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无人驾驶汽车的平均故障间隔距离应该用人类安全水平来测量。毕竟，早期汽车不是用瓦特来表示引擎功率，而是从大家都熟悉的马车能力来衡量——马力。无人驾驶汽车应该用同样的方法来展现它们的驾驶安全性，即我们已经很熟悉的人类在驾驶中的安全系数（humansafe rating）。下面来讲讲如何操作：一辆无人驾驶汽车如果无事故行驶的里程数两倍于人类的水平，则可以宣称“人类安全系数2.0”。一辆无人驾驶汽车的安全程度如果3.5倍于人类驾驶汽车，则可称为“人类安全系数3.5”；以此类推。无人驾驶汽车的人类安全系数水平，将取决于汽车的软件和计算能力，以及硬件传感器的数量和类型。
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从政府层面对人类安全水平建立监管系统，对于无人驾驶汽车行业的每个参与者都是有益的。一辆无人驾驶汽车的人类安全水平将是其市场吸引力的核心部分，汽车公司可以生产专门具有超高人类安全级别的“超级安全”汽车，并从这额外的安全性能提升中收取费用。从立法上讲，也许会要求运送儿童的无人驾驶汽车需要具备10.0的安全系数，但货物车辆具有低点的安全系数也可以上路。对于各种款式的流线型跑车和装有特殊艺术类人工智能及传感器套装的无人驾驶汽车，消费者能津津乐道地向他人谈论其中的安全系数和马力的兼顾的话题。
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实际上，一些安全性法规方面的工作已经完成了。有这样一个机器人操作系统已经成功地解决了大部分此类问题，那就是民航飞机上的操作系统。在所有运输系统中，具有最高级别平均故障间隔时间的运输系统之一就是民航飞机。平均而言，每200万次的飞行才会出现一次致命的系统故障（不考虑飞行员失误、恶意破坏、恐怖主义和其他外部因素，事实上80%以上的飞行事故是由那些因素导致的）。
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相比过去飞机的安全水平而言，每200万次飞行出现一次故障可以说是极大地提升了安全性，比20世纪50年代的事故率改善了大约100倍。更何况，现在的飞机比那个时候的飞机的飞行时间更长、距离更远、速度更快，这样一个近乎完美的安全纪录更是令人赞叹不已。不管怎样，在过去50年里，航空电子系统的故障发生次数已经下降了两个量级。
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无人驾驶汽车可以从民航飞机学到什么呢？首先是关键的政府监管。现在的飞机要接受更严密的审查，政府对飞机维护和飞行员训练都进行严格的监管。无人驾驶汽车也同样需要政府的监管，但首先应对机器人有充分了解并基于安全数据做出指导。对无人驾驶汽车进行管理时，应有一套合理而透明的机制来权衡并量化机器人驾驶员的能力，这一点是至关重要的。
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然而监管只是难题的一部分，更好的操作系统设计同样必不可少。你应该还记得，电脑操作系统的一个致命弱点——目前软件架构的设计思路是所有的系统进程运行在一个单片工作区。将任何东西注入这个软件集群，都会破坏系统的可靠性和安全性，产生漏洞。正如一份评价操作系统安全性的报告所言：“目前的操作系统就像未发明分隔舱之前的船一样，每个漏洞都可能导致沉船。”
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无人驾驶汽车需要高度模块化和冗余设计（Redundant）的操作系统。飞机以冗余架构设计而出名，而这种设计的大部分框架都是由美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration）严格管制的。在飞机上，关键的物理机械系统必须有双重或三重冗余设计。例如，民航飞机的燃油管需要双层护套，这样内层的油管发生泄露时，外层的油管就能承接泄漏并侦测汇报。飞机的关键软件子系统也是高度模块化和冗余设计的。航空电子操作系统是由几个相互关联但又各自独立的电子子系统组成。分离是关键，例如，控制引擎的软件与控制起落架的软件是分离的，而且它们都和乘客使用的资讯娱乐系统软件相分离。
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故障防护也很重要。每个航空电子系统都是依此设计的，这样系统之间可以相互检测故障，而且一旦故障发生，也能适当接受。如果多个子系统“产生分歧”，会通过投票的方式来解决僵局。
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像飞机一样，无人驾驶汽车应具备一套冗余设计的实时操作系统，这套系统还应内置独立的自我检测系统，而这些都应进行立法规定。例如，一辆无人驾驶汽车应该具备三套独立的视觉感知子系统，每一套系统都有着各自的视觉传感器和独特的技术来分析传感器收集到的数据；汽车的操作系统需要定期校正以确保它运行的是经过最新的数据库训练过的最新软件程序，而且与软件系统匹配的硬件（机械）系统也应该是准确无误的。
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同飞机一样，无人驾驶汽车的线缆和车载电脑应该隔离人体，避免乘客无意间地触碰或恶意劫车者有意破坏；汽车的自动驾驶软件应包含强大的监督软件模块，要由该套软件制造商以外的第三方独立机构进行周期性强制检查。如果子系统之间有意见分歧，监管软件要么“调整”系统的性能，要么立即驱动车辆寻求维护。
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几十年的人工智能与控制工程研究形成了现代无人驾驶汽车的操作系统和操纵装置。无人驾驶汽车的操作系统需要既可靠又聪明，操作系统必须实时“掌控环境”，并且绝不会发生碰撞。考虑到这些挑战，有些人会疑虑无人驾驶汽车是否真的能被推出。他们会问：“真的会有操作系统能像人一样掌控汽车吗？”更有甚者提出：“为什么直到现在，才开始发明出无人驾驶汽车？”
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无人驾驶：人工智能将从颠覆驾驶开始，全面重构人类生活 [:1700043793]
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无人驾驶：人工智能将从颠覆驾驶开始，全面重构人类生活 第五章 前提——电子化的高速公路
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1939年，通用汽车公司还只是一家大胆创新、创意营销的年轻公司，就敢于在纽约皇后区的世界博览会上向世人展示了世界上第一台无人驾驶汽车原型。公众为之兴奋不已，然而，直到六十多年后，通用汽车的梦想才由谷歌功能强大的无人驾驶汽车实现。
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无人驾驶汽车的发展迟缓了几十年，这是一种被称为“达·芬奇难题（Da Vinci problem）”的现象，而这个难题在今天依然困扰着发明家。达·芬奇难题指的是发明家设计了一种还不能应用的科技产品，之所以不能应用不是因为理论有问题，而是因为关键性的使能技术还未被实现。也就是说发明家的设想是合理的，但必备的技术还不具备。有个典型的事例。1493年，列奥纳多·达·芬奇（Leonardo Da Vinci）就设计出了直升机，但可惜的是达·芬奇的这种垂直起降飞行机器（他将其称为“螺旋桨”）并没有飞起来。它的设计原理是可行的，达·芬奇的设计图纸也没有问题。致命缺陷在于，为了能够起飞，达·芬奇的螺旋桨需要一个轻巧而又牢靠的机体和强有力的动力源，而这些在当时都还没有被发明出来。现代的直升机也是直到20世纪才得以起飞起来的。
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自从垂直起降飞行机器被达·芬奇设计出来，历经几百年，直到有了现代化的内燃机和轻型铝结构机身的搭配，它才最终能够飞起来，无人驾驶汽车的发展也经历了类似的过程。早在1939年，通用汽车公司的市场部人士就设想出了第一代无人驾驶汽车，并在世界博览会上公之于众。博览会占地1200英亩，展现了众多令人兴奋不已的前沿技术，如电视机、电子路灯、荧光灯，以及新晋中产阶级家庭中必备的设备——自动洗衣机。通用公司大胆地展示了一个名为“未来世界”的作品，即一个自动化的高速公路，并预计到1960年时它将使驾驶出行可以“解放双手，解放双脚”。
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通用汽车的“未来世界”以美国的一个典型城镇为背景，构建了未来现代化后的沙盘模型。参观者凭借移动座椅的便利，随着椅子移动欣赏这个迷你世界的动人景色。迷你的城市、农场、郊外，甚至还有一个小机场，接连从参观者的眼前滑过，而将一切这些建筑连接起来的是宛若绸带穿行于其间的“自动化高速公路”。在18分钟的浏览过程中，参观者还能听到一段解说录音，描述着这个“未来世界”的幸福生活。
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“未来世界”的解说词为人们描绘了1960年的生活：普通人也可以享受便利的出行，所依托的就是在自动化高速公路上行驶的借助一套无线电控制系统管理的汽车（这些受无线电控制的汽车具体的工作原理被有意含糊过去了）。按照解说的设想，仅仅在据当时21年后的未来世界，人类驾驶员就都会变成休闲的乘客，这都要感谢通用汽车公司研发出的创新汽车。无线电控制的汽车会自行引导驶进驶出自动化的公路，既安全舒适又经济便利，将人们从家里送到公司、机场，或者任何人们想去的地方。
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图 5.1 “我们现在看到的迷你模型是一个设想、一个艺术构思，但一旦它成为明天的现实，将会引领世界发生诸多变革”，纽约世界博览会，“未来世界：公路与地平线（Futurama: Highways & Horizons）”，1939年
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来源：通用汽车公司
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今天，我们很难设想就这样一个主要卖点是高速公路和迷你城镇的景观模型，能吸引数百万人的热切追捧，可是在1939年，一半以上美国民众都沉醉于通用汽车这个自动化高速公路的乌托邦设计中而不能自拔。通用汽车的“未来世界”是1939年世界博览会上最成功的作品之一，据事后统计吸引了数百万人的参观。展出之际，曾在一天里有2.8万人排队数小时等待参观，有时等候队伍还会绵延两公里。
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通用汽车的这个人造迷你世界就像是个大剧院，犹如问世于同一年的电影《绿野仙踪》（The Wonderful Wizard of Oz）中的奥兹王国一样魔幻、有魅力。世界博览会上展现的其他高科技成就最终都走进了人们的日常生活，与之不同的是“未来世界”的自动化高速公路虽然精彩夺目，但也正如《绿野仙踪》中的飞天猴子一样不那么现实。对于这些“解放双手”的汽车的具体工作技术细节语焉不详，只是将这种引导汽车自动驾驶的能力含糊地归结为“无线电和电子学的某种巧妙结合”。
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