中国工程院院士国家智能网联汽车创新中心首席科学家李克强:发展车路云融合的智能网联汽车

  中国工程院院士国家智能网联汽车创新中心首席科学家李克强:发展车路云融合的智能网联汽车

  ◇车路云融合的智能网联汽车是突破国外单车智能瓶颈的全新发展路径,是智能网联汽车发展的中国方案

  ◇重点推动各地在基础平台、技术架构、标准体系方面的统一,降低不同车型在不同城市网联环境下的适配难度,逐步构建起全国协同统一的车路云融合的智能网联汽车发展体系

  ◇打破“烟囱”,致力互联,建立“分层解耦,跨域共用”的全国统一云控基础平台,这是智能网联汽车产业实现大发展的必然要求和关键环节

  2021年10月19日,无人驾驶测试车辆(右一)在北京市亦庄一处测试路段行驶 彭子洋摄 / 本刊

  2020年9月,北京市以北京经济技术开发区为核心,正式启动建设全球首个网联云控式高级别自动驾驶示范区。目前,在北京经开区60平方公里范围内,已经实现332个数字化智能路口基础设施全覆盖,为高级别自动驾驶测试车辆和网联化量产车辆提供车路云一体化技术研发与功能验证场景。

  近期,北京市智能网联汽车政策先行区为企业颁发了我国首批主驾无人的无人化示范应用道路测试通知书以及先行区智能网联客运巴士道路测试号牌,这标志着国内自动驾驶领域从测试示范迈入商业化试点探索新阶段。

  北京经开区自动驾驶示范区走出一条具有中国特色的智能网联汽车车路云一体化融合之路。中国工程院院士、国家智能网联汽车创新中心首席科学家、清华大学车辆与运载学院李克强教授和他的团队,是这一方案的设计者和推动者。

  近日李克强院士接受《瞭望》新闻周刊记者专访,畅谈智能网联汽车时代中国汽车和交通产业面临的挑战、创新、机遇和中国方案。他认为,智能网联汽车作为本轮科技革命的重要载体,已成为全球汽车产业转型升级的战略方向,推动着汽车产业形态、能源消费结构、交通出行模式和社会运行方式的深刻变化。智能网联汽车的中国方案是由消费互联网向产业互联网转换的典型代表,是实现我国汽车产业换道超车的关键选择。

  《瞭望》:你率先提出智能化和网联化融合的智能网联汽车概念。如何准确理解车路云一体化融合智能网联汽车方案,我国智能网联汽车产业发展势头如何?

  李克强:智能网联汽车,顾名思义,智能,指的是在车上搭载新型传感、控制等装置,并运用人工智能技术,更好地完成行驶感知、决策和控制任务,实现部分或完全替代人的驾驶;网联,基于移动通信技术,使车辆不再只是孤立的交通运输工具,而是数据传输的终端,从而让信息在车与车之间、车与外界环境之间动态交互;汽车,则是汇聚智能网联技术的移动终端复杂结构平台。

  智能网联汽车已经脱离了原来传统汽车的限制,成为集汽车和其他交通参与者、道路设施、通信设备以及云端大数据平台为一体的信息物理系统。通过网联协同,可以降低对单车感知和计算的需求,也可以解决单车智能对交通环境信息利用的广度和深度局限问题。汽车作为网络互联的移动节点,还将带动智慧道路、信息通信、信息安全等协同发展,有力促进汽车与智能交通融合。

  2021年,我国乘用车新车市场中具备L2级智能驾驶功能的车型销售476.6万辆,渗透率达到23.5%,同比增长57.2%。同时,自主传统和新势力车企加强智能化技术应用,在L2级辅助驾驶基础上拓展功能配置和应用场景。覆盖高速/快速路、城市道路等场景的自动驾驶功能开始在量产车上集中搭载。

  未来,L3及以上等级量产型智能网联汽车将逐步有序进入市场。交通运输行业旺盛的出行需求和人民群众多元化、个性化的消费需求,为智能网联汽车发展提供了广阔的市场空间。

  李克强:目前国外已经形成两条智能汽车发展路径,一是以车辆为核心的单车智能发展路径,二是依托移动通信技术推进的网联化发展路径。近年来,随着技术产业发展,各国也都开始探索智能化网联化融合的发展路径。

  与发展单车智能的技术路径相比,我们提出的发展智能网联汽车,不仅是发展汽车本身,而是协同发展由智能网联汽车、路侧基础设施、云控平台、通信网等共同组成的复杂信息物理系统。发展车路云融合的智能网联汽车,并不会增加单车智能的成本及技术实现难度,还可兼容现有的单车智能方案,即整个系统可根据外部情况和使用条件,将车路云融合智能模式降维至单车智能模式。

  我们提出的车路云融合的智能网联汽车发展路线,以汽车产业作为创新发展的平台载体,融合我国在新能源、计算机、通信、互联网等领域的特色优势,这有利于加快制造强国、交通强国、网络强国、数字中国建设,增强新时代国家的综合实力。

  李克强:智能网联汽车的发展,需要统筹智能网联汽车、移动无线通信、智能化道路、交通信息网络、大数据管理平台、信息安全等协同发展,是一项复杂的系统工程。

  汽车产业链复杂,未来智能网联汽车产业将通过多方协同创新,共同打造出全新的智能化移动交通工具,并在智慧城市大环境里有效地运营,从而推动智能网联汽车融合发展。通过智能网联汽车与各产业之间有机的、深入的融合,可有力带动我国科技创新和产业发展。智能网联汽车落地后的商业模式丰富,将深刻地改变人类的生活方式,也有利于带动未来城市实现转型发展。

  我国是全球最大的汽车市场和新能源汽车市场,我国汽车产业有义务也有条件承担起探索车路云融合的智能网联汽车发展路径,为世界汽车产业的发展贡献中国智慧,推动全球共识与合作的历史使命。

  李克强:随着智能网联汽车产业的不断发展,汽车智能化的需求使目前新兴跨界技术如人工智能、异构芯片硬件设计、汽车基础软件框架等飞速发展,此外,中心云/区域云/边缘云的网联、云控、数据,高精地图、信息安全等对该传统链条形成了巨大冲击,产业边界日益模糊。除了汽车制造企业,提供新型关键核心零部件的科技公司,出行服务运营商,以及基础设施的建设与运营单位,都将成为未来汽车产业的重要组成部分。传统汽车整车企业和一、二级供应商需要时间适应和追赶新兴跨界技术带来的产业新格局。

  通过全面考虑智能化、网联化给传统汽车产业带来的新技术、新模式和新生态,我们提出基础平台1.5级供应商的概念,打破原有垂直化封闭产业链条,横向打通融合多行业领域,重点突破和创新共有基础技术和模块,支撑上层应用市场化竞争。过去垂直单一线型的汽车产业链结构,将逐渐演变为分层解耦、分级共享、跨域共用的立体网状生态系统,推动新型关键核心零部件和新型基础设施生态体系融合发展。

  《瞭望》:在智能网联汽车科研创新方面,你和你的团队取得了哪些创新性的技术成果?有哪些思考和建议?

  李克强:我认为,车辆工程学科的科研模式,特别是在智能网联汽车技术变革时期,宜采用“理论-技术-产品”三位一体科技创新模式。

  我们就是按此模式开展相关工作。团队在智能网联汽车科研方面,主要开展智能网联汽车系统动态设计与控制方面的理论和关键技术研究,在复杂系统动力学、智能决策与控制方向的理论研究和技术突破方面取得了一系列成果;同时我们支持毕业的学生出去创业,他们已经先后建立了苏州智华、北京智行者、清智科技等在行业里具有影响力的高科技公司,这些企业也反过来支持着我们在校团队的人才培养和科研发展。

  车路云融合的智能网联汽车是突破国外单车智能瓶颈的全新发展路径,是智能网联汽车发展的中国方案。但该技术路线存在复杂系统架构设计难度大、云端和车端核心软硬件平台缺失、车辆广域协同性能差等难题。

  针对这些难题,我们团队提出了构建车路云融合的智能网联驾驶系统,攻克车路云耦合系统动态设计关键技术,研制了云支持的汽车行驶控制和交通信号控制装置,并在国际上率先实现产业化工程应用,为中国方案的智能网联汽车技术突破作出了自己应有的贡献。

  李克强:在产业发展层面,首先,加强技术研发,突破核心技术。围绕智能网联汽车“三横两纵”技术架构,辨识共性基础技术需求,发挥重大科技项目作用,推动高精度传感器、芯片、操作系统、线控执行器、仿真软件、基础工业软件等核心基础技术突破。其次,在产业生态上,要鼓励跨行业协同,形成发展合力。鼓励产业链上下游及产业链间加强合作,通过跨界融合加强行业共识,发挥创新中心等公共支撑平台和龙头企业的辐射及牵引带动作用,以云控基础平台、计算基础平台、车载终端基础平台、高精动态地图基础平台、信息安全基础平台等为抓手,打造新型产业生态。

  在国家政策层面,首先,应加强顶层设计,发挥体制机制优势。贯彻《智能汽车创新发展战略》《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》等国家层面战略规划,充分发挥跨部委协同和集中力量办大事的体制优势,快速推进车、路、云、网、图等不同领域协同发展。其次,应保持战略定力,坚持车路云融合的中国方案。强化中国方案智能网联汽车发展理念、核心内涵、实践路径等研究,以信息物理系统架构为指导,以车路云融合路径凝聚行业发展合力,推动跨行业协同,以行业基础平台为支撑,营造产业生态体系。最后,应探索大规模车路云融合示范应用。基于统一的云控基础平台架构与标准体系,分阶段加速基础平台和基础设施建设,打造城市级车路云融合示范环境。

  重点推动各地在基础平台、技术架构、标准体系方面的统一,降低不同车型在不同城市网联环境下的适配难度,逐步构建起全国协同统一的车路云融合的智能网联汽车发展体系。智能网联汽车是一个包括车、路、云、图的信息物理系统;是一个万亿元级的大市场;是保障国家数据安全的有力抓手。智能网联汽车的中国方案是实现我国制造业换道超车的重要机遇,是由消费互联网向产业互联网转型的战略着力点。

  李克强:当前国内智能网联汽车研发中一个令人担忧的现象,是一些企业、地方政府和部门、机构缺乏协调统一,各自为战建构各自设定的智能网联汽车云平台,标准不一、互不连通,互相遮断。这种做法违背了万物互联的基本原则,势必将造成投资和社会资源的极大浪费。

  李克强:打破“烟囱”,致力互联,建立“分层解耦,跨域共用”的全国统一云控基础平台,是智能网联汽车产业实现大发展的必然要求。

  构建全国统一的云控基础平台,是我国国情和体制特色所决定的优势所在。智能网联汽车的车路云融合中的“云”,有一个清晰的定义,叫云控平台。它是产业互联网下的云平台,和现在以消费互联网为主的云平台属性不同。

  云控平台由云控基础平台和云控应用平台组成。国家按照统一标准建构和运营云控基础平台的底层基础数据,同时将云控基础平台和云控应用平台“分层解耦”,由各个应用主体根据自己的需要,在云控基础平台之上建立各级云控应用平台,实现基础数据的公共服务属性。

  打个比方,云控基础平台就好比是中国铁路网,各个应用平台就是在轨运行的各个班列,在四通八达的通用铁路网上快速驰骋。未来我国大力发展智能网联汽车的云控基础平台,就如同现在的国家电网、高速公路网、高速铁路网、通信网一样,是国家至关重要的基础设施,它拥有全国智能网联汽车、道路、交通设施、环境及其他相关要素的海量基础数据。

  这种基础数据是国家极为重要的战略资源,具有本地属性和公共属性,是国家公共资源,这种云控基础平台的特质,决定了其建构和运营不是某个企业或单一管理部门所能胜任的。只有国家统一标准的云控基础平台,才能使智能网联汽车在全国各地区畅行无阻,实现智能网联汽车的车路云融合系统资源配置最优化,运营效率最大化。

  建设发展全国统一的云控基础平台,充分发挥“分层解耦,跨域共用”的重要特征,推进各地在基础平台、技术架构、标准体系上的统一,发展分层解耦、分级共享、跨域共用的立体网状生态系统,才能满足国家对智能网联汽车数据治理提出的管理和服务两全要求,实现智能网联汽车产业的发展与安全,促进我国智能网联汽车产业实现换道超车,并引领世界汽车产业的创新发展。

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