況信息,自由使用定速巡航設置、藍牙免提設置、空調及音響設置等。”朱西產說。

“人機交互系統作為信息化技術發(fā)展的產物,是未來汽車技術的一個發(fā)展方向。”原誠寅指出,現代汽車承載的不僅是運輸功能,還有人們更多的需求,所以我們把汽車打造成了一個“多面手”。無論是日常駕駛、信息的獲取,還是強大的娛樂功能的使用等,它都在慢慢改變著我們的生活方式。

語音交互是目前汽車最普遍的人機交互方式。“語音交互是指通過語音與機器完成一系列輸入和輸出、進行信息交換,最終達成用戶目標的人機交互方式。”科大訊飛公司工程師汪辰琪介紹。

汽車的交互系統中,通過語音可以進行音樂播放、天氣查詢、開啟導航等娛樂與信息層面的操作,此外還可以調節(jié)車內環(huán)境,如空調開啟與關閉、空調風速調整等,甚至涉及到部分機械功能,如打開與關閉天窗、打開與關閉車窗等。

由上汽公司和阿里公司合作推出的斑馬系統,就是基于語音交互技術開發(fā)的智能互聯開放平臺。該系統可支持對話模式,并具有人聲干擾消除功能,可識別不同用戶需求,例如主副駕駛兩個位置的用戶,誰喚醒了語音功能,系統就會自動識別,確保由誰來使用語音控制功能,不會受到別人影響。

斑馬系統還具有自然語言交互與智能學習能力。若用戶多次跟同一臺車的斑馬系統交流后,機器的識別和反應速度會逐步提升,甚至開始能夠聽懂個別帶方言的句子。

與語音交互的快速發(fā)展相比,手勢交互尚需要解決駕駛場景適用性問題。譚浩表示,作為一種自然的交互方式,手勢交互可以讓用戶脫離實體設備的束縛,為用戶提供更大范圍、模糊操作的交互方式,能夠有效減少駕駛員分心情況的發(fā)生。

“在仍需要駕駛員控制汽車的時代,手勢交互將是未來汽車人機交互重要的備用技術。”譚浩表示,目前,手勢交互雖然在實驗室環(huán)境中可以達到90%以上的正確識別率,但是在實際駕駛場景的成功率不高,難以達到量產應用的水平。

應用創(chuàng)新帶來更多可能

原誠寅認為,隨著互聯網、大數據和人工智能等先進技術在交通運輸領域的應用與發(fā)展,汽車的內部空間、人機界面、操作方式和交互過程正在發(fā)生革命性的變化。

“每一種技術都是人類身體和感官的一種延伸,并超越了人類的身體和心理的限制。”譚浩表示,智能與網絡技術背景下的人車交互,包含了人類移動情境下的一種身體超越,其未來具有巨大的潛力;這種技術延伸,為人們提供了一種將先進技術與人類生活結合的可能。

在題為《智能汽車人機交互發(fā)展趨勢研究》的論文中,譚浩分析了未來智能汽車人機交互潛在的創(chuàng)新突破和可期待性場景。

“無處不在的顯示”,是未來智能汽車人機交互的重要基礎。“智能汽車系統本身數據、車內外信息交互數據及用戶狀態(tài)數據快速增長,使得顯示信息的數量快速上升。”譚浩表示,目前,娛樂、資訊、社交等訊息大量進入了汽車內部,車內需要顯示的信息已遠遠超過了駕駛本身的信息,顯示信息的維度也呈現出復雜化的趨勢。

譚浩由此預判,未來智能汽車的顯示將不再局限于傳統的儀表板、中控臺和后視鏡等區(qū)域,任何物理設備和環(huán)境都有可能被嵌入顯示裝置,成為信息顯示的媒介。

“多通道融合交互”,是將人的多個感官通道如視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺、軀體感覺等融合在一起,與產品或系統產生交互行為,使得人們可以全方位、立體、綜合地感知、操作和體驗產品。

“在智能汽車上,多通道融合交互的應用已經成為其重要特征,成為超越視覺體驗、創(chuàng)造全方位駕乘體驗的重要因素。多通道的融合,可以降低駕駛員的認知負荷,提高駕駛的安全性。”譚浩表示,隨著自然語音、傳感識別、機器感官增強和情感計算等技術的發(fā)展,多通道融合交互有望成為可能。

個性化、定制化是智能汽車發(fā)展的重要趨勢之一,而這有賴于“生物識別技術”的突破。在智能汽車時代,如果汽車共享成為現實的話,大多數用戶將不是擁有汽車而是使用出行服務,生物識別成為智能汽車走向共享化的關鍵。

將線上用戶行為大數據和線下生物識別的信息加以整合,可以構建線上線下無縫連接的個性化體驗。例如,百度、華為和騰訊合作推出的威馬EX5,可以通過人臉識別技術,輸入專屬于用戶的威馬賬號。再根據威馬賬號記錄的用戶日常使用數據,包括導航路線、空調溫度等,從車內環(huán)境設置到出行路線規(guī)劃,滿足用戶的個性化需求。

在個人身份識別的基礎上,結合生理、心理感知技術,可以實現智能汽車對人的生理、心理狀態(tài)的實時監(jiān)控,從而實現智能汽車人機交互界面的實時個性化。例如,通過對駕駛員眼瞼的監(jiān)測,可以判斷駕駛員的疲勞狀態(tài),保持用戶的安全狀態(tài)。

譚浩表示,未來的智能汽車將能夠“理解和思考”,并在此基礎上,實現“智能情感交互”。在高級自動駕駛時代,智能汽車不只是回應人們指令的工具,還應該和用戶進行交流協作。“能理解,會思考”的能力,使智能汽車能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜工作,從而解決“碰到人和狗汽車會撞誰”的問題。

“卡脖子”技術有待突破

“智能汽車人機交互的實現,目前許多是軟件層面的,在更多硬件層面的創(chuàng)新上,還要走很長的路。”朱西產說。

首先就是汽車芯片。朱西產表示,當前面臨的汽車芯片缺貨窘境,再次警示要加大“卡脖子”技術突破,打造自主可控的產業(yè)鏈。

“汽車電子包括車身控制、底盤控制、智能駕駛、安全系統等,以及人機交互功能,均需要通過芯片來實現。”原誠寅也指出,汽車芯片是汽車電子產業(yè)鏈的基礎。

原誠寅表示,由于汽車面臨的環(huán)境復雜多樣,因此要求車規(guī)芯片具備“高安全性、高可靠性、高適應性、高穩(wěn)定性”等特征,能滿足耐高溫變動、抗震動等要求,適應在世界各地最極端的氣候和地理環(huán)境條件下持續(xù)工作,甚至要求零缺陷。

例如,手機類消費級芯片要求適應的溫度范圍一般在0~40℃,工業(yè)級芯片工作溫度在-10~70℃,而車規(guī)芯片的工作溫度則要求在-55~175℃。在使用壽命方面,車規(guī)級芯片需要達到15~20年。同時,車規(guī)芯片還要求具有高性價比,以適應汽車成本控制需求。

此外,汽車關鍵技術驗證平臺缺失,也是我國汽車工業(yè)面臨的困境之一。“如果創(chuàng)新型企業(yè)研發(fā)出了眾多人機交互系統,卻找不到驗證平臺去驗證這些系統的可行性、安全性,也是枉然。”原誠寅說。

事實上,華為Hi自動駕駛系統之所以能在北汽極狐阿爾法車型上實現落地,很大程度得益于極狐阿爾法車型的可擴展性或兼容性。

2020年11月,北汽就曾與國家新能源汽車技術創(chuàng)新中心簽署協議,雙方依托極狐阿爾法車型打造關鍵技術開源驗證平臺,為車規(guī)芯片、智能座艙等技術的上車應用提供驗證服務。

譚浩表示,對未來智能汽車人機交互發(fā)展和設計趨勢的研究,能夠為當前和未來的智能汽車人機交互設計帶來啟發(fā),“支持未來智能汽車的設計、研究與開發(fā),為智能汽車時代人類更美好的未來作出貢獻”。

標簽: 人機交互

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