23|机器人控制:从机械臂到自动驾驶(下)
H 博士 & 袁从德

你好!欢迎来到强化学习的第二十三讲。这节课我们将探索强化学习在自动驾驶中的应用与发展。
通过本节课的学习,你将能够:
理清两大场景的技术关联:识别机械臂的运动学控制、传感器融合经验如何为自动驾驶的路径跟踪、动力学控制提供借鉴,理解强化学习从“结构化环境精确控制”到“动态环境自适应决策”的技术演进。
一、强化学习在自动驾驶中的应用与发展
在自动驾驶技术向 L4 及以上级别突破的过程中,传统方法在复杂交通场景、未知风险应对及智能决策进化等方面逐渐显露出瓶颈。如何让自动驾驶汽车真正具备接近甚至超越人类驾驶员的环境感知、行为决策与动态控制能力,成为行业亟待解决的核心问题。
1.1 自动驾驶智能水平的评判与现状
如何判断自动驾驶汽车的智能水平?从生物大脑视角切入是重要思路。普遍观点认为,生物智能高低与其大脑神经元数量密切相关。若以深度神经网络作为智能承载,智能体(Agent)的智能性也与人工神经网络规模直接相关。
当前,用于自动驾驶汽车的神经网络规模约为百万或千万级别,这与典型哺乳动物的神经元数量相差甚远,且单个机器神经元能力远不及人类神经元。因此,现有自动驾驶技术远未达到人类驾驶智能,仅适用于简单稀疏交通工况,无法应对城市复杂道路交通场景,对未知场景的适应能力也存在不足。
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1. 强化学习在自动驾驶中的核心挑战包括安全性矛盾、样本效率与泛化能力、虚实迁移鸿沟,解决方案包括安全约束强化学习、离线强化学习、域随机化与域适应等。 2. 大语言模型与具身智能的结合为自动驾驶注入更高阶的智能,提升认知与规划能力,带来技术协同与生态拓展的可能性。 3. 多智能体强化学习(MARL)通过训练智能体团队协同完成目标,在交通效率与安全性上展现出巨大潜力,典型应用场景包括协作自适应巡航控制和城市路口交通协调。 4. 强化学习自动驾驶实例中的系统架构与核心组件包括环境模拟器、智能体和神经网络,训练流程采用回合制,奖励机制设计精细,系统实时可视化展示智能体在复杂交通环境中的学习过程。 5. 自动驾驶中的强化学习训练性能深度分析显示智能体在训练中表现出典型的学习模式,初期奖励波动剧烈,碰撞率在训练初期较高,后期有所改善,超速行为在训练初期频繁,后期显著减少。
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