问题——极限场景如何检验自动驾驶“真本事” 张家界天门山盘山公路全长10.77公里、垂直落差1100米、99道急弯连续交替,兼具陡坡、急弯、隧道明暗变化与易湿滑路面等特征。对自动驾驶系统来说,这类山地赛道并非“单项难题”,而是定位、感知、决策、控制同一时空内的联动极限:山体遮挡易造成卫星定位信号中断,传统依赖定位的方案稳定性下降;弯坡密集要求在毫秒级完成减速、转向、加速的连续决策;光照突变与路面附着变化又对传感器和执行器提出更高鲁棒性要求。能否在高风险、高不确定环境中保持稳定,是衡量技术边界的重要标尺。 原因——从“弯道超车”到“换道超车”的技术选择 不少人习惯以“弯道超车”形容技术突破,但在安全优先的自动驾驶领域,盲目追求激进策略往往伴随不可控风险。清华大学车辆与运载学院、人工智能学院教授李升波认为,更可行的路径是“换道超车”——以更稳健的技术路线穿越约束、积累优势。 这个选择背后,是对国内研发条件与产业规律的清醒判断:一上,高质量实车数据采集成本高、周期长,且极端场景下难以大规模复现;另一上,算法迭代与工程化落地需要可重复、可对比、可验证的训练体系。基于此,自2018年以来,团队前瞻性探索以强化学习为核心的端到端自动驾驶路径,形成“数据不足用仿真补、算力差距用算法超”的思路,确立以仿真数据为主、实车数据为辅,强化学习与模仿学习结合的训练框架,使模型既能从示例中学习基本驾驶,又能通过自主探索持续进化,降低训练成本并提升上限。 影响——极限赛事成为技术与产业的“压力测试” 此次天门山夺冠与刷新纪录的意义,不止于成绩本身。首先,它以可量化的完赛时间与稳定性指标,验证了在超大场景下进行高精位姿估计、复杂道路动态决策与高响应控制的综合能力。备赛过程中,团队曾遭遇“全量加载三维点云地图导致定位频率下降、过弯偏离”的问题,进而提出“跑哪加载哪”的工程化思路,研发局部地图动态加载算法,提升实时定位与运行效率;同时通过车云协同与虚实联合采集数据,把每道弯的切入角度、坡度、摩擦系数等关键要素纳入模型训练,提升小偏差条件下的平顺过弯能力。 其次,这类高阶赛事为行业提供了对标样本:面对定位中断、光照骤变、低附着等典型难点,哪些方法更稳、哪些模块是短板,通过竞赛数据与公开评测更易形成共识,为后续标准化测试与工程改进提供参考。 再次,赛事也把“安全边界”议题推向前台。速度并非唯一指标,更关键的是在不确定环境中保持可预测性与可解释性,避免以“冒险策略”换取短期收益。以稳健方法在极限条件下实现稳定运行,对未来实际道路应用更具启示价值。 对策——以关键技术攻关与育人体系协同破题 面对“复合极限”场景,单点突破难以奏效,需要算法、软件、硬件、测试与人才的系统协同。技术上,团队围绕高精定位、鲁棒感知、实时决策与控制闭环提升,并形成一批核心算法与工具体系,包括具备低通滤波能力的神经网络模型架构、值分布式强化学习算法、涉及的优化器等,推动全栈神经网络化端到端自动驾驶系统建设,为行业提供可复用的原创方案。 更关键的支撑来自人才培养模式的长期投入。清华大学车辆与运载学院构建“入门体验—能力增强—贯通延伸”的科创培养链条:面向本科新生以沉浸式项目点燃兴趣;依托赛事与科研项目建立分层指导与持续训练机制;再通过方程式车队、电动智能车队等平台提供全栈实战环境,促使学生在真实工程任务中掌握从算法到系统集成、从仿真到实车验证的完整能力。值得关注的是,在国际赛场上出现由校友担任带队教师的多所高校队伍,体现出人才培养与学科生态的外溢效应,形成“校内—校外”的良性循环。 前景——从竞速验证走向安全应用与产业升级 面向未来,极限竞速的经验可为更广泛的交通应用提供技术储备:一是推动“难场景”能力下沉,服务山区道路、隧道群、极端天气等高风险场景的安全出行;二是促进仿真平台、数据闭环与评测体系建设,提升研发效率并降低验证成本;三是带动高可靠传感器、执行器与车云协同基础设施发展,增强系统在信号受限环境中的韧性。 同时也要看到,从赛道到城市道路仍存在差异:开放道路的交通参与者更复杂,法规与伦理要求更严,系统需在安全冗余、失效保护、可解释决策等持续强化。以竞赛为牵引、以安全为底线、以工程化为抓手,才能把技术成果转化为可规模化应用的公共产品。
此次赛事突破不仅是中国自动驾驶技术发展的一个重要里程碑,更是我国高等教育领域科技创新人才培养成果的集中展现;它表明——在关键核心技术领域——坚持自主创新、夯实基础、系统推进的发展路径,同样能够实现从跟跑到并跑再到领跑的跨越。这种以问题为导向、产学研深度融合的创新模式,为我国在新一轮科技革命和产业变革中赢得主动提供了有益借鉴。