还在玩ChatGPT？已经有自动驾驶算法能告诉你“我在干嘛”。

(资料图片仅供参考)

基于视觉和神经网络的自动驾驶算法，虽然能通过传感器数据，以及学习人类的驾驶行为，自主决策并控制车辆。

但是，算法基于什么做出的决策？特别是出现故障，也就是决策错误的时候，算法是怎么想的？这些一直被称为自动驾驶算法里的“黑匣子”，让算法缺乏透明度和可解释性。

不过，现在有这么一个模型，既能预测车辆控制行为，还能自己解释“我停车是因为红灯亮了，并且有行人在过马路”。

模型论文入选ICRA 2023，相关模型已开源。

那么，是一个什么样的算法？

ADAPT：驾驶行为感知说明大模型

这是一种叫ADAPT（Action-aware Driving Caption Transformer）的端到端算法，也是目前第一个基于Transformer的驾驶行为描述框架，可以感知和预测驾驶行为，并且输出自然语言叙述和推理。

直白一点说，输入车辆视频后，这个算法可以判断车辆行为并告诉你：车在做什么，为什么要这么做。

在论文作者提供的测试视频里，这个算法最终上车的效果是这样的。（红色字是车辆行为，蓝色字是解释）

“车在向前开。因为路上没有车。”

驾驶行为变化后，算法也能及时感知：

“车靠左边停下了。因为要停车。”

“车开始移动并且靠右行驶。因为路左边停着车。”

算法不仅能识别路口，也能识别骑着车的人。

“车在十字路口停下了。因为要避开街上骑着自行车的人，”

这是怎么实现的？

多任务框架下的联合训练

ADAPT框架可以分为两个部分：车辆行为描述（DCG，Driving Caption Generation）和车辆控制信号预测（CSP，Control Signal Prediction）。

首先，传感器端输入视频，Video Swin Transformer对车辆视频进行编码，得到的视频特征会输入进各任务模块里。

在DCG模块，算法利用Vision-Language Transformer生成两个自然语句，也就是上文中提到的车辆行为描述和原因解释。

相同的视频特征也会输入进CSP模块（类似一般基于视觉的自动驾驶系统），输出车辆实际的控制信号序列，并利用Motion Transformer输出模型预测的控制信号，比如速度、方向和加速度。

在单个网络中，作者利用车辆实际的控制信号序列和模型预测的控制信号序列，两者的均方误差作为CSP模块的损失函数。

而在多任务框架下，通过联合训练DCG和CSP，可以减少车辆决策和文本描述之间的差异，提高控制信号预测的准确率。

论文里，作者们在包含控制信号和车辆视频的大规模数据集BDD-X上，利用机器评测和人工评测验证了ADAPT的有效性。

机器评测方面，使用的是BLEU4、METEOR、ROUGE-L和CIDEr（对应缩写分别为B4、M、R、C）等多种语言任务常用的指标。

最终显示ADAPT达到了当前最优（State-of-the-Art）的结果，ADAPT在动作描述方面比原有先进方法CIDEr高出31.7，在原因解释方面高33.1。

人工评测分为动作描述、原因解释和全句三个部分。通过人工判断，ADAPT在这三部分的准确性分别达到了90%，90.3%和82.7%，证明了ADAPT的有效性。

在可视化结果里，也能看出ADAPT可以准确识别车辆行为以及决策原因。并且在黑夜、阴雨天等场景下，ADAPT也能保证准确度；即使有雨刷器干扰，ADAPT也可以识别道路上的停止标识。

为什么需要ADAPT？

自动驾驶行为的可解释性

在基于视觉的自动驾驶算法里，比较常见的解释图有视觉注意图（Attention Map），或者成本量图（Cost Volume），但不熟悉自动驾驶算法的人容易对这些图造成误解。

上：视觉注意图；下：成本量图

因此，ADAPT这种能够生成自然语言、“说人话”的算法，能够帮助用户更好地理解自动驾驶算法在做什么、为什么要这么做，同时还能让用户更信任自动驾驶技术。

而对于算法工程师和研究人员来说，当发生极端情况时、或者发生故障（比如判断错误）时，ADAPT可以帮助他们获得更多信息，进而改进算法。

作者们将进一步研究如何在模拟器和实际车辆上如何部署ADAPT，以及如何利用文本转语音技术，让生成的句子转化为语音，帮助普通乘客，特别是视力障碍乘客使用。

本文来源：量子位，原文标题：《他们用ChatGPT方式搞自动驾驶，论文入选了ICRA 2023》