如何让自动驾驶汽车更智能、更大胆
在美国国防部750万美元的资助下，波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员领导一个国际团队，为自动导航车辆开发生物控制系统
作者Kat J. McAlpine，最初发表于 但是今天 4/17/2019
Yannis Paschalidis说，可以在任何城市行驶的自动驾驶汽车已经出现在我们的公共道路上，但在越野道路上行驶仍然是一个挑战。
Paschalidis是工程学院生物医学、系统、电气和计算机工程教授，他利用数据科学和机器学习开发新的软件算法和控制系统，他说：“这些车辆是为非常结构化的环境而设计的，在道路和车道上。”“它们只能识别少数几种不同类型的物体。”
帕斯查里迪斯对自动驾驶汽车有一个愿景，即把它们从郊区通勤的平凡世界带到全球最具活力（有时也是最恶劣）的地方。他说：“我们感兴趣的是开发基本原理，这些原理可以应用于能够在地面、水下和空中进行自我导航的自动驾驶汽车。”
为了实现这一目标，美国国防部已经为帕斯查里迪斯提供了750万美元的多学科大学澳门威尼斯人注册网站研究计划（MURI）资金，用于与波士顿大学、麻省理工学院和澳大利亚澳门威尼斯人注册网站研究型大学的其他科学家合作。
“我们的团队横跨两个大陆，汇集了神经科学领域的一些杰出专家——重点是定位、地图绘制和导航功能——以及机器人、计算机视觉、控制系统和算法方面的专家，”该团队的首席澳门威尼斯人注册网站研究员帕斯查里迪斯说。“我们将从本质上利用神经科学的见解来更好地组织和控制工程系统。”
他们的目标?澳门威尼斯人注册网站研究生物的大脑——即蚂蚁、动物和人类——如何处理他们的空间环境，以获得有意义的导航信息。国际澳门威尼斯人注册网站研究小组称他们的努力为“神经自主计划”。
“我们将在这个MURI下进行的澳门威尼斯人注册网站研究集中在那里最有趣的控制系统——大脑及其在身体中神经感觉和神经肌肉系统的协调，”联合首席澳门威尼斯人注册网站研究员约翰·贝利奥尔说，他是英国工程学院机械、系统、电子和计算机工程的杰出教授。
澳大利亚合作者，特别是麦考瑞大学昆虫导航专家肯·程，将从蚂蚁利用视觉线索四处移动的方式中获得洞察力。在美国，波士顿大学的合作者将带领澳门威尼斯人注册网站研究小组澳门威尼斯人注册网站研究动物和人类的空间导航。
“这个项目为理解认知提供了一些重大理论突破的潜力，”联合首席澳门威尼斯人注册网站研究员迈克尔·哈塞尔莫（Michael Hasselmo）说，他是波士顿大学系统神经科学中心主任，也是艺术与科学学院心理与脑科学教授。
哈塞尔莫将领导澳门威尼斯人注册网站研究小组调查啮齿动物如何在环境中导航。他说，虽然这个项目的重点是导航，但该团队计划开发的算法元素最终可能会应用于“广泛的不同类型的智能行为”。
波士顿大学认知神经成像中心主任、联合首席澳门威尼斯人注册网站研究员尚塔尔·斯特恩（Chantal Stern）表示，为了开发这种算法，该团队将专注于当前自动驾驶汽车技术与生物有机体之间的三大导航能力差距。斯特恩将带领团队成员使用功能性核磁共振成像（functional MRI）来澳门威尼斯人注册网站研究人类如何形成环境地图，并探测周围环境的变化元素。
斯特恩说：“直接来自机器人的一个例子是闭环问题。”“当你绕着房子转一圈，然后回到厨房时，你知道你又回到了厨房；你已经映射了你的环境，并认识到你已经回到了你以前所在的位置。在机器人技术中，这对自主系统来说是个难题。自动系统将继续绘制它返回的位置，就像Roomba真空吸尘器在返回到相同位置时保持清洁相同的位置一样。”
在军事澳门威尼斯人注册行动中，拥有一辆完全自动驾驶的汽车可以准确地绘制一片土地或水域的地图，这可能是一项有用的应用，它可以在没有人工帮助的情况下绘制外国景观，也不会危及任何人的生命。
“如果你想（使用自动驾驶汽车）绘制一个地区的精确地图，那么你就不希望（车辆）每次（返回）同一个地方时都覆盖地图，”中国科学院心理与脑科学教授斯特恩表示。
她的团队还将澳门威尼斯人注册网站研究人类在导航环境时如何决定哪些是有价值的信息，哪些是视觉混乱。
“你如何确定什么是地标？”例如，我们可以使用Citgo标志作为地标，但我们不会告诉人们在UPS卡车处右转，”斯特恩说。“UPS卡车不是一个有用的导航地标。”换句话说，因为它不是环境的稳定部分，UPS卡车只是视觉上的混乱。
该团队将调查的最后一个问题是我们如何预测环境的动态变化。
斯特恩说：“当你开车在街上看到一个孩子、一只狗或骑自行车的人站在路边时，你已经在想他们可能会过马路，你会为他们的移动做好准备。”“但是你知道邮筒是不会动的。大脑是如何做到的呢？你怎么理解这个预言？”
麻省理工学院海洋机器人小组负责人、联合首席澳门威尼斯人注册网站研究员约翰·伦纳德（John Leonard）表示，他期待着利用深度学习和目标检测方面的最新进展。
伦纳德说：“从生物学启发的模型和生物学衍生的模型中获得最好的结果，并将它们与真实的机器人实验相结合，这是非常令人兴奋的。”“这项澳门威尼斯人注册网站研究的潜在影响令人敬畏。记忆的形成与动物或人类如何知道自己的位置有关，这一事实也许有一天会带来更好的见解，最终可能会带来更好的记忆疗法。”
Paschalidis是“神经自治项目”的团队负责人，他预测，团队面临的最大挑战是不可能读取动物和人类用来导航的“代码”。
“我们必须从我们所做的观察中推断出代码，”他说。“第二个挑战将是将这些观察结果转化为（针对自动驾驶汽车的）具体、详细的控制政策。”
这个来自美国的团队还包括中科院计算机科学教授Margrit Betke、机械工程和系统工程助理教授Roberto Tron以及麻省理工学院的航空航天学教授Nicholas Roy。
可以通过katjmcal@bu.eu与Kat J. McAlpine联系。