7月20日上午,在上海举行的世界人工智能大会上,马斯克通过网络发表了讲话,他对观众表示,特斯拉距离获得重大突破只需几个月的时间,而且行业中没有任何一家公司能够接近他们的水平。他表示:“我依然有信心,我们将在今年内实现L5级自动驾驶的基本功能。我认为L5级自动驾驶已经不存在根本性的挑战。”
国际汽车工程学会(SAE International)对L5级自动驾驶的定义是“能够在所有条件下、在所有道路上执行所有驾驶功能的车辆,且不需要人类安全员”,这一定义也被美国交通部所采用。
相比之下,谷歌旗下自动驾驶汽车部门Waymo部署的是L4级自动驾驶测试车(即车辆计算机可以在特定区域内以及特定条件下控制车辆所有操作)。与其他企业一样,Waymo大部分自动驾驶测试车都需要配备人类安全员。Waymo公司也认为,实现L5级自动驾驶并不是一个切合实际的目标。
近年来,半导体集成电路芯片(IC)发展迅猛,推动物联网和人工智能产业兴起。IC和传感器相互依存,如果把IC比作人处理信息的大脑,传感器则相当于获取信息的人的感知器官。然而,传感器、特别是微纳传感器的发展速度,远远滞后于IC的发展水平。黄辉认为,微纳传感器、传感芯片将是继IC产业之后的另一重大产业。
2019年6月,Waymo公司首席执行官John Krafcik表示:“L5级自动驾驶就像一个神话。它意味着你可以驾驶任何车辆、在任何天气条件下、前往任何地方,比如,你可以在一年中的任何时候从旧金山前往智利圣地亚哥,只需要按下按键就行。然而这种技术可能永远无法实现,就连人类自己也做不到这一点。”
黄辉介绍,目前广泛应用的最小的传感器是MEMS传感器。MEMS传感器,即微机电系统,是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。与传统传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸,它可以完成某些传统机械传感器无法实现的功能。
在过去18个月中,即使是行业内最乐观的企业,也意识到自动驾驶技术比预想的更具挑战性,许多企业都取消或是推迟了开发L3和L4级车辆的计划。咨询机构Guidehouse Insights首席分析师Sam Abuelsamid表示,特斯拉短时间内无法实现L5级自动驾驶:“他们正在生产的车辆永远达不到L5级。这是无稽之谈。”
黄辉教授课题组,首次研究了纳米线桥接生长中的寄生沉积效应,发明了一种结合气流遮挡效应与表面钝化效应的桥接生长方法,解决了寄生沉积问题,并首次实现了“无漏电流”的GaN桥接纳米线,在此基础上研制出高稳定性、低功耗以及高灵敏度的集成纳米线气体传感器。
Abuelsamid表示,当前特斯拉的车辆可以通过OTA获得软件更新,但是这些车辆并没有搭载必要的硬件来清洁传感器,而感应器可以让车辆在恶劣天气条件下正常运行。此外,由于特斯拉车辆只搭载了摄像头和雷达传感器,因此他认为该公司的车辆可能根本无法实现L5级自动驾驶。
特别是,GaN材料是第三代半导体,具有优异的稳定性(耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀)和生物兼容性,适用于严酷环境下的应力应变以及液体和气体样品的检测(实验证明氢氟酸腐蚀48小时未对GaN纳米线产生影响),应用领域非常广泛。未来,该技术将推动传感器芯片的发展。
Abuelsamid表示:“仅仅依靠摄像头实现高度自动驾驶系统,这个前提有根本性的缺陷。他们在用软件做端对端的人工智能系统,这个方法几乎肯定是行不通的。我不相信这种方法能成功,AI太脆弱了。”
而与MEMS器件相比,半导体纳米线的尺度缩小了1000倍,面积缩小100万倍。因此,纳米线是最小的器件,也是微纳传感器的理想选择。相较于传统体材料和薄膜材料,半导体纳米线具有许多独特优势:大的比表面积可以提高器件的灵敏度,易于形变可提升材料的集成能力,纳米级的导光和导电通道可制作单根纳米线光子器件。此外,纳米线优异的机械性能以及灵活多样的结构,使其具有较好的柔韧性,且可形成芯包层和交叉网格结构。
杜克大学人类与自动化实验室主任Missy Cummings也认同这个说法。上周在接受采访的时候Cummings表示:“他(马斯克)并不真正理解何为L5级自动驾驶,我认为他所说的是L4级,而他甚至可能根本无法实现L4级。在天气不佳的情况下,在长时间的阴影状态下,感知系统并不能很好地工作。我们了解特斯拉的感知系统,这是一个非常糟糕的系统。”
然而 ,纳米线的器件制备工艺存在纳米线易被污染和损伤、纳米线排列定位困难、纳米线电极接触电阻大的问题,阻碍了纳米线器件的实用化进程。2004年,惠普公司与加州大学合作发明了一种“纳米线桥接生长技术”,在一定程度上解决了这些技术难题。但是,在纳米线桥接生长过程中所产生的寄生沉积层会造成漏电流,这极大的劣化了纳米线器件的性能,该技术并未获得推广应用。
Cummings曾对特斯拉Autopilot系统进行过研究,这是一个L2级驾驶辅助功能,该系统也曾引发过类似的争议。美国高速公路安全管理局(NHTSA)和美国国家交通安全委员会(NTSB)都曾对多起与该系统有关的致命事故进行过调查。NTSB的调查发现该系统存在一些局限性,例如,它无法检测到穿越公路的卡车。上周,德国一法庭裁定特斯拉对Autopilot进行的宣传具有误导性。