5G環(huán)境下，自動駕駛技術(shù)迅速發(fā)展，各大科技公司爭相研發(fā)，希望能在這個(gè)新興市場上搶占先機(jī)。然而，看起來像游戲界面的仿真路測給自動駕駛的安全性測驗(yàn)打上了一個(gè)大大的問號。近日，一項(xiàng)研究成果的問世讓自動駕駛仿真系統(tǒng)告別“五毛特效”，極大程度地實(shí)現(xiàn)真實(shí)路況的還原，使自動駕駛技術(shù)的安全性檢測有了更有力的保障。

這項(xiàng)研究成果就是由一名博士生領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)作的論文《AADS: Augmented autonomous driving simulation using data-driven algorithms》(基于數(shù)據(jù)驅(qū)動算法的增強(qiáng)自動駕駛仿真)。該論文登上了美國雜志《科學(xué)》的子刊《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》，來自于南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院的博士生李偉是這篇論文的第一作者與通訊作者。

實(shí)現(xiàn)“刮目相看”的突破 積累比靈感更重要

“事實(shí)上，大多數(shù)科研并不是那種一下拍腦袋就能想到的。”李偉笑著說，“其實(shí)我們是有比較強(qiáng)的積累的。”對于李偉來說，選擇做“自動駕駛仿真技術(shù)”課題的研究，跟自己學(xué)術(shù)生涯的發(fā)展和一直以來的興趣有關(guān)。

通過計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理等技術(shù)能夠獲取、并重建現(xiàn)實(shí)世界，在李偉看來是一件“很棒的事”，也是他一直都很想做的研究方向。因此，平日里他一直在關(guān)注和積累相關(guān)的新技術(shù)。每年人工智能或是計(jì)算機(jī)視覺的頂級會議放出論文，李偉和同學(xué)都會把這些論文過一遍。看看每項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到了什么程度，哪些實(shí)驗(yàn)室的工作比較領(lǐng)先，而他們又把技術(shù)推動到了一個(gè)怎樣的高度。正如李偉所說，和靈感同樣重要的是日積月累的功夫，這些積累是進(jìn)行科學(xué)研究的基石。

在“積累階段”，李偉發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)的圖像合成主要以室內(nèi)為主，而在室外場景街景的方面，市面上卻沒有具體合適的技術(shù)。基于這樣的現(xiàn)狀，李偉腦子里冒出來“把它拓展過去”的想法，有了這樣的思路，李偉和他的團(tuán)隊(duì)隨后開啟了這個(gè)讓國外同行們感嘆“eye-popping”(刮目相看)的課題研究之路。

現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)在呈現(xiàn)真實(shí)的交通流、駕駛員與行人的互動等場景中仍有很多不足，與真實(shí)的環(huán)境存在較大的差異。“我們這個(gè)系統(tǒng)其實(shí)就是在彌補(bǔ)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的差異，現(xiàn)在我們的研究應(yīng)該是最接近真實(shí)的。”李偉解釋到，“當(dāng)下市面上基本就沒有室外場景街景合成的具體的技術(shù)，而我們的研究則針對這一點(diǎn)進(jìn)行了突破。”

研究瓶頸撞上畢業(yè)論文 困難總打不倒堅(jiān)持

談及長達(dá)一年的研究過程和無數(shù)次的試驗(yàn)失敗，李偉表示：“困難有很多，但可能正是因?yàn)槔щy太多了，要說特別深刻的，反而沒有了。”

研究團(tuán)隊(duì)共有14人，其中有7名是來自南航、北大、浙大、港大等高校的在讀博士生。研究板塊主要分為三大塊：合成真實(shí)的圖像、合成真實(shí)的車輛及行人的移動和合成真實(shí)的激光雷達(dá)點(diǎn)云。團(tuán)隊(duì)針對這三個(gè)板塊進(jìn)行了分工，每一板塊都是一個(gè)值得單獨(dú)研究的課題，每一板塊的研究都有各種各樣的困難。

研究中最主要的困難就是如何使用采集的圖像合成真實(shí)的街道背景。研究開始階段，團(tuán)隊(duì)在做背景合成時(shí)發(fā)現(xiàn)效果不是很好。對此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了許多的嘗試，經(jīng)歷了許多的失敗，一步一步做過來，犯了很多次錯(cuò)誤，做了很多的實(shí)驗(yàn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行一次又一次比較分析，輾轉(zhuǎn)數(shù)次得到了相對滿意的結(jié)果。

在研究進(jìn)行到關(guān)鍵時(shí)刻時(shí)，畢業(yè)季也悄然來臨。因?yàn)橥瑫r(shí)要準(zhǔn)備博士大論文，所以時(shí)間上的協(xié)調(diào)成為了李偉的難題。屋漏偏逢連夜雨，項(xiàng)目的研究也在此時(shí)遇到了瓶頸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒有達(dá)到預(yù)期的理想狀態(tài)。另外，實(shí)習(xí)團(tuán)隊(duì)中的同伴因?yàn)楫厴I(yè)等個(gè)人原因退出了研究工作，李偉只好在準(zhǔn)備畢業(yè)論文的同時(shí)，一個(gè)人完成兩個(gè)人的工作量。熬夜，成了李偉的日常。即將博士畢業(yè)的李偉，此時(shí)心里不免感覺到“著急”。他坦言：“老實(shí)說，那時(shí)候我想過放棄。”

“研究中遇到的困難，有時(shí)候要靠自己去克服，但有時(shí)也要有外力的推動。”李偉告訴記者。在百度實(shí)習(xí)時(shí)的導(dǎo)師楊睿剛，以及在南航的導(dǎo)師龔華軍，就是那股堅(jiān)持不懈的外力。據(jù)李偉回憶，好幾次研究進(jìn)行不下去的時(shí)候，是導(dǎo)師楊睿剛的一再堅(jiān)持與細(xì)節(jié)指導(dǎo)讓研究不曾擱淺。

科研熱情源于南航底蘊(yùn) “第一人”致力研究深造

上個(gè)月，李偉順利通過了博士學(xué)位論文答辯，這也意味著他在南航相繼走過了本科、碩士、博士漫長的求學(xué)之路。“南航對我的幫助很大。”李偉說。在本科期間，南航對于學(xué)生科研、科創(chuàng)的重視，激勵(lì)了他參加大學(xué)生挑戰(zhàn)杯的比賽，并在大三獲得了全國一等獎。“我記得同學(xué)們都對挑戰(zhàn)杯特別有熱情，南航的科創(chuàng)氛圍讓我一直對創(chuàng)新和學(xué)術(shù)比較感興趣。”在攻讀博士時(shí)，李偉也將南航的這股“科創(chuàng)”熱情和干勁傳遞給了另一個(gè)團(tuán)隊(duì)，并指導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)獲得了挑戰(zhàn)杯特等獎。

博士期間，赴美國肯塔基大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)兩年的經(jīng)歷也對李偉產(chǎn)生了很大的影響，“南航在學(xué)術(shù)交流方面的重視為我開辟了赴美進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的窗口。”李偉介紹到，在南航校園內(nèi)，經(jīng)常可以看到各種學(xué)習(xí)活動、宣講會的舉辦。一次宣講會上，因?yàn)閷ο嚓P(guān)課題的濃烈興趣，李偉主動聯(lián)系了做報(bào)告的教授，并成功申請到赴美交流的機(jī)會。

不管身在何處，李偉的科研熱情從未改變，“我覺得科研在哪都一樣，不管是在南航、在美國還是在百度，每天都是實(shí)驗(yàn)室，回家，大部分時(shí)候都是看論文，寫程序，調(diào)代碼，去試驗(yàn)，去跟最新的一些算法做比較。”科研在他人眼里雖“枯燥”，李偉卻甘之如飴。

“當(dāng)你在做一個(gè)比較新的課題時(shí)，你會發(fā)現(xiàn)全世界的人都想把研究成果投到最好的期刊或者會議上，然后你們會積極地相互競爭、相互促進(jìn)，你會知道這些團(tuán)隊(duì)最近在做什么，那些團(tuán)隊(duì)又取得怎樣的突破。無論他們在中國、美國或者世界其他地方，他們就像在隔壁實(shí)驗(yàn)室一樣，大家一樣努力科研、簡單交流，我覺得這挺有意思的。”

未來，李偉仍將繼續(xù)深入研究相關(guān)技術(shù)，“我還是打算繼續(xù)深造，攻讀博士后，研究更深入的技術(shù)并努力將其轉(zhuǎn)化為對相關(guān)研究者甚至大眾更有用的產(chǎn)品。”李偉說。