穆北鵬，Momenta地圖業(yè)務(wù)研發(fā)總監(jiān)

10月的第一天，穆北鵬前往東升大廈的Momenta履新，五道口熟悉的光景讓她有些恍惚。10年前穆北鵬在這里的清華校園攻讀自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科，如今又回到這里工作。

時(shí)間在中國(guó)經(jīng)濟(jì)中投射的能量尤為巨大，10年當(dāng)中，互聯(lián)網(wǎng)和科技創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷了智能硬件、人工智能等多股浪潮，穆北鵬“搭乘”的則是自動(dòng)駕駛這趟“快車(chē)”。

Momenta是國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的獨(dú)角獸公司，穆北鵬加入后擔(dān)任地圖業(yè)務(wù)的研發(fā)總監(jiān)。2016年，穆北鵬畢業(yè)于麻省理工學(xué)院，獲得博士學(xué)位，此后進(jìn)入Facebook Reality Lab實(shí)驗(yàn)室，在Facebook的VR/AR前瞻項(xiàng)目從事定位和跟蹤的研發(fā)。

Momenta的定位是打造自動(dòng)駕駛大腦，向汽車(chē)廠商和一級(jí)供應(yīng)商輸出自動(dòng)駕駛技術(shù)方案，包括眼下正炙手可熱，L3級(jí)及以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)都需要搭載的高精地圖。Momenta在今年獲得自然資源部頒發(fā)的甲級(jí)測(cè)繪資質(zhì)，為其地圖業(yè)務(wù)的拓展吹響了沖鋒號(hào)。

 

跟高德、百度等傳統(tǒng)圖商花大價(jià)錢(qián)置辦采集作業(yè)車(chē)不同，Momenta等初創(chuàng)公司普遍采取眾包方式，部署以視覺(jué)為主的方案來(lái)制作高精度地圖。而該路徑對(duì)視覺(jué)定位技術(shù)的依賴(lài)也決定，MIT博士穆北鵬的加入，將成為Momenta地圖業(yè)務(wù)的主軸。

結(jié)緣自動(dòng)駕駛

作為理工學(xué)科的殿堂級(jí)名校，MIT名師云集，在2007年的 DARPA 自動(dòng)駕駛挑戰(zhàn)賽中帶領(lǐng)MIT團(tuán)隊(duì)的Prof. Jonathan How和John Leonard都是該校教授，也都是穆北鵬的博士導(dǎo)師。

Johnathan How，MIT教授，F(xiàn)ord-MIT自動(dòng)駕駛聯(lián)盟Director

MIT期間，穆北鵬最早就讀于Lab of Information and Decision System（信息與決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室），從事分布式機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)和路徑規(guī)劃研究。穆北鵬是當(dāng)時(shí)小組里很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)第一個(gè)從大陸直接招來(lái)的研究生。

這一階段的研究課題主要落在如何高效利用多傳感器的信息，建立稀疏的模型，來(lái)解決機(jī)器人的導(dǎo)航和控制問(wèn)題。

在研究過(guò)程中，穆北鵬意識(shí)到好的感知和定位是規(guī)劃、控制的基礎(chǔ)，于是轉(zhuǎn)向Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)這樣一個(gè)實(shí)用領(lǐng)域，用信息和量化的方式來(lái)改善SLAM系統(tǒng)的有效性。

穆北鵬也是在這一階段加入John Leonard的小組和Artificial Intelligence and Computer Science Lab（人工智能與計(jì)算科學(xué)實(shí)驗(yàn)室）。師從John Leonard后，穆北鵬最大的收獲是開(kāi)始從感知、定位和規(guī)劃控制多維度綜合設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)，并引入深度學(xué)習(xí)技術(shù)，直接利用語(yǔ)義感知結(jié)果進(jìn)行三維建圖。

John Leonard，MIT教授，現(xiàn)為T(mén)oyota Research Institute自動(dòng)駕駛VP

2016年，從MIT畢業(yè)后，穆北鵬所學(xué)的SLAM技術(shù)正好趕上自動(dòng)駕駛井噴，自動(dòng)駕駛汽車(chē)在GoogleX內(nèi)部秘密研究多年之后，獨(dú)立成為Waymo；Cruise Automation成立只有兩年多，以10億美元天價(jià)被通用收購(gòu)；Uber大手筆挖來(lái)CMU 50多名機(jī)器人人才，成立自動(dòng)駕駛研究院。

穆北鵬收到的offer也不乏來(lái)自上述巨頭，在GoogleX面試時(shí)，穆北鵬推門(mén)看到的面試官正是程序界大神、清華師兄樓天城，而Cruise Automation的Leader也告訴她，未來(lái)團(tuán)隊(duì)會(huì)保持獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。但戲劇化的結(jié)果是，穆北鵬未選擇這些當(dāng)時(shí)站在風(fēng)口的自動(dòng)駕駛明星項(xiàng)目，而是Facebook旗下的Oculus Research實(shí)驗(yàn)室。

Oculus Research是Facebook收購(gòu)Oculus之后成立的VR/AR技術(shù)研發(fā)部門(mén)，今年5月更名為Facebook Reality Lab。雖然位于距離Facebook總部門(mén)洛帕克800英里的西雅圖，F(xiàn)acebook Reality Lab依然聚集了視覺(jué)SLAM和3D重建技術(shù)圈的頂級(jí)人才，包括《KinectFusion》 作者 Richard Newcombe，《ORB-SLAM》作者 Raúl Mur-Artal等。

“那種開(kāi)山鼻祖式的論文都是出自他們之手，而且這個(gè)團(tuán)隊(duì)真得很有活力。”穆北鵬說(shuō)。

當(dāng)然，擊中這個(gè)中國(guó)女孩內(nèi)心的可能還是dense SLAM泰斗級(jí)人物Richard Newcombe的評(píng)價(jià)，“你是我們面試這么多人以來(lái)最成功的候選人，你的數(shù)學(xué)功底、編程能力和機(jī)器人學(xué)上的理解和專(zhuān)業(yè)積累，非常出色?，F(xiàn)在的AR/VR還有很多未解的問(wèn)題，我們相信你可以在這里做出出色的成果。”

Richard Newcombe繼續(xù)向穆北鵬吹風(fēng)，“自動(dòng)駕駛落地是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。而AR不一樣，它面對(duì)的環(huán)境更復(fù)雜，具有更嚴(yán)格的計(jì)算量、功耗、體積、重量和成本的要求。一旦技術(shù)落地，美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)也可以迅速?gòu)?fù)制到非洲。”

在Facebook Reality Lab，穆北鵬作為一個(gè)應(yīng)屆生，獲得了一個(gè)資深研究員才享有的資源支持，得以嘗試各種技術(shù)可能性。但也正如其向鈦媒體總結(jié)，“大公司不愁資金和變現(xiàn)，所以我們的部門(mén)就像一個(gè)大的實(shí)驗(yàn)品或者孵化器，在里面工作，就感覺(jué)像一顆小水滴融于汪洋大海。”

今年的CVPR（IEEE國(guó)際計(jì)算機(jī)視覺(jué)與模式識(shí)別會(huì)議）大會(huì)上，與另一位清華師兄曹旭東的溝通，撬動(dòng)了穆北鵬投身自動(dòng)駕駛?cè)Φ南敕ā?/p>

移動(dòng)端的SLAM如何用在汽車(chē)上？

曹旭東是Momenta CEO，穆北鵬與其第一次接觸是在2017年的CVPR大會(huì)上，雙方當(dāng)時(shí)沒(méi)有太多交集，曹旭東只留給穆北鵬一個(gè)文質(zhì)彬彬，卻打定主意要做自動(dòng)駕駛的輟學(xué)學(xué)長(zhǎng)的印象。

2018年，隨著新一輪融資完成，曹旭東創(chuàng)辦的Momenta已經(jīng)累計(jì)獲得超2億美元融資，估值超過(guò)10億美元，不僅成為自動(dòng)駕駛創(chuàng)業(yè)公司的估值之最，投資方也包含了明星機(jī)構(gòu)、國(guó)家資本和國(guó)際車(chē)企這樣的豪華陣容，公司業(yè)務(wù)和團(tuán)隊(duì)都進(jìn)入高速擴(kuò)張期。

曹旭東沒(méi)有像大量自動(dòng)駕駛創(chuàng)業(yè)者直奔Robotaxi而去，其為Momenta設(shè)定了一條漸進(jìn)式、逐步落地的路徑：從后裝產(chǎn)品開(kāi)始，逐步過(guò)渡到高速公路L3級(jí)的自動(dòng)駕駛，再到限定場(chǎng)景的L4自動(dòng)駕駛，最后目標(biāo)是完全無(wú)人的L4城市道路自動(dòng)駕駛。

“當(dāng)時(shí)和旭東聊了之后，我覺(jué)得這是一個(gè)有比較清晰的商業(yè)化路徑的團(tuán)隊(duì)。”穆北鵬說(shuō)。

國(guó)外的奧迪、通用，國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)城等已經(jīng)開(kāi)始為L(zhǎng)3級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)采購(gòu)高精地圖，而基于視覺(jué)和眾包模式對(duì)高精地圖進(jìn)行更新被視作一門(mén)大生意。因此，雖然從深度學(xué)習(xí)的感知出發(fā)，地圖和定位的業(yè)務(wù)權(quán)重在Momenta逐漸提升。

而對(duì)于穆北鵬來(lái)說(shuō)，利用語(yǔ)義建立稀疏地圖，實(shí)現(xiàn)低成本定位導(dǎo)航，從而支持自動(dòng)駕駛規(guī)劃和控制的技術(shù)路線，跟她多年前在MIT所學(xué)前后呼應(yīng)。 而且，經(jīng)過(guò)Facebook期間對(duì)移動(dòng)終端精細(xì)定位的歷練，穆北鵬對(duì)自動(dòng)駕駛的導(dǎo)航和規(guī)劃理解更為自信。

“我也是看到國(guó)內(nèi)的這方面技術(shù)和國(guó)外確實(shí)有差距，所以想把自己的所學(xué)用到國(guó)內(nèi)。”穆北鵬說(shuō)。

當(dāng)然，移動(dòng)端和自動(dòng)駕駛的應(yīng)用條件還是有一些不同。

“移動(dòng)端SLAM算法的難度在于，它的場(chǎng)景在室內(nèi)，定位精度要求很高，而且環(huán)境中不會(huì)有固定的軌跡結(jié)構(gòu)，桌子、椅子、沙發(fā)等什么特征都會(huì)遇到，也沒(méi)有全局的定位系統(tǒng)。”穆北鵬說(shuō)，“但有利的條件是，它的光照環(huán)境不會(huì)有太大變化，感知壓力較小。”

而在自動(dòng)駕駛的場(chǎng)景中，SLAM技術(shù)經(jīng)常面臨雨雪等各種天氣條件，這對(duì)感知的影響較大，而且安全性要求較高，但有利的地方是，車(chē)輛的感知距離一般在百米級(jí)別，定位精度要求厘米級(jí)別，同時(shí)，車(chē)輛都會(huì)配備全局定位系統(tǒng)GPS，以及道路上的車(chē)道線等標(biāo)識(shí)也都可以作為定位參考。

針對(duì)自動(dòng)駕駛中導(dǎo)航和定位的特點(diǎn)，穆北鵬已經(jīng)有了一些規(guī)劃。比如在硬件上，針對(duì)不同的天氣和環(huán)境條件，應(yīng)用Momenta的不同傳感器；而在算法上，利用道路上特有的特征進(jìn)行定位修正。

“在SLAM技術(shù)中，如果純用視覺(jué)去計(jì)算軌跡，由于缺乏絕對(duì)位置約束，時(shí)間長(zhǎng)了計(jì)算軌跡和真實(shí)軌跡之間就會(huì)出現(xiàn)漂移，在移動(dòng)端我們可以用基于自然特征點(diǎn)回環(huán)檢測(cè)的方法來(lái)修正。比如物體在一個(gè)地方出發(fā)，然后又回到這個(gè)地方的時(shí)候，我們就要通過(guò)比較自然特征點(diǎn)檢測(cè)出來(lái)兩個(gè)地方是一樣的，然后進(jìn)行強(qiáng)行糾正。”穆北鵬說(shuō)，“但是汽車(chē)在城市環(huán)境中行駛時(shí)，場(chǎng)景大得多，采用獲取自然特征的方法需要的計(jì)算量大，而利用全局定位信息（例如GPS）和稀疏語(yǔ)義信息進(jìn)行軌跡閉環(huán)修正就更加高效。”

用低成本路徑普及高精度地圖

高精度地圖幾乎專(zhuān)為自動(dòng)駕駛設(shè)計(jì)，日常手機(jī)使用的GPS定位精度在米級(jí)，而高精度地圖的定位精度要求則在厘米級(jí)。除了定位，高精度地圖還將包含道路定義、交叉路口、交通信號(hào)、車(chē)道規(guī)則等各種元素，能夠?yàn)樽詣?dòng)駕駛減少相當(dāng)部分的感知工作量。

因此，當(dāng)自動(dòng)駕駛技術(shù)逐步普及，高精度地圖成為剛需。高德、四維圖新、HERE等傳統(tǒng)圖商，以及谷歌、百度等巨頭都已經(jīng)推出了高精地圖的量產(chǎn)時(shí)間表。據(jù)了解，上述傳統(tǒng)圖商的高精度地圖大都采用配備激光雷達(dá)的采集車(chē)采集制作而成，一臺(tái)采集車(chē)的成本高達(dá)200萬(wàn)元以上，地圖數(shù)據(jù)更新的門(mén)檻也相應(yīng)提高。

而Momenta等初創(chuàng)地圖公司，則采用了攝像頭和眾包方式部署采集設(shè)備，既可以低成本大規(guī)模的設(shè)備鋪設(shè)，又可以做到快速更新地圖數(shù)據(jù)。

“大規(guī)模建圖依賴(lài)的是資金（去部署大量的采集車(chē)），而高精度地圖的剛需是實(shí)現(xiàn)快速更新，這也是高精度地圖領(lǐng)域新晉公司與傳統(tǒng)導(dǎo)航圖商差異最大的部分。”Momenta CEO曹旭東說(shuō)。

具體到高精度地圖的繪制及更新方面，Momenta用了“兩條腿”走路：通過(guò)自有渠道或者合作渠道，完成地圖繪制；布局后裝設(shè)備及前裝定位盒子，眾包完成地圖更新。

當(dāng)然，眾包方案比起采集車(chē)的成本更低、更新效率更高，但是采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量和定位精度也受到業(yè)內(nèi)質(zhì)疑。

對(duì)此，穆北鵬并未否認(rèn)自動(dòng)駕駛行業(yè)面臨的這一性能和成本的平衡難題，“傳感器便宜了，可能就沒(méi)有那么精準(zhǔn)的定位能力，比如說(shuō)圖像只有兩個(gè)維度，而世界是3D的，它就缺少一個(gè)維度，第三個(gè)維度的數(shù)據(jù)就需要更強(qiáng)的技術(shù)手段去恢復(fù)出來(lái)。”

據(jù)悉，為了兼顧定位精度和更新效率，Momenta已經(jīng)研發(fā)了底圖繪制設(shè)備和更新設(shè)備。

其中底圖繪制設(shè)備包括攝像頭、高精度GPS、高精度IMU，及用于深度學(xué)習(xí)和SLAM的計(jì)算芯片，并對(duì)搭載的傳感器設(shè)置高精度的時(shí)間同步，整套設(shè)備價(jià)格在千元美金級(jí)別；

地圖更新設(shè)備的成本在千元人民幣級(jí)別，Momenta將更新設(shè)備分為后裝和前裝兩種方式進(jìn)行部署。后裝方式，即將眾包更新方案搭載在Momenta后裝產(chǎn)品設(shè)備“途鈴”；前裝方式則是通過(guò)與主機(jī)廠合作共同研發(fā)“定位盒子”，并搭載Momenta地圖更新方案。

穆北鵬告訴鈦媒體，這兩種設(shè)備會(huì)結(jié)合互補(bǔ)，來(lái)提高定位精度并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，“千元級(jí)的設(shè)備因?yàn)椴渴鸬囊?guī)模較大，一條路很多設(shè)備會(huì)經(jīng)過(guò)很多次，就能提供相對(duì)精度。比如路上有兩根桿子，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)第一根桿后，再跑了100米，就經(jīng)過(guò)了第二根桿，這時(shí)候我們就知道這兩根桿相距100米。”

但是在全球的定位系統(tǒng)里面，這根桿的經(jīng)緯度是多少，因?yàn)闆](méi)有量值，所以不能確定。“我們貴一點(diǎn)的高精度設(shè)備（千元美金級(jí)設(shè)備）會(huì)配置定位能力比較好的傳感器，設(shè)備只要經(jīng)過(guò)這條路一次，就知道對(duì)應(yīng)這根桿的經(jīng)緯度。”穆北鵬說(shuō)。

自動(dòng)駕駛走向規(guī)?；涞氐倪M(jìn)程中，敢于在成本和性能效率之間較勁的挑戰(zhàn)者，無(wú)疑會(huì)成為關(guān)鍵推進(jìn)力量，穆北鵬的期待是，能在不遠(yuǎn)的將來(lái)，看到地圖行業(yè)能用一套千元級(jí)設(shè)備來(lái)維護(hù)和剛更新高精地圖。