我們深扒了3000條專利，看看百度的“汽車機器人”里裝了什么秘密
文 | 錦緞
一年一度的百度世界大會來了。本屆大會主題是“AI這時代 星辰大海”。透過視頻直播，從國家游泳隊的日常訓練應用，到火星探測與月球冒險，AI的星辰大海已經依稀可辨。
當然，在AI的星辰大海里，還有一輛L5級別的無人駕駛車——百度Apollo“汽車機器人”。
不積跬步，無以至千里。沒有技術的一磚一瓦積累，不足以談自動駕駛。自動駕駛沒有捷徑。
所以，從事關自動（無人）駕駛第一性的“安全”出發，我們的問題是：至少多少件實打實的專利技術，才能撐起一輛Apollo“汽車機器人”這樣的無人駕駛車？
以下，是百度(NASDAQ:BIDU/HK:09888)給出的答案。
01?3000件專利托起一輛無人駕駛車
從專利角度為某個產業技術路徑“斷代”，是一件很具藝術性的事——資深知識產權服務專業人士都知道，不同的人對于特定產業或公司的不同認知，會在對某個技術集群的專利檢索過程中，套用不同的模型，最終得到的結果往往存在較大差異。
對于無人駕駛、自動駕駛這個仍顯前沿的產業學科來說，尤其如此。
回歸到常識，作為對人類駕駛習慣的模擬與替代，這項工程在相對最合理維度，對應的是感知（視覺與神經）、決策（大腦）與操作（手與腳）這三大系統。
基于這樣的模型，我們通過專利數據庫智慧芽檢索查詢，并逐一翻閱專利內文比對相關性后，就百度自動駕駛車輛的專利技術，得出了這樣一個初步結論：
共計3000件公開專利托舉出了一輛百度自動駕駛車（注：不含無效專利）。
3000件專利，對一輛無人駕駛車意味著什么？我們試圖通過以下角度予以還原。
【1】?百度自動駕駛專利演進史：萌芽于2011年，綻放于2015年，爆發于2016年。?
圖：過去10年百度無人駕駛相關專利的申請趨勢圖。因為專利公開時間滯后，2021年數據存在大幅失真情況。來源：智慧芽
以后視鏡來看，當前一個產業共識是，自動駕駛是AI技術的自然延展。通過對百度自動駕駛相關專利的逐一展開閱讀，這種相關性得到驗證。
然而在時間線上截取百度自動駕駛技術路徑的演進時，我們發現，從百度AI主干上內生出自動駕駛這一賽道的導火索，是地圖：
2011年3月7日，百度提出了一件名為“一種數字地圖生成裝置及方法”（公開號為CN102163214A）的發明專利。自這件用以優化地圖導航底層技術的專利始，此后3年之中，10數件地圖導航與汽車駕駛地理坐標相關發明專利相繼涌現。這個時期，可被視為百度自動駕駛技術的萌芽期。
2015年3月31日，百度提出了一件名為“一種獲取車道線的方法和裝置”（公開號為CN104766058 A）的發明專利。在這件專利中，出現了“自動駕駛”四個字。根據專利申請相對研發的時間滯后性特性推算，最遲2014年中期，百度自動駕駛研究有了基礎性成果。
從專利數量申請趨勢上看，百度自動駕駛相關專利在2016年突破一百件關口，自此之后呈逐年規模性增長之勢。故而在我們的研究范式里，將2016年定義為百度自動駕駛專利爆發元年。
【2】3000件專利，分布在20個技術維度，涉及100個關鍵詞。
根據檢索，百度自動駕駛專利主要分布在20個具體技術維度，涉及近100個專業術語關鍵詞。
按技術密度先后順序排列，這20個技術維度主要包括：自動駕駛、電子設備、計算機、障礙物、智能交通、深度學習、傳感器、計算機視覺、車道線等（具體見下圖）。?
圖：百度自動駕駛技術專利密度圖譜，來源：智慧芽。
同時，這20個技術維度，還輻射近100個更為具體的技術創新關鍵詞（見下圖）：
?圖：百度自動駕駛技術創新關鍵詞，來源：智慧芽。
以上兩張圖對比來看，除了“自動駕駛”這個關鍵詞格外突兀外，對于“障礙物”的技術研究是另一個目數較大的關鍵項。可見，應對極端路況（corner case），是自動駕駛技術發展過程里的最重大的工程之一。
當然，這兩張圖最顯性的啟示還在于，自動駕駛技術的實現并沒有捷徑，與之相關的系統性問題難以做到極簡。這也映射出，在“軟硬件一體化”的自動駕駛車輛中，冗余設計是必然的剛性存在。
【3】“安全”一詞在3000件專利中的1660件專利中出現。
3000件專利中，有1660件專利文件中，涉及“安全”這一關鍵詞。這樣的數據檢索結果，也客觀反映了“安全”作為自動駕駛第一性的應有之義。
下圖可見，這些專利基本對應著百度自動駕駛技術的所有創新點。?
圖：涉及安全關鍵詞的自動駕駛相關專利申請分布圖，來源：智慧芽。
【4】自動駕駛車輛=智能機器人。
通過百度自動駕駛專利集群中的蛛絲馬跡，我們可以發現，在百度的戰略體系中，未來實現自動駕駛的車輛將等同于智能機器人。
比如：2016年4月28日提出的名為“無人駕駛的用電汽車、充電樁及用于其中的充電方法”（公開號為CN105811513A）的發明專利顯示，搭載該專利技術的無人駕駛電動車，能夠通過“智能大腦”自行進行電量管理，并通過最優路徑找到經過自我學習訓練的智能充電樁，實現自動充電的功能。
圖：百度“無人駕駛的用電汽車、充電樁及用于其中的充電方法”發明專利技術摘要，來源：國家知識產權局
比如：2016年5月17日提出的名為“車輛涉水的預警方法及裝置”（公開號為CN105956527A）的發明專利顯示，搭載該專利技術的無人駕駛電動車，能夠通過車底激光測距儀、超聲波測距儀、車頂激光測距儀以及陀螺儀傳感器各自的測量結果，測量車輛前方預設距離處的積水深度，判斷所述積水深度是否超出車輛的安全深度后，做出穿越或者躲避等積水路況等智能抉擇——顯然，這是一種超越人類經驗的機器智能。
再比如：2016年6月1日提出的名為“無人駕駛車輛防盜系統”（公開號為CN106043222 A）的發明專利顯示，搭載該專利技術的無人駕駛電動車，可以提供9種模式的防盜應對方案——不僅包括自行報備位置坐標、拍攝坐標位置環境特征、自動智能報警，在車主發出召回指令后，無人駕駛車輛還可以依據既定目標位置實現自我“回家”——這項技術，基本預示著車輛盜搶險退出歷史舞臺。
還比如：2016年7 月13日提出的名為“一種高空墜物防護方法和裝置”（公開號為CN106184093A）的發明專利顯示，搭載該專利技術的無人駕駛電動車，可以自動識別高空墜物的發生、危險等級，并實現自動智能避險。
具體而言，它能夠識別高空墜落的是雨滴、冰雹和山石等，還是從樓體上掉落的花瓶、建筑材料和廢棄雜物等，進而實施不同防護方案——當處于靜止狀態時，可以控制發動機瞬間開啟，以驅動移動載體向前或向后移動以躲避墜物；而當不能通過躲避的方式躲開墜物時，則通過對安裝在車輛上方的氣囊進行充氣以進行防護。
……
02?百度的專利史，濃縮著中國自動駕駛發展史
從專利角度審視，很大程度上，迄今為止，百度在自動駕駛（無人駕駛）領域的研發歷史，即代表著中國自動駕駛（無人駕駛）的發展史。
這一初步結論，可以從數量與質量兩個維度獲得印證。
【1】?全維度數量領先。
國家工業信息安全發展研究中心與工信部電子知識產權中心2020年11月聯合發布的《2020 人工智能中國專利技術分析報告》顯示，在自動駕駛領域，從專利申請國內公開數量排行來看，百度專利申請數量 1928 件，力壓各大國外企業排名首位。前十位里，還有另外3家中國公司，分別是排名第2的華為、排名第7的吉利與排名第9的騰訊。
（注：此處需要特別指出：閱讀本文涉及的第三方研究報告時應注意，如前文所述，檢索模型不同，得出的相關技術維度專利數量不同，故而不同研究的數據存在一定差異。）?
圖：自動駕駛專利申請量排名前十的公司/機構。來源：《2020 人工智能中國專利技術分析報告》。
自動駕作為一項系統工程，涉及的技術范疇較為廣泛，形象來說——如第一章節所述：作為對人類駕駛習慣的模擬與替代，這項工程至少涉及感知系統（視覺與神經）、決策系統（大腦）與操作系統（手與腳）。
故而在這一工程里，與機器視覺相關的高清地圖、傳感器族群、端-云通訊技術，與深度學習相關的數據與算法，與執行操作相關的智能語義處理、“三電”等電子元器件架構，以及這三大環節里均不可或缺的各種專用芯片，均涉及大量的技術研發，并在專利維度得以體現。
分解來看，百度的比較優勢亦相對明顯——
根據國家知識產權局知識產權發展研究中心2020年12月發布的《新基建領域（人工智能）知識產權發展狀況調查研究報告》（下稱《新基建知識產權報告》）
◆高清智能地圖：智能地圖關鍵技術領域，截至2020年，專利申請量排名前三的中國企業申請人依次為百度（1433 件）、騰訊（862 件）和國家電網（670 件）。
圖：智能地圖技術領域中國企業申請人排名前十（2001-2020 年），新基建知識產權報告》。
?◆智能視頻：智能視頻分析技術作為基礎技術，支撐著智能視覺平臺的應用。該領域內，申請量排名前三的中國企業申請人依次為國家電網集團（305 件）、百度（138 件）和騰訊（99 件）。?
圖：智能視頻分析技術領域中國企業申請人排名前八（2001-2020 年），來源：《新基建知識產權報告》。
◆AI算法：在人工智能算法領域，我國高校和科研院所有較多的專利申請，其中頭羊為中科院。在企業維度，百度以1166 件領銜第一，并位列中科學之后排名所有申請人的第二。
圖：人工智能算法中國主要申請人排名表（2001-2020 年），來源：《新基建知識產權報告》。
◆深度學習：這一細分領域內，中國高校/科研院所表現搶眼，申請量占國內申請總量的 56.1%。而在實戰派維度——從企業排名來看，排名前三的分別為百度（273 件）、平安科技（271 件）與騰訊（226 件）。
圖：深度學習領域中國主要申請人排名表（2001-2020 年），來源：《新基建知識產權報告》。
◆大數據處理技術：該領域申請量排名前三的中國企業申請人依次為國家電網（1387 件）、百度（511 件）和華為（484 件）。
圖：大數據處理技術領域中國企業申請人排名前十（2001-2020 年），來源：《新基建知識產權報告》。
◆語音技術：該領域發明專利申請量排名前三的中國企業依次為百度（1334 件）、華為（1024件）和騰訊（867 件）。
圖：語音技術領域中國發明專利申請企業排名前十（2001-2020 年），來源：《新基建知識產權報告》。
可見，從專利角度出發，百度在自動駕駛領域技術的領先性，系建立在全技術維度的數量優勢基礎上。
不過也需要指出的是，自動駕駛作為智能經濟的一項分支，同樣受到產業分工理論支配，幾乎不存在一家公司100%的“軟硬一體化”可能。所以我們也能看到，在與自動駕駛車輛有關的“三電”系統硬件維度、“昆侖芯”代表的自動駕駛專用計算芯片之外的其他專業芯片領域，以及5G為核心的通訊技術上，百度的專利積累，與相應領域的領導者存在顯著差距。
【2】全球自動駕駛領導者的含金量。
百度自動駕駛在質量維度的領先性，放之于全球產業比較視角來看，以下這張圖能夠“一圖以括”：
這是2021年度Guidehouse自動駕駛榜單，百度位居右上第一陣營，為全球領導者。
反映在專利維度，根據國家知識產權運營公共服務平臺與中國信息通信研究院2020年11月發布的《人工智能中國專利質量研究報告》顯示：
2000 年1月1日至2020年9 月30日，人工智能領域中國專利主要創新主體包括百度、騰訊、華為、國家電網和阿里巴巴。對各主要創新主體的專利質量進行統計分析、發現，主要創新主體專利質量集中在 7-8 級（注：該報告根據相關模型將專利質量分為10級，第10級為專利質量最高級），相對于人工智能領域專利整體集中分布在 5-6 級而言，上述公司專利質量較高。其中，百度在較高質量專利數量上領先于其他創新主體。
圖：人工智能領域主要創新主體專利質量分級，來源：《人工智能中國專利質量研究報告》
具體到自動駕駛領域，重點創新主體包括百度、福特汽車（在華專利）、東南大學、吉利汽車和北汽集團等。其中，百度在主要創新主體中高質量專利數量上具有領先優勢，其專利質量集中在 7-8 級之間。福特汽車與百度公司專利質量分布一致，但是在中國專利布局數量較少。
圖：自動駕駛領域主要創新主體專利質量分級，來源：《人工智能中國專利質量研究報告》
另據前述《2020人工智能中國專利技術分析報告》研究顯示，從技術分類角度看，IPC國際專利分類中的B60W（道路車輛駕駛控制系統）是自動駕駛領域的關鍵技術，分支技術 B60W30（不與某一特定子系統的控制相關聯的道路車輛駕駛控制系統的使用）、B60W40（不與某一特定子系統的控制相關聯的道路車輛駕駛控制系統的駕駛參數的判斷或計算）。
在這些領域，全球傳統頭部車企——本田、豐田、博世、福特以及通用汽車等車企研究力度均較大，百度在這些技術分支具有一定的研究基礎。
同時，百度、騰訊以及華為等國內企業，研究方向主要集中在G06K9（數字識別）技術分支。由于百度近年來致力于自動駕駛研發和相關領域布局，因此在 G06K9 技術分支族群里領先優勢較大。?
圖：自動駕駛重點專利申請人重點分支技術布局圖，來源：《2020人工智能中國專利技術分析報告》
《2020人工智能中國專利技術分析報告》同時還指出，通過遴選自動駕駛領域重點專利發現，在2010年至2020年間，在自動駕駛技術路徑上具有節點性價值的發明專利，在中國公司維度亦主要體現在百度以下幾件專利上：
◆在車道控制方面：百度在2015年提出的公開號為CN105260699A的專利申請，該發明技術提供一種車道線數據的處理方法及裝置，以實現車道線地圖數據的高效、精確識別。
?◆在無人自動駕駛方面：2016年百度提出的公開號為 CN106023210A 的專利申請，該發明技術提供一種改進的無人車、無人車定位方法、裝置和系統，解決定位誤差問題，提升高精度高穩定性的定位結果，獲第二十屆中國專利獎銀獎。
2017 年百度提出的公開號為 CN107025642A 的專利申請，公開了基于點云數據的車輛輪廓檢測方法和裝置，方便駕駛車輛進行自動駕駛的路徑規劃和控制，獲第二十一屆中國專利獎優秀獎。
值得一提的是，華為亦有一項專利在相關領域具有產業代表性，被這份報告所著重提及：2014年華為提出的公開號為 CN104463201A 的專利申請，該發明技術可精確識別駕駛人處在駕駛狀態時是否正在使用手機。
以上，從數量到質量，迄今為止，百度的專利史，濃縮著中國自動（無人）駕駛發展史——這樣的結論，應無異議。
不過對于百度而言，不足以因此自我滿足，在全球產業比較視角里，它在自動駕駛領域與谷歌及豐田的競爭，仍處于膠著之勢。根據我們的研究，在自動駕駛8個具體專利技術維度——機器視覺、規劃控制、駕駛員輔助系統、移動計算、交通報警、激光雷達、機動車輛以及復合配件——百度在全球范圍內的領先優勢目前集中在前兩維度；在后邊6個維度，全球范圍內的專利技術領先者還分別屬于谷歌與豐田。
行百里路半九十里，之于百度以及它的自動駕駛同僚，在通向99.999999%安全可靠的完全自動駕駛之路上，必要永葆初心——使命所在，沒有捷徑可言。
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