生成式人工智能会让自动驾驶更灵活吗？

[首发于智驾最前沿微信公众号]每当提到“人工智能”（AI），很多人第一反应就是想到它能实现识别图片、听懂语音、做出判断、推荐内容等任务。但在AI领域，还有一个更细致的分类，那便是生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence,GAI）。生成式人工智能不仅能实现传统AI的“识别”及“判断”的功能，更能达成“创造”的需求，它能从已有的数据中学习规律，并生成新的、类似的数据。

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具一个简单的例子，传统AI能做到的是学会分辨猫和狗，生成式AI不仅能学会分辨猫和狗，还能“画”出一只新的猫，或者“合成”一个猫和狗在一起的图片。它学的是数据背后的结构和模式，并具备“生成”新内容的能力。给它一段文字描述，它就能生成一张图、一段话，甚至一段语音。生成式AI模型通常有这样几个特点。

• 训练时使用海量数据，学习数据的分布和潜在结构。
• 常见的模型类型包括GAN（生成对抗网络）、VAE（变分自编码器）、扩散模型（Diffusion Models）以及大语言模型（LLM）等。
• 它和识别类模型不同，识别模型的目标是“给一个输入，预测一个标签或数值”，而生成模型的目标是“生成一个与训练数据类似但全新的样本”。

生成式AI其实已经非常广泛，网络上充斥着非常多生成式AI产出的内容，很多人会用它来生成图片、视频及文字等。生成式AI看起来非常聪明，但它并不是真的像人一样有创造力。它的“创作”不是凭空创造全新的东西，而是基于已有数据进行“重组”或“模仿”。

自动驾驶背景及挑战

在谈生成式AI如何用于自动驾驶之前，我们应该先了解下自动驾驶。所谓自动驾驶，就是让汽车在很少或无需人类干预的情况下，自己感知环境、做出决策并执行驾驶动作。想要实现这一系列的动作，需通过传感器（摄像头、雷达、激光雷达等）“看”世界，用算法“理解”路况（比如道路、行人、障碍物、交通标志等），再“决定”该怎么操作（刹车、转向、加速等），最后“执行”动作。

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看似简单的动作，但在真实的复杂交通环境中，会有很多问题，像是在夜间、雨雪、大雾天气、复杂路口、行人突然穿行、路上出现不明障碍、缺乏清晰标志等交通场景或突发情况下，自动驾驶系统的表现就会不尽如人意。要想让系统足够安全、可靠，在训练时就必须覆盖大量包括那些不常见但极其危险的“边缘情况”。

除此之外，自动驾驶系统还必须满足实时性、安全性、可解释性、可验证性、可靠性等一系列严苛要求。它不是依靠单一技术或模型就能解决的，而是一个涉及软硬件、传感器、算法、控制、安全、法规等多方面的系统工程。

生成式人工智能在自动驾驶中的作用

1）模拟与数据合成

自动驾驶系统需要大量包括常规场景和那些少见但危险的场景的数据进行训练。光靠真实路测采集，成本高、风险大、周期长。生成式AI这时就能派上用场，它可以合成虚拟数据或仿真场景，帮助扩充训练样本。举个例子，如果系统需要学习在雨夜中避让滑坡落石，现实中很难找到足够样本，但可以通过生成式AI合成相应的画面和场景，让系统提前“见识”并适应。

除了生成单张图像，生成式AI还能生成连续的场景序列、车辆轨迹甚至行为模式。比如预测其他车辆或行人可能的移动路径，并合成异常行为（如突然变道、急刹等），从而提升系统对未来情形的预测和应对能力。此外，它还能降低人工标注成本，甚至允许通过自然语言指令快速生成测试场景，提升仿真测试的效率。

由此可见，生成式AI在模拟与数据合成中对扩展训练数据、覆盖边缘场景具有非常实用的价值。

2）感知与预测能力增强

除了仿真合成，生成式AI在自动驾驶的感知和预测模块中也可以发挥一定的作用。自动驾驶感知系统负责识别周围环境（车辆、行人、交通标志等），而预测模块则要判断“接下来会发生什么”。生成式AI可以在传感器信号质量不佳（如模糊、遮挡、弱光）时，辅助“补全”或“增强”数据，帮助系统更准确地理解环境。

在自动驾驶预测系统中，生成式模型能够生成多种可能的未来轨迹或情景分支。如可以根据当前路况，预测前车可能直行、变道，或行人可能突然穿行，系统可据此评估不同情况的风险，提前做出更稳妥的决策。这种能力让自动驾驶系统不再只是被动反应，而是能具备一定的“预见性”，从而行驶得更智能、更安全。

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3）决策与规划辅助

自动驾驶系统在感知和预测之后，还需要做出决策与规划（比如选择变道、减速或绕行）。生成式AI在这里也可以提供帮助。虽然目前很多自动驾驶技术方案中仍依赖传统控制算法，但生成式AI为决策逻辑提供了新的思路和工具。系统可以利用生成模型生成多种可行的行驶方案，逐一评估其风险、效率与安全性，再选出最优解。

举个例子，当车辆进入一个复杂路口，生成式AI可以快速生成多种可能的行驶策略（如左转、直行、等待），并模拟执行效果，辅助系统做出更合理的判断。在仿真测试阶段，它也能快速生成多样化的交通场景，用于验证和优化决策模块的鲁棒性。

4）系统设计、验证与持续学习

自动驾驶系统不是一次开发就结束的，它需要持续验证、更新和优化。生成式AI在这些环节也能提供支持。在系统设计阶段，它可以快速生成仿真环境、测试脚本或极端场景，帮助团队发现潜在问题，缩短开发周期。在验证环节，生成式AI能合成更多样的测试用例，覆盖那些真实数据中缺乏的边缘情况，提升系统的整体可靠性。在系统上线后，它还可以协助进行数据增强和模拟训练，帮助车辆更快适应新环境或新交通模式，实现持续学习与升级。

注意事项与挑战

尽管生成式AI为自动驾驶的发展注入了新的可能性，但我们必须正视其在应用中可能会出现的问题。

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生成式AI合成的数据虽然日益逼真，但其本质仍是虚拟产物，这与复杂多变的真实道路环境会存在非常大的差距。现实世界中的光照条件、天气变化、物体材质等细微因素，以及人类行为中的随机性和不确定性，都很难在模拟环境中被完全复刻。这种模拟与现实之间的差距可能导致自动驾驶系统在虚拟环境中表现优异，而在真实路况中会应对失当。因此，生成式AI生成的数据应当被视为真实路测数据的补充，而不能完全替代。

自动驾驶作为安全关键系统，要求每个决策都可追溯、可解释。然而，生成式AI复杂的内在机制使其决策过程难以被完全理解和验证，“黑盒”效应会非常明显，这不仅影响系统的安全认证，也为事故责任界定埋下隐患。

从法规层面来看，生成式AI的介入会使自动驾驶的责任认定更加复杂。当系统基于AI生成的方案做出错误决策时，责任归属将更加难以清晰界定。合成数据还可能涉及真实数据的隐私权和版权问题，这些法律风险都需要在技术开发初期就予以充分考虑和规避。

最后的话

生成式AI无疑会为自动驾驶系统提供一个强大的助推器，它通过合成数据、扩展仿真、增强预测与决策等方式，帮助系统更全面、高效地学习和适应复杂交通环境。但我们必须认识到，自动驾驶是安全至上、责任重大的领域。生成式AI带来的“可能性”同时也伴随着“未知性”。因此，在实际落地前，必须做好充分的验证、测试与风险控制，确保其安全性、可解释性与合规性。