智能汽車(chē)是機(jī)器人的第一形態(tài)，對(duì)應(yīng)的智能座艙也引領(lǐng)了機(jī)器人時(shí)代人機(jī)交互發(fā)展的新方向。歷史上，每一次交互方式的改變，都重塑了智能設(shè)備的產(chǎn)業(yè)格局。正如DOS轉(zhuǎn)向Windows時(shí)代帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)巨變一樣，人機(jī)自然交互打開(kāi)了一道通向新產(chǎn)業(yè)的大門(mén)。

人機(jī)自然交互將改變我們對(duì)待智能汽車(chē)、泛機(jī)器人和人工智能的態(tài)度。人類(lèi)最重要的發(fā)明是創(chuàng)造了語(yǔ)言體系，用于人與人的交互，帶來(lái)人類(lèi)文明;今天，人機(jī)自然交互可能是下一個(gè)基石性發(fā)明，其與機(jī)器的自主決策強(qiáng)結(jié)合，將帶來(lái)機(jī)器文明，重塑人與機(jī)器的關(guān)系，對(duì)我們的社會(huì)工作方式及生活方式等方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

人與機(jī)器的交互方式發(fā)展趨勢(shì)是什么?

座艙的人機(jī)交互未來(lái)將走向何方?這個(gè)問(wèn)題的答案，可能需要從智能設(shè)備的發(fā)展歷史中去尋找。

計(jì)算機(jī)行業(yè)是人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展的起源。實(shí)際上，人機(jī)交互一開(kāi)始不叫HMI，而是HCI，即Human–Computer Interaction。PC的發(fā)展史廣為人知，下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)展階段劃分：

最開(kāi)始是DOS系統(tǒng)加上鍵盤(pán)，命令行界面的操作需要非常高的專業(yè)技能，只有少數(shù)專業(yè)人員才能使用。鼠標(biāo)與Windows操作系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了一切，讓PC用戶呈爆炸性增長(zhǎng)。接下來(lái)，觸控成為更簡(jiǎn)單直接的操作方式，出現(xiàn)了Surface這樣的平板電腦。而微軟小娜則代表了最新的交互方式，我們可以用語(yǔ)音這種更加自然的方式與機(jī)器交互。

PC和手機(jī)的發(fā)展史折射出機(jī)器與人交互方式的發(fā)展脈絡(luò)，那就是從復(fù)雜走向簡(jiǎn)單;從抽象操作走向自然交互。未來(lái)最重要的人機(jī)交互趨勢(shì)是機(jī)器從被動(dòng)響應(yīng)走向主動(dòng)交互。

順著這樣一個(gè)趨勢(shì)的延長(zhǎng)線去看，人機(jī)交互的終極目標(biāo)，就是讓機(jī)器擬人化，可以說(shuō)：人機(jī)交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)機(jī)器到機(jī)器不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史。

智能座艙的發(fā)展也經(jīng)歷了類(lèi)似的過(guò)程：

多模交互是下一代人機(jī)交互方式的理想模型，什么是多模交互?簡(jiǎn)單說(shuō)，就是利用手勢(shì)、眼球跟蹤、語(yǔ)音等方式來(lái)進(jìn)行交互。這里的模態(tài)類(lèi)似于人的“感官”，多模態(tài)即是將多種感官進(jìn)行融合，對(duì)應(yīng)人視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)五種感官。

但多模交互的命名太過(guò)技術(shù)化，我更愿意將其稱之為：自然交互。

例如手勢(shì)，可以說(shuō)是原生的“鼠標(biāo)”，不同的手勢(shì)能夠表達(dá)豐富的語(yǔ)義。

自然交互實(shí)現(xiàn)方式是什么?

智能汽車(chē)本質(zhì)上是載人機(jī)器人，機(jī)器人最重要的兩項(xiàng)能力是自主決策能力和人機(jī)交互能力，缺乏其中任何一項(xiàng)，就無(wú)法有效地為人類(lèi)服務(wù)。因此打造智能的人機(jī)交互能力是其必選項(xiàng)。

如何衡量人機(jī)交互的智能化程度呢?我的一個(gè)思考是使用圖靈測(cè)試，即機(jī)器能否在交互行為的表現(xiàn)上和人無(wú)法區(qū)分。

如何實(shí)現(xiàn)自然交互呢?傳感器、算力和算法缺一不可。下圖做了一個(gè)直觀的展示：

座艙內(nèi)會(huì)融合越來(lái)越多的傳感器，一方面會(huì)使座艙內(nèi)算力需求不斷飆升，座艙里的AI算力需求將上升到30 TOPS以上，甚至百TOPS級(jí)別的水平。另一方面也提供了更好的感知能力支撐。

座艙傳感器在數(shù)量和種類(lèi)上都在迅速提升

AI計(jì)算能實(shí)現(xiàn)人臉、表情、手勢(shì)、語(yǔ)音等多信息的感知，從而實(shí)現(xiàn)更加智能的人機(jī)交互。座艙人機(jī)交互的計(jì)算必須依賴邊緣計(jì)算，而不是云計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿c(diǎn)：可靠性、實(shí)時(shí)性和隱私保護(hù)。

個(gè)人隱私保護(hù)可能是我們這一代人在AI時(shí)代面臨的最大挑戰(zhàn)之一，座艙內(nèi)的私密空間，隱私保護(hù)問(wèn)題更加突出。今天的語(yǔ)音識(shí)別，絕大部分仍然是在云端進(jìn)行的，其中的聲紋等生物信息可以輕易暴露個(gè)人身份。通過(guò)在車(chē)端進(jìn)行邊緣AI計(jì)算，可以將視頻、語(yǔ)音等個(gè)人生物信息去除，轉(zhuǎn)化為語(yǔ)義信息，再上傳到云端，可以有效保護(hù)車(chē)內(nèi)個(gè)人數(shù)據(jù)隱私。

自動(dòng)駕駛時(shí)代，交互智能必須跟駕駛智能相匹配

在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，人機(jī)共駕都會(huì)是長(zhǎng)期存在的狀態(tài)，座艙內(nèi)的人機(jī)交互是人了解自動(dòng)駕駛能力的第一界面。

當(dāng)前智能汽車(chē)技術(shù)存在進(jìn)化不均衡的挑戰(zhàn)，人機(jī)交互能力落后于自動(dòng)駕駛能力的發(fā)展，導(dǎo)致自動(dòng)駕駛事故頻發(fā)，影響了自動(dòng)駕駛的普及。

人機(jī)共駕的特點(diǎn)是人在駕駛回路中(Human In the Loop)，因此，人機(jī)交互能力必須跟自動(dòng)駕駛能力相匹配，否則帶來(lái)嚴(yán)重的預(yù)期功能安全問(wèn)題，幾乎所有的自動(dòng)駕駛致命事故都與此有關(guān)。即使不發(fā)生事故，對(duì)自動(dòng)駕駛狀態(tài)的不了解也會(huì)讓人產(chǎn)生嚴(yán)重的恐慌和焦慮。

例如，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在實(shí)際駕駛工況中，經(jīng)常出現(xiàn)“鬼剎車(chē)”的情況。如果人機(jī)交互界面能夠顯示自動(dòng)駕駛的感知結(jié)果，司機(jī)就可能會(huì)明白系統(tǒng)誤判是由于把路上的一個(gè)易拉罐識(shí)別成了一輛車(chē)導(dǎo)致的。

為什么特斯拉把越來(lái)越多的自動(dòng)駕駛感知結(jié)果展示出來(lái)，背后的出發(fā)點(diǎn)就是這一原因。隨著自動(dòng)駕駛的能力越來(lái)越強(qiáng)，用戶將越來(lái)越關(guān)注自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在虛擬3D環(huán)境中呈現(xiàn)的過(guò)程和狀態(tài)。

人機(jī)交互與自動(dòng)駕駛相輔相成，其具體作用如下圖所示：

人機(jī)交互與自動(dòng)駕駛相輔相成

例如，未來(lái)更為人性化的泊車(chē)應(yīng)該是人車(chē)共泊的，包括人對(duì)車(chē)的接管和車(chē)對(duì)人的接管，比如車(chē)遇到困難路況，可能會(huì)說(shuō)我不太有把握，請(qǐng)求接管。再比如人遲遲停不進(jìn)去，AI算法推薦是否開(kāi)啟自動(dòng)泊車(chē)。

這種艙泊一體的方案能提升智能座艙交互和泊車(chē)的整體體驗(yàn)，還能大幅節(jié)省硬件成本：通過(guò)分時(shí)復(fù)用AI芯片的資源，可以同時(shí)滿足座艙感知與APA泊車(chē)感知的需求，從而為行業(yè)提供高性價(jià)比方案，也可讓智能化下探到更多中低端車(chē)型。在國(guó)內(nèi)，地平線和映馳科技合作，正在推進(jìn)這一方案開(kāi)發(fā)。

當(dāng)前，智能座艙的交互方式主要還是手機(jī)安卓生態(tài)的延伸，主要由實(shí)體屏幕來(lái)支撐。今天屏幕越變?cè)酱?，甚至達(dá)到60寸，這實(shí)際上是用低優(yōu)先級(jí)的功能占據(jù)了高優(yōu)先級(jí)功能的空間，還帶來(lái)額外的信息干擾，容易讓人分心，影響駕駛安全。

實(shí)體屏幕在未來(lái)依然會(huì)存在，但我有一個(gè)判斷，未來(lái)，實(shí)體屏幕和觸控將不再是座艙交互的中心，取而代之的是自然交互+AR-HUD，下面我們做進(jìn)一步分析。

第一個(gè)原因：面向自動(dòng)駕駛的人機(jī)交互屬于溫飽問(wèn)題，是剛需，屬于安全域，有最高優(yōu)先級(jí);面向音樂(lè)、游戲和舒適性的人機(jī)交互是小康需求，屬于娛樂(lè)域，在實(shí)現(xiàn)了前一階段任務(wù)后才能有足夠的施展空間。

下圖對(duì)兩個(gè)域的功能做了簡(jiǎn)要的分析總結(jié)。

因此，未來(lái)座艙內(nèi)娛樂(lè)域和安全域(人機(jī)交互和自動(dòng)駕駛)的定位會(huì)調(diào)過(guò)來(lái)，安全域會(huì)成為主控制域。

第二個(gè)原因：自然交互方式+AR-HUD的交互界面更加安全，例如通過(guò)語(yǔ)音和手勢(shì)交流，可以避免駕駛員視線偏移，從而提升駕駛安全。而座艙的大屏是無(wú)法做到這一點(diǎn)的，相比之下，AR-HUD可以做到在顯示自動(dòng)駕駛感知信息的同時(shí)避免了這個(gè)問(wèn)題。

第三個(gè)原因：自然交互方式是隱形的、簡(jiǎn)約的、更加情感化的交互方式，不會(huì)過(guò)多地占用車(chē)內(nèi)寶貴的物理空間，但卻可以做到隨時(shí)陪伴在身邊，給予駕駛員及乘客更多的信任感、安全感。

綜合以上分析，未來(lái)智能駕駛和智能座艙的跨域融合是較為確定的發(fā)展方向，最終誕生的就是車(chē)載中央計(jì)算平臺(tái)。

當(dāng)前發(fā)展階段、前沿實(shí)踐以及挑戰(zhàn)

目前，座艙的語(yǔ)音識(shí)別基本已經(jīng)普及，語(yǔ)音識(shí)別主流廠商主要使用端到端算法，在理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境下語(yǔ)音識(shí)別準(zhǔn)確率可高達(dá)98%以上。

DMS正在急速普及，預(yù)測(cè)至2030年裝備車(chē)內(nèi)攝像頭的車(chē)型占比將超過(guò)50%。

DMS普及勢(shì)頭迅猛

下一步將是語(yǔ)音+手勢(shì)+眼球跟蹤+AR-HUD交互界面的組合，這是對(duì)應(yīng)于L3+級(jí)別自動(dòng)駕駛的智能交互方式。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的車(chē)企已經(jīng)開(kāi)始布局，如下圖所示。

人機(jī)自然交互成為車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)

中國(guó)自主品牌在這一塊的實(shí)踐基本上跟國(guó)外領(lǐng)先品牌是并駕齊驅(qū)的，從迭代速度上看還要更快。2020年，長(zhǎng)安推出UNI-T車(chē)型, 包含多項(xiàng)主動(dòng)服務(wù)。比如：如果你正在接聽(tīng)電話，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低多媒體音量;再比如，當(dāng)車(chē)機(jī)中控屏處于熄屏狀態(tài)時(shí)，注視屏幕一秒即可喚醒屏幕。該方案搭載了地平線的征程2芯片，支持通過(guò)語(yǔ)音、動(dòng)作姿態(tài)、面部表情等指令的交互。

理想中的自然交互目標(biāo)是從用戶體驗(yàn)出發(fā)，需要提供穩(wěn)定、流暢、可預(yù)期的交互體驗(yàn)。但理想再豐滿，也得從骨感的現(xiàn)實(shí)起步，當(dāng)前挑戰(zhàn)依舊眾多。

例如，當(dāng)前自然交互的誤識(shí)別情況依然嚴(yán)峻，全工況、全天候的可靠性和準(zhǔn)確率還不夠。比如手勢(shì)識(shí)別，也許你不經(jīng)意間動(dòng)一下手勢(shì)，就會(huì)被誤識(shí)別為一個(gè)命令動(dòng)作，這只是無(wú)數(shù)種誤識(shí)別情況之一，在移動(dòng)狀態(tài)下，光照、震動(dòng)、遮擋等等都是巨大的工程挑戰(zhàn)。自然交互的流暢度也是亟待解決的問(wèn)題，這需要更高性能的傳感器、更強(qiáng)大的算力和高效算法來(lái)逐漸改善。而同時(shí)自然語(yǔ)言理解(NLP)和意圖理解依然處于早期階段，還需要算法理論創(chuàng)新。

總結(jié)

在當(dāng)下激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中，智能座艙已經(jīng)成為整車(chē)廠實(shí)現(xiàn)功能差異化的關(guān)鍵一招，座艙人機(jī)交互與人的溝通習(xí)慣、語(yǔ)言文化等密切相關(guān)，因此必須是高度本地化的，智能座艙人機(jī)交互是中國(guó)智能汽車(chē)公司品牌向上的重要突破口，更是中國(guó)智能汽車(chē)技術(shù)引領(lǐng)全球技術(shù)潮流的突破口。

智能座艙產(chǎn)業(yè)鏈將持續(xù)延伸，會(huì)有更多玩家進(jìn)入到智能汽車(chē)這個(gè)大生態(tài)中，智能汽車(chē)玩家也會(huì)跨界進(jìn)入更多的機(jī)器人領(lǐng)域，未來(lái)智能座艙生態(tài)圈發(fā)展主題將圍繞“生態(tài)協(xié)同”與“跨界延伸”展開(kāi)。這場(chǎng)科技革命將產(chǎn)生顛覆性影響，不僅將開(kāi)啟一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，更對(duì)我們的社會(huì)工作方式及生活方式等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

(作者為地平線生態(tài)發(fā)展與戰(zhàn)略規(guī)劃副總裁李星宇)

關(guān)鍵詞： 人機(jī)交互 智能汽車(chē) 智能座艙 機(jī)器人時(shí)代