李升波: 为智能汽车植入 “眼睛”和“大脑”

　　一场暴雨过后，原本进入暑期的清华园中行人寥寥。走进李兆基大楼，循着脚印和声音便到了汽车工程系。

　　“字体和公式都要统一格式……论文内容没什么问题，可不能毁在小细节上。”示意记者就坐后，李升波喝了口水继续“找茬”，半小时后，学生满脸兴奋地道了别。

　　个头不高，讲话较快但语调平和，尾音中夹杂些许山东口音，工作中自信、笃定且较真。这就是智能交通学者、清华大学汽车工程系副教授李升波，由于在汽车的自动决策与协同控制方向取得国内外瞩目的创新性成果，最近被《科学中国人》杂志评为2015年度人物杰出青年科学家。

　　科研是发自内心的热爱

　　翻开李升波的履历表，你能感到一枚典型性的学霸迎面扑来。1982年出生的李升波，2004年从北京科技大学机械学院本科毕业，以专业第一的成绩被保送清华大学汽车工程系硕博连读。斯坦福大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校等国外留学的经历，让他学习并积累了完整的汽车技术研发经验。不到10年，发表高水平学术论文100余篇，顶级SCI期刊论文50余篇，申请发明专利20多项，获得国家技术发明二等奖1项。

　　李升波对车本身“不太感冒”，到现在仍然认不全车标，但却喜欢琢磨汽车技术。对常人来说枯燥乏味的科学研究，他却是发自心底的热爱。“我喜欢用创新思维的研究来引导技术，安然享受科研之路上的孤独和反复。当有成果得到社会认可时，那种怡然自得的乐趣难以名状。”

　　2007年，李升波去美国斯坦福大学机械学院学习智能汽车时，问同龄的博士生：“你为什么攻读博士？”多数美国朋友的答案是：“因为对这个领域感兴趣。”这件事情对他的触动很大。事实上，李升波之前对科学研究也有一些不切实际的想法，但研究生及留学阶段的经历告诉他，只有真正的兴趣才能让一个人脚踏实地地沉淀、积累。

　　经过多年学习、研究，李升波从开始时面对新的研究题目无从下手，变成了对科研问题的关键点有了“灵敏嗅觉”——工作的价值是什么，哪些部分该重点做，灵感一触即发。

　　作为一名科研工作者，李升波坦言，以前他也曾是文艺青年，但目前科研占据大部分时间，基本无暇顾及业余爱好。学校放假，研究工作也未因为假期而中断。“任何工作总是越喜欢越投入，越投入越高产，越高产越投入。久而久之，工作也就变成兴趣与爱好了，工作和假期的界限也就模糊了。”

　　追随兴趣成功自然会到来

　　国内外数据表明，约80%—90%的交通事故是驾驶员因素所致。李升波告诉记者，人类长期的进化，导致眼睛、大脑和手脚仅适用于步行、跑步等速度，不适合高速行驶的汽车，而汽车的智能化是解决驾驶员薄弱性的一个必由之路。

　　人开车的时候，通过眼睛、耳朵等感知环境与汽车的状态，通过大脑判断当前路况，并决策如何行驶，最终通过手、脚控制汽车前进或转弯。而所谓智能汽车，就是像人一样具备环境认知、自主决策和自动控制能力的汽车。它

　　采用先进的传感、决策和控制技术，判断“汽车到底处于一种什么样的环境”，决策“要超车还是变道”，进而实现“方向盘、刹车和油门的自动控制”。

　　李升波说，智能汽车的技术难度要比此前大热的阿尔法狗高出好几个数量级。比如，阿尔法狗走一步棋需要几秒或几十秒，而且可以犯错，但智能汽车要在毫秒之内完成准确无误的感知、决策和控制，任何错误都将导致车毁人亡的重大事故，这对技术的合理性、高效性和可靠性都提出了巨大的挑战。因此李升波致力于通过智能化技术应用，让未来汽车更“聪明”更人性化。

　　如何突破已有的理论框架与技术体系？这是智能汽车发展的关键。正是执着于突破现有框架这一理想，李升波的研究瞄准了智能汽车领域国际上最困难的两个问题：“人车之间的辅助驾驶”和“车车之间的协同控制”。“当然，突破现有框架，需要不断试错、挑战思维，不断发现问题继而摸索前进。”

　　经过十余年的积累与完善，李升波在国际上首次提出汽车多目标协调式纵向运动控制的框架及实用化技术，率先开发具备协调三目标的自适应巡航控制算法，其成果已用于国内外多家企业的汽车驾驶辅助系统，综合提升车辆跟踪性能达14%、燃油经济性达8%。他还进一步提出了智能汽车的周期型控制理论，将经济性辅助驾驶技术引入最优设计阶段，突破了对智能汽车节能控制的认识误区。这一工作首次将经济性驾驶与智能汽车有机结合，得到国内外学者的广泛关注。日本丰田公司评价说：这一技术方案使得高速公路交通的深度节油成为可能。

　　基于上述研究，李升波领衔开发了多款驾驶员辅助系统的感知、决策和控制技术，支撑着三家创业公司的产品革新，突破了国际大公司对我国的核心技术封锁，取得显著的经济和社会效益。

　　在他看来，每个人都能走向成功，只要你追随兴趣，数年来专攻一个方向浸润其中，成功自然就会到来。

　　不跟风不盲从力求极致

　　值得关注的是，李升波研发的自动适应巡航控制系统在国内外多家整车企业上实现了产业化。该系统具备了早期的无人驾驶功能，驾驶员无需踩油门和刹车，要做的只是握好方向盘。

　　智能汽车最终阶段是无人驾驶。李升波直言不讳地说：“与一般的驾驶员辅助系统相比，无人驾驶汽车的研发更具挑战性，大量使用信息融合、机器学习、人工智能、路径搜索、自动控制等先进技术，庞杂程度是很多产品难以企及的。”

　　虽然谷歌、特斯拉等公司纷纷把目光瞄准了无人驾驶。但是李升波却对此很谨慎，他指出：“无人驾驶汽车目前非常热门，但感知、决策和控制技术仍然不够成熟，大规模上路测试不应过于着急。”凡事力求尽善尽美的他在各种场合都曾强调：“即使达到99.9％的准确判断，但最后的0.1％不足很可能让智能汽车事故频发。”

　　除了追求无人驾驶技术上的极致，李升波更希望无人驾驶汽车早日“开”进市场，而不是沦为一件高成本玩具。

　　他指出，智能汽车对于复杂道路环境的决策能力的不足，极限工况自动控制性能的欠缺，行驶环境面临雨雪路面、泥泞道路等的挑战，包括智能汽车对道路交通的影响等，这些都将制约无人驾驶汽车的市场化前景。“智能汽车的道路行驶，一定不是孤立的，必然与其他车辆构成一个复杂的网络化车群。单一孤立的无人驾驶汽车只能是一件高成本玩具，对道路交通的总体益处不大。”李升波认为，只有具备与其他车辆协同行驶能力的智能汽车，才具备进一步自我演化的空间，才能被市场广泛接受。

　　希望下一个10年中，执着、自信且追求完美的李升波，能突破智能汽车的现有研究框架和瓶颈，让无人驾驶更安全更可靠也更加懂你。

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