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最安全的危险之旅

2002-11-05 12:16 作者:鲁伊 2002年第15期
目前,NADS的驾驶模拟器已经开始发挥自己的现实作用。美国的许多州都已经根据车祸时驾驶者血液中酒精浓度的统计数据制定出相关的酒后驾车法规,但使用驾驶模拟器,科学家们可以更好地观察酒醉驾驶者的举动,记录他们的脉搏,测量驾驶中的偏差程度,从而找出最科学的禁止驾驶的血液酒精浓度标准来。

赛车手舒马赫在一辆驾驶模拟器中体验虚拟的一级方程式之旅

尼克,32岁,一个喜欢在业余时间玩玩音乐的房地产经纪人。纽约时间上午11点,虽然在过去的48个小时中,他只睡了4小时觉,但他自我感觉相当不错。昨天,他终于做成了一笔大买卖,和要好的朋友一起到酒吧痛痛快快喝了一夜酒。这是一个美好的春天的早晨,尽管每年这时候都会发作的过敏性鼻炎给他带来了一点小麻烦,不过在吃了医生开给的含抗组胺剂的最新克敏药之后,他的感觉好多了,虽然会有一点头昏眼花。不过这些都没什么,并不妨碍这个早晨他的快乐。他现在只想快一点赶到朱丽家中,那个褐发黑眼的美女说,要带给他一个惊喜——呀,手机响起来了,一定是朱丽等急了。尼克猛踩了一脚油门,雪佛莱超过了前面的车。左手扶方向盘,右手拿电话,他刚想说一句早上好,却忽然发现,一辆显然是由一个十几岁的新手开的车,正飞速逆行驶来……

“又一个”,金格.沃森(Ginger Watson)叹了口气,重新检查一下计算机记录下的数据,然后把已经快要魂飞魄散的尼克唤醒。走出驾驶室,尼克惊魂未定地上下打量这辆雪佛莱:是的,这是雪佛莱的一辆蓝色Malibu,仪表盘,方向盘,油门,刹车,皮座椅,一切都很正常。不过从外面看,就有些不一样。在应该安装着轮胎的地方,取而代之的是复杂的液压制动装置。那些让人信以为真的轮胎在道路上行驶时产生的摩擦和发出的声音,都是由这个液压制动装置模拟出来的。掀开车前盖,他看到的不是发动机,而是一团团绕在一起的线缆和计算机。尼克又向前看了看,很奇怪,刚才在车身中看到的那些街道、建筑物和车辆居然都消失不见了。他所面对的,只是一个大大的穹顶,墙壁上有简单的环境场面的投影,400平方米的场地正中,是那辆可能从根本上说不能算作一辆汽车的雪佛莱。

作为美国高级驾驶模拟器实验室(National Advanced Driving Simulator,简称NADS)中的一员,金格.沃森对这幕场景已经屡见不鲜。从今年1月美国高级驾驶模拟器实验室正式开始运作的时候起,每天他都要将许多像尼克这样的人送到驾驶模拟器驾驶座上,让这些喝得醉醺醺、服用了不宜驾车药物、瞌睡连连的人在虚拟的道路和车海人潮中放任自流。沃森总希望能看到那些受试者把一切处理得井井有条,但实际上,大多数时候,那些人没过多久,就在驾驶室里见周公去了。不过,让沃森和NADS的研究人员欣慰的是,至少,对那些受试者而言,所有的危险都不过是虚拟的,而这场最安全的危险之旅,既可以使他们更深刻意识到某些行为的危险性,又能帮助研究人员更好了解人的驾驶行为和各种因素对驾驶产生的影响。

其实,驾驶模拟器并不能算是一种新事物,在过去的许多年中,各种驾驶模拟器都曾被用在研究公路设计方案、培训驾驶员及测试消费者对新车的接受程度等方面。这些驾驶模拟器有的非常简单,只是由电脑屏幕和操纵杆构成;有的则非常复杂,带有逼真的汽车控制器和声音模拟。戴姆勒—克莱斯勒位于柏林的驾驶模拟器曾是世界上最顶尖的模拟器,安放在20英尺长车道上的模拟器不仅可以模拟汽车的启动、加速、刹车、转弯,还能为驾驶者提供众多仿真体验。比如,当驾驶者急刹车的时候,制动系统会使车体向后弹去,将驾驶者抛向前方,就如同真的急刹车一样。

当NADS在今年初投入运行的时候,戴姆勒—克莱斯勒的驾驶模拟器一下子就相形见绌了。模拟器中的虚拟世界是如此的逼真而令人信服,以至于驾驶者常常会忘记那些突然转弯并线的车实际上都只是幻像。当然,要获得如此奇妙的逼真度也并非易事,包括开发和建立模拟器系统在内,这个位于爱荷华大学卡拉维拉研究所的实验室造价高达8000万美元,其中大部分是美国国家高速公路交通安全委员会(National Highway Traffic Safety Administration)资助的。然而,与全球每小时就有5人因交通事故而丧生的代价相比,这数目显然又相当微不足道。更何况,根据国家高速公路交通安全委员会人本研究办公室负责人凯斯.布鲁尔(Keith Brewer)的介绍,每年因交通事故而带来的损失,高达1500亿美元以上。

NADS的驾驶模拟器被安装在一对很长的横梁上。一条横梁负责前后移动,而另一条则会左右移动。因为模拟器的穹顶可以快速自如移动,有助于形成颠簸的感觉。当驾驶者猛踩刹车时,作为模拟器的雪佛莱车不仅会产生后坐力并发出声音,环绕车体的巨大屏幕也会轻微抬升,从而形成逼真的感觉。模拟器能够将驾驶者抛向两边,甚至还可以将周围的世界幻化为旋转木马般纷乱的场景。

沃森指出,对运动的逼真感受是所有环节中最重要的一点。“如果你从那辆车中获得的体验同现实世界中一致,你的表现和反应也会和现实世界中的极为吻合。如果不是,你就会作出某些反常的举动。”比如说,当遇到突然的危急情况时,传统固定模拟器中的驾驶者就倾向于在大力刹车前多次踏下刹车。这是因为他可以感觉到自己没有停下来,因此便会作出在极度惊恐状态中所不会作出的调整。固定模拟器的另一个问题是它会使驾驶者感到恶心。当模拟器反馈给驾驶者的视觉信号和运动信号不一致时,驾驶者会感觉气促、头痛、眼睛疲劳甚至严重的恶心呕吐。

NADS模拟器使用了工程师们所称的“九度自由运动”(nine degrees of freedom)来实现所有信号的同步,而戴姆勒—克莱斯勒的模拟器只有七度。从技术上讲,任何一个三维空间中的物体都有六度自由运动,前三种分别是前后运动、左右运动和上下运动;后三种则属于不同的旋转运动。在此之外,NADS模拟器系统还借助穹顶的运动增加了三种运动形式。对驾驶体验的模拟,NADS为驾驶者提供了360度的视野,而戴姆勒—克莱斯勒的模拟器则只能提供180度的视野。每秒60帧高清晰度图像投影刷新速度使场景的动感更强,而穹顶内对自然光的逼真再现,更达到巧夺天工的地步。

在所有技术环节中,随机性可能是最让技师们头痛的问题。真实世界从来都不是整齐划一的,没有两个公路标志是完全一样的。为了获取可供比较的数据,研究人员必须对不同对象反复重复同一试验,或是对同一个人不同状况下的反应反复观察。为达到既可信又可靠的目的,模拟器必须实现有序和混沌的合而为一。研究人员为此开发出了名为运行时间协调器的软件程序,在模拟进行中运行,判断何时驾驶环境应为随机的,何时又应该有所控制。通过协调器形成的15分钟随机驾驶模拟中,交通信号和车辆路人的变化,可以同现实世界极为相近。

目前,NADS的驾驶模拟器已经开始发挥自己的现实作用。美国的许多州都已经根据车祸时驾驶者血液中酒精浓度的统计数据制定出相关的酒后驾车法规,但使用驾驶模拟器,科学家们可以更好地观察酒醉驾驶者的举动,记录他们的脉搏,测量驾驶中的偏差程度,从而找出最科学的禁止驾驶的血液酒精浓度标准来。

此外,研究人员还正在使用模拟器测量驾驶中使用移动电话对安全的危害程度。更为大胆的设想是,在模拟器的顶端安放核磁共振大脑扫描仪,从而研究大脑中不同情境下负责驾驶的区域。随着硬件设备的飞速升级和研究的深入,NADS的虚拟危险之旅必将使人类的真实行程更加安全。

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