騰訊孫馳天：數字孿生加速自動(dòng)駕駛落地，助力構建安全高效的智慧交通

自上世紀90年代以來(lái)，國內就開(kāi)始探索仿真系統在交通行業(yè)內的應用價(jià)值，并陸續在規劃設計、運行管理等環(huán)節得到落地。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，交通仿真技術(shù)也在不斷迭代。近年來(lái)，數字孿生等技術(shù)的出現，引起了政策和行業(yè)的廣泛關(guān)注。

數字孿生不僅能夠模擬再現物理世界，還具備分析、推演和優(yōu)化等功能，可以實(shí)現物理世界與虛擬世界的實(shí)時(shí)交互，是交通行業(yè)實(shí)現數字化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化發(fā)展的重要技術(shù)手段。

5月17日，中國仿真學(xué)會(huì )建模與仿真專(zhuān)業(yè)委員會(huì )與賽文交通網(wǎng)聯(lián)合主辦“道路交通仿真與交通數字孿生的應用實(shí)踐“線(xiàn)上研討會(huì )，騰訊智慧交通數字孿生&仿真技術(shù)總監孫馳天受邀參加，并分享了《數字孿生仿真技術(shù)在自動(dòng)駕駛和智慧交通的應用》的主題演講。

“騰訊實(shí)時(shí)數字孿生技術(shù)可以提升自動(dòng)駕駛研發(fā)測試的安全性，并降低時(shí)間和資金成本，加速自動(dòng)駕駛落地?！睂O馳天表示，“在全天候交通全要素數字孿生的基礎上，騰訊實(shí)時(shí)數字孿生還可以進(jìn)行計算和推演，為交通運營(yíng)管理者及普通駕駛者提供決策依據?！?/p>

自動(dòng)駕駛的加速器和工具箱

自動(dòng)駕駛是當前交通出行領(lǐng)域的前沿技術(shù)和市場(chǎng)焦點(diǎn)。不過(guò)，在自動(dòng)駕駛落地的過(guò)程中，業(yè)界也面臨著(zhù)諸多難題。

據孫馳天介紹，“感知算法訓練數據采集標注成本高昂”正是自動(dòng)駕駛落地的難題之一?！?面向自動(dòng)駕駛的感知算法需要大量訓練數據涵蓋不同天氣和路況，”他稱(chēng)，“不同國家不同城市的數據各有差異，導致全球每年在第三方數據采集和標注上的成本投入約在10億美元的量級?！?/p>

此外，自動(dòng)駕駛技術(shù)在落地之前需要經(jīng)過(guò)海量測試驗證。按蘭德智庫此前公布的研究報告，一套自動(dòng)駕駛系統需要測試110億英里,才能達到量產(chǎn)應用條件。在現實(shí)條件下，要達到這樣的標準無(wú)疑面臨著(zhù)時(shí)間和費用等方面的高成本門(mén)檻。

利用虛擬仿真系統完成算法的開(kāi)發(fā)和回歸測試，成為自動(dòng)駕駛落地破局的關(guān)鍵之一，并且在行業(yè)中得到了廣泛應用。如自動(dòng)駕駛頭部企業(yè)谷歌旗下無(wú)人車(chē)公司W(wǎng)aymo，實(shí)際路測雖只有2000萬(wàn)英里，但已經(jīng)完成了150億英里的仿真測試。

在孫馳天看來(lái)，自動(dòng)駕駛虛擬仿真測試具有安全性、低成本和快速迭代等優(yōu)勢，“在虛擬世界測試自動(dòng)駕駛車(chē)輛不會(huì )存在安全風(fēng)險。同時(shí)，仿真測試省去了實(shí)地調整參數等環(huán)節，節省了時(shí)間和費用成本?！彼榻B說(shuō)，“此外，通過(guò)仿真測試的回歸驗證，能夠滿(mǎn)足智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛自動(dòng)駕駛和高階輔助駕駛算法通過(guò)0TA快速迭代的需求?！?/p>

為此，騰訊從0到1構建了一個(gè)同電影《頭部玩家》中“綠洲”類(lèi)似的仿真系統—TAD Sim，通過(guò)加載不同的”關(guān)卡和副本”，來(lái)對自動(dòng)駕駛算法進(jìn)行驗證。在TAD Sim背后，則體現著(zhù)騰訊在“對于場(chǎng)景的幾何還原、邏輯還原、物理還原和高并發(fā)云端仿真”等方面的能力和優(yōu)勢。

“幾何還原能夠進(jìn)行三維場(chǎng)景的高精度重建及后續的傳感器仿真。邏輯還原可以再現真實(shí)世界交通流中的機動(dòng)車(chē)、非機動(dòng)車(chē)和行人等動(dòng)態(tài)元素的行為軌跡?！睂O馳天介紹說(shuō)，“物理還原則可以模擬風(fēng)力、摩擦力等真實(shí)環(huán)境的物理細節。高并發(fā)云端仿真則適用于自動(dòng)駕駛仿真測試對海量場(chǎng)景庫快速驗證的需求 ?！?/p>

“我們對自己的定位就是自動(dòng)駕駛研發(fā)、落地的工具箱和加速器?！睂O馳天表示。當前，TAD Sim已與國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)（長(cháng)沙）測試區、國家汽車(chē)質(zhì)量監督檢驗中心（湖北）、公安部交通管理科學(xué)研究所、深圳坪山智能網(wǎng)聯(lián)交通測試示范平臺等檢測機構以及多家國內外頭部汽車(chē)企業(yè)達成合作。

從道路到城市

數字孿生構建真實(shí)三維場(chǎng)景

數字孿生與大數據、云計算、高精地圖、深度學(xué)習等能力的結合，能夠參照真實(shí)世界快速自動(dòng)構建三維場(chǎng)景，并且持續自我學(xué)習、訓練、進(jìn)化，從而能夠基于有限采集數據生成海量場(chǎng)景，形成數據與場(chǎng)景的全流程閉環(huán)。

事實(shí)上，基于實(shí)時(shí)數字孿生等技術(shù)的自動(dòng)駕駛仿真測試并非局限于線(xiàn)上的算法訓練，其構建的虛實(shí)融合的測試場(chǎng)景，同樣也適用于線(xiàn)下對車(chē)輛的真實(shí)測試。TAD Sim 在國家汽車(chē)質(zhì)量監督檢驗中心（湖北），構建了總里程100公里、與真實(shí)場(chǎng)景相差無(wú)幾的三維環(huán)境以及包括數百個(gè)場(chǎng)景在內的場(chǎng)景庫。

TAD SIM數字孿生仿真場(chǎng)景

“我們通過(guò)線(xiàn)下采集車(chē)采集靜態(tài)場(chǎng)景真實(shí)三維數據，注入諸如行人、動(dòng)物、障礙車(chē)等虛擬動(dòng)態(tài)元素，并以AR的形式疊加到被測試車(chē)輛的傳感器單元?！睂O馳天介紹說(shuō)，“這樣在完全空曠的測試場(chǎng)內，被測試車(chē)輛理論上可以經(jīng)歷無(wú)限多種、無(wú)限任意組合的測試場(chǎng)景?！?/p>

但是從測試道路到完整城市，如果還是依賴(lài)采集車(chē)真實(shí)采集的數據，并進(jìn)行三維場(chǎng)景構建，無(wú)疑會(huì )面臨時(shí)間和成本上的巨大挑戰。孫馳天表示，“基于騰訊地圖+衛星圖的數據，我們可以完全自動(dòng)生成城市級別的場(chǎng)景?！睋榻B，騰訊此前便利用實(shí)時(shí)數字孿生等技術(shù)重建了北京五環(huán)內約576平方公里的區域，其中“超過(guò)11萬(wàn)棟建筑以及所有的道路、植被和水系等，全部都是在一天之內自動(dòng)重建完成?！?/p>

騰訊地圖+衛星圖數據，自動(dòng)生成城市級場(chǎng)景

同時(shí)，在對城市級別三維場(chǎng)景重建的基礎上，為解決自動(dòng)駕駛測試過(guò)程中長(cháng)尾效應的難題，騰訊還構建了這樣一個(gè)基于高精度地圖、生長(cháng)在云端的城市級別的虛擬仿真平臺。

“我們在平臺上布滿(mǎn)了自動(dòng)駕駛測試車(chē)輛以及其他動(dòng)態(tài)交通流，它們24小時(shí)×7天不間斷運行，能夠源源不斷地進(jìn)行各種隨機工況和場(chǎng)景的測試，”孫馳天介紹說(shuō)，“通過(guò)監控模塊，可以實(shí)時(shí)監測到每一輛被測試自動(dòng)駕駛汽車(chē)的行為，當其出現如超速、壓線(xiàn)和闖紅燈等違規狀況時(shí)，該場(chǎng)景便會(huì )自動(dòng)被識別提取，并補充進(jìn)場(chǎng)景庫中?！?/p>

智慧交通領(lǐng)域

數字孿生大有可為題

針對城市級別宏觀(guān)、中觀(guān)、微觀(guān)場(chǎng)景的自動(dòng)重建，能夠根據實(shí)時(shí)交通大數據精準實(shí)現交通流的仿真和還原，不僅對于自動(dòng)駕駛測試意義重大，在智慧交通領(lǐng)域也有著(zhù)重點(diǎn)應用。

不同于一些僅限于對真實(shí)場(chǎng)景可視化呈現的數字孿生產(chǎn)品，騰訊實(shí)時(shí)數字孿生系統強調在仿真可視化的基礎上，能夠在虛擬的數字空間對真實(shí)環(huán)境實(shí)現計算和推演，從而為交通管理者和普通駕駛者提供決策依據，提升交通出行的安全和效率。

基于實(shí)時(shí)孿生仿真系統，交通管理者可以在虛擬世界“演練”如道路維修等不同交通異常事件對真實(shí)交通環(huán)境的影響，從而做出更優(yōu)的管理和決策，提升交通運行效率?！皩?shí)時(shí)數字孿生仿真系統可以將未來(lái)的交通態(tài)勢推演出來(lái)，”孫馳天表示，“比如相關(guān)部門(mén)可以根據仿真推演的結果，來(lái)決定哪個(gè)時(shí)間段對路面進(jìn)行施工，從而實(shí)現對交通的影響降到最低?！?/p>

騰訊智慧交通實(shí)時(shí)孿生系統

當然，實(shí)時(shí)孿生在交通領(lǐng)域的應用離普通人也并不遙遠。面向車(chē)輛駕駛員，實(shí)時(shí)孿生系統對周?chē)鷮?shí)時(shí)交通情況的還原再現結果也可以下發(fā)至手機和車(chē)機等移動(dòng)智能終端，從而對駕駛員的駕駛決策提供輔助。

“尤其是在黑夜或惡劣天氣能見(jiàn)度不高的環(huán)境下，通過(guò)人眼很難判斷真實(shí)的交通情況，”孫馳天介紹說(shuō)，“但依靠實(shí)時(shí)孿生系統對車(chē)道級交通情況的還原，駕駛員能夠及時(shí)掌握更多信息，并且還能得到異常情況的提醒，這對于普通人的安全駕駛很有幫助。

騰訊智慧高速實(shí)時(shí)孿生系統

當前，在廣東某城市跨江大橋，騰訊正在嘗試用實(shí)時(shí)孿生技術(shù)環(huán)節交通擁堵現象，通過(guò)三維重建技術(shù)、實(shí)時(shí)孿生技術(shù)等對交通事態(tài)進(jìn)行推演，給交警部門(mén)提供疏導方案便于其決策。在天津西青等車(chē)聯(lián)網(wǎng)先導區和示范區，騰訊也借助實(shí)時(shí)孿生技術(shù)探索微觀(guān)-中觀(guān)-宏觀(guān)三位一體的交通孿生體系的應用。

去年9月，騰訊與江蘇交通控股有限公司成立“收費站數字孿生聯(lián)合實(shí)驗室”，圍繞收費站場(chǎng)景，當前基于騰訊云的云端實(shí)時(shí)數字孿生系統已完成了與江蘇交控“調度云”的融合，初步實(shí)現了從“調度云”到數字孿生系統的二三維一體化轉換。

隨著(zhù)數字技術(shù)的發(fā)展，在數實(shí)融合的大背景下，虛擬正在不斷照進(jìn)現實(shí)，數字孿生技術(shù)也將成為交通精細化管理和決策的加速器，成為普通人安全高效出行數字保障。