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8. 安全气囊在使用前还会问：“你确定要打开吗？”
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当然，现如今的Windows操作系统要比那个时候的安全好用得多。但我挺喜欢这个笑话的，因为它充分说明为无人驾驶汽车研发一个高级的操作系统，需要耗费多少先进工程技术。软件系统必须完美无缺，能够流畅管理“庞大的金属盒子”将尊贵的人类乘客从A点运到B点，同时还要避免与其他车辆相撞，避让突然出现的行人和自行车。
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科技公司在研发智能软件方面经验老到。汽车公司则是在制造、物流以及政治游说方面能力突出。如果不计较双方各自的优势长短，在研发能够引导汽车行进的智能操作系统方面，科技公司和汽车公司都能作出相应的贡献。
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无人驾驶汽车的操作系统
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《牛津英语字典》里将“操作系统（operating system）”定义为“支持电脑基础功能运作的软件，例如任务安排、执行应用程序以及控制外设设备”。一辆无人驾驶汽车的操作系统也应有类似的职责担当，即支持汽车的基础功能和高级功能，并对接收到的数据实时回馈。但这还不够，无人驾驶汽车的操作系统必须绝对可靠安全，而且它必须内置高级的人工智能。操作系统必须知道现在汽车在哪里，知道周围有什么，能预期接下来会发生什么并计划该如何作出反应。引导无人驾驶汽车的人工智能操作系统，无论从复杂程度还是从监控广度上都应该优于电脑或智能手机上的操作系统。因此，可以说机器人操作系统的研发目前还处于初级阶段。
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迄今为止，还没有哪个机器操作系统敢宣称自身已经完全掌握了三大核心能力：实时反馈、99.999%的可靠性，以及超越人类水平的感知能力。工业机器人虽然有着实时反馈的精确性，然而却不具备人类水平的感知能力。引导民航客机的操作系统是可靠稳定的，但它们却又缺少应对新问题的能力。自动驾驶的客机之所以是一种安全的运输工具，那是因为相比繁忙的城市十字路口，天空上很少出现复杂的意外事件。最后，当某些人工智能软件能模仿人类水平的感知时，如Facebook的面部识别软件或苹果应用程序Siri，它们却又无法实时反馈，或者表现得并不十分稳定可靠。
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如果无人驾驶汽车的操作系统表现欠佳，那么付出的代价将不只是低下的工作效率，还会关乎于人的生命。实时反应速度不仅要求能快速反应，还要做到时机恰到好处。管理无人驾驶汽车的操作系统在监控支配汽车的反应时必须精确到微秒级。当台式机的操作系统启动硬盘时，电脑会宕机半秒左右，这虽然让人心烦，但也还能接受。但如果高速行驶的无人驾驶汽车在执行左转弯命令时快或慢了半秒钟，就可能会导致严重的交通事故。
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在这个操作系统的可靠性方面，要求也同样严苛。无人驾驶汽车的操作系统不仅需要防范黑客攻击，还必须进行保险性设计，使其可以在出现硬件或软件的问题后迅速重启。最后，正如我们在前面章节提到的，机器人操作系统必须足够聪明，能够感知周围的环境并作出有针对性的应对。
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机器人研发的艺术
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为了对研发智能化移动机器人的过程有更深入的了解，我们前往机器人研究的圣地——宾夕法尼亚州匹兹堡市的卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）。
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几十年来，卡内基·梅隆大学一直是机器人研究和自动驾驶汽车研究的最前沿阵地。威廉·“瑞德”·惠特克教授（Prof. William“Red”Whittaker）是机器人研究领域的传奇人物，他带领卡内基·梅隆大学的塔坦参赛队（Tartan）分别于2004年、2005年和2007年获得了政府资助的DARPA（国防部先进研究项目局，美国国防部的下属研究机构）的挑战赛冠军。有些人认为正是这一赛事的举办加速了无人驾驶汽车的发展。2015年2月，共享出行公司Uber也急切地加入了自主研发自动化驾驶汽车的大军，将研发中心设在匹兹堡，并从卡内基·梅隆大学的机器人学系、计算机系以及国家机器人工程中心（National Robotics Engineering Center，NREC）招募了四十多人的研发团队。
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NREC离大学主校区有1英里，享受联邦政府和企业的多项资金补贴，是卡内基·梅隆大学机器人学院对外的一个运营机构。我们前去拜访之时，Uber的触角还未伸到这里。在为写作此书进行调查时，很幸运的是恰巧我先前的一个学生布莱恩·扎雅克（Brian Zajac）就是NREC的硬件研发人员，他“大方”地带领我们参观了一下机构内部。NREC的使命是基于卡内基·梅隆大学计算机科学家和机器人学家的学术研究成果，研发制造可以应用于实际工作的机器人原型机。NREC研发的很多机器人或自动化车辆原本主要应用于军事领域，尤其是用于灾难复原工作，但真正批量化生产的是应用于工业领域的。
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那天早上，我们开车去NREC，刚进停车场就闻到了一股工厂里的味道，这无疑在提醒我们已经离开了学术研究的象牙塔。坐落于阿勒格尼河（Allegheny River）岸边的一栋饱受风雨洗礼的红色砖墙建筑，曾经是车辆维修厂房，现如今就是NREC的主楼。尽管时过境迁，但匹兹堡市曾经辉煌的制造业所遗留下的痕迹还是随处可见。穿过停车场时，我们看到成堆废弃的车轮胎旁还停着几辆生锈的废弃牵引车。与布莱恩在大厅寒暄几句后，我们就开始参观这里展出的NREC的早期项目成果。参观者进入大厅后首先看到的一个作品就是“驮马（Workhorse）”，由惠特克及其他卡内基·梅隆大学的研究者于1979年设计制造的一个灾难恢复机器人，主要用于帮助清理三里岛核电站事故后的废墟。虽然它看起来只是一堆架在六轮小车上的不锈钢管，但曾经作出贡献的它业已退役，骄傲地挺立在总服务台旁边。
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正式参观开始了，布莱恩领着我们穿过了总服务台后边的一扇门，进入NREC内部大片的办公室、实验室聚集区。随着布莱恩登上一架螺旋楼梯后，我们进入了一个光线良好的、有两层楼高的中央大厅，那里是整个建筑的中心。过去，当这里还是火车修理车间的时候，工程师会将有问题的车头拉到这片空地进行修理。现在，这里成了机器人建造的地方。
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大厅的天花板上和墙上挂着几台退役的机器人，其中有一个八足机器人，它在鼎盛时期曾大胆地闯入阿拉斯加州的活火山；另一个退役机器人SensaBot曾被用于监控充满危险的油田。现在它们被几个轨道滑索固定着，在那里见证着下一代机器人的发展变迁。在我们逗留期间，可以看到悬在头顶上的SensaBot在墙上偶尔一上一下地滑动，展现着它是如何像运动员般轻松自如地在台阶上跳上跳下的。
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在这个机器人大观园里，我们首先驻足观看到的是一个名叫CHIMP（CMU Highly Intelligent Mobile Platform，卡内基·梅隆大学高级智能移动平台，缩写后被命名为“黑猩猩”）的明星作品，它重达443磅，有5英尺高，是一个身形魁梧、浑身泛着红色金属光泽的灾难恢复机器人。为了建造CHIMP，25名软硬件工程师共同工作了一年多。我们的向导布莱恩当时就是那个项目团队的首席硬件工程师之一，他那时刚当爸爸，因此他还打趣对我们说CHIMP其实是他的另一个孩子。
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我们发现CHIMP只是DARPA资助的一个持续性大项目的一部分，而那个大项目的目标就是研发能够在对人体有危险的或有毒的环境中独立工作的灾害应对机器人。三年来，DARPA资助了多所大学及研究实验室里的多个类似项目。
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为了检验资助项目的实用性，DARPA在2012年至2015年间连续举办了三届名为“DARPA机器人挑战赛（Robotics Challenges）”的竞赛。来自世界各地的参赛队伍都可以在这个竞赛里展现自己机器人的实力。机器人挑战赛会在专门设计的场地里进行，场地会尽可能模仿自然灾害发生后的情景设计——有着散落在地的混凝土块，顶上压垮的钢筋横梁会挡住房门。参赛的机器人必须在没有人类直接现场监管的情况下完成一系列指定的灾难恢复相关任务，比如关掉金属阀门，在墙上挖洞，清理残骸，爬楼梯，或者使用电动工具。普通人自然可以轻松地完成这些任务，但想要编写人工智能软件来引导机器人的身体动作并进行稳定的人工识别则十分困难，因此对于机器人而言，这些任务十分艰难。
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在2013年的第一届DARPA灾难应对竞赛中，参赛的机器人（包括CHIMP）中没有一个能完成所有的指定任务。但近年来，硬件传感器和电脑变得越来越快、越来越小，人工智能软件发展飞快，这些技术的进步不仅加速了无人驾驶汽车的成熟，也有助于灾害恢复机器人的发展——在2015年的DARPA竞赛中，CHIMP和另外两个机器人用了不到一小时就完成了所有任务。CHIMP在全球最顶尖的25个机器人中位列第三，这个名次为NREC的研发者赢得了50万美元的现金奖励。
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布莱恩对我们说，现在仍能目睹CHIMP的运动展示，但仅限于一些简单动作。为了准备演示，CHIMP团队的研发人员忙乎了起来，开始启动机器人的操作系统。几个NREC工程师聚集在一块显示屏前，共同注视着一个十分复杂的操作界面。与此同时，CHIMP还在原地佝偻地趴着，它那淡定的姿态掩盖了背后复杂的过程——尖端的工程学技术要调动并协调它的肢体动作，软件要将它那伟岸的钢铁之躯连贯运作起来。
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CHIMP热身完毕后，我们见证了它机械之躯的“华美”动作。它有两个强有力的类似猿猴的胳膊，可以展开变成履带、收回变成躯干的机器腿，以及精巧的可以自由伸缩的钳形手指。它身上的一系列传感器会将从环境中采集的数据及时传递，交由操作系统快速处理。
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最后，过了十分钟，CHIMP的操作系统终于启动完成了。突然，它开始移动了。就像人类的运动员要热身一样，黑色的机械手臂伸缩了几下，逐渐地，CHIMP复活了。
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CHIMP团队的机器人专家密切地监控着它的动作，飞速在键盘上输入各种指令。当CHIMP的传感器对环境检测完后，操作员给了它一个简单的指令：“前进十英尺。”接收指令后，CHIMP依据周围的环境建立了一个3D数字模型，然后开始计划并执行下一步动作。
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计算建模完成后，CHIMP粗壮的机械腿流畅地变形为坦克履带，然后缓慢地向前滚动了几英尺。再后来，它举起手臂掉了个头，顺滑而自然地原路返回到开始的地方。回到起始点后，CHIMP的坦克履带又收回成躯干。演示完成后，它就关机了，再一次安静地趴在那里。
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