行为预测十年演进
过去十年的演进,是将预测系统从一个**“计算几何体”重塑为具备“社会常识的智能体”**。预测是数学公式,冷冰冰地外推坐标。预测是心理博弈,它理解人类的不确定性,并学会了在复杂社会流中寻找安全平衡点。
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在自动驾驶与具身智能领域,**行为预测(Behavior Prediction)**的十年(2015–2025)是一场从“几何轨迹推演”向“社会语义理解”的认知跃迁。
预测系统的目标是回答一个核心问题:“周围的交通参与者下一步要做什么?”。以下是这十年的三大技术阶段演进:
一、 预测范式的三大代际
1. 物理模型与启发式阶段 (2015–2018)
- 核心逻辑: 基于运动学公式(匀速 CV、匀加速 CA、恒定转弯率 CTRV)。
- 特征: 系统假设行人或车辆会沿着当前的物理惯性继续运动,或者根据人工定义的“地图约束”(如车道中心线)进行投影。
- 局限性: 无法处理“非线性”意图。例如,当一辆车在十字路口减速时,物理模型无法判断它是要礼让直行还是准备左转,导致智驾系统频繁出现“幽灵刹车”。
2. 深度学习与多路径概率阶段 (2019–2022)
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核心逻辑: 引入 RNN/LSTM 和 CNN,结合高精地图信息。
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技术突破:
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多模态预测(Multi-modal): 系统不再只给出一个预测结果,而是给出多个可能的轨迹分支(如: 概率直行, 概率左转, 概率停车),并带有概率分布。
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热力图(Heatmaps): 利用卷积神经网络生成环境占据概率图,识别出障碍物最可能出现的区域。
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局限性: 忽略了“交互性”。系统往往将周围车辆视为死物,而没有意识到自己的行为也会影响对方(例如:我加速,对方可能会放弃变道)。
3. 交互式 Transformer 与交互大模型阶段 (2023–2025)
- 核心逻辑: 注意力机制(Attention) 与 博弈论(Game Theory) 的融合。
- 前沿特征:
- 交互预测(Interactive Prediction): 引入交互模型。系统会思考:“如果我切入这个车道,后方车辆会减速还是加速?”。实现了从“单体预测”到“联合预测”的跨越。
- 端到端意图理解: 基于 VLA(视觉-语言-动作) 大模型。系统不仅看轨迹,还看“语义”。例如:识别出路边挥手的交警、准备过马路但正在低头看手机的行人。
- 长时序预测: 预测时长从早期的 秒提升至 以上,支持更远距离的决策规划。
二、 核心维度十年对比表
| 维度 | 2015 (预测 1.0) | 2025 (预测 3.0) | 技术跨越点 |
|---|---|---|---|
| 理论基础 | 牛顿运动学 / 卡尔曼滤波 | Transformer / 强化学习 (RL) | 从物理属性到社会博弈 |
| 输入信息 | 距离、速度、加速度 | 视频语义流、意图常识、历史记忆 | 增加了对环境上下文的理解 |
| 输出形式 | 单一确定轨迹 | 多模态概率分布 + 交互响应函数 | 覆盖了行为的不确定性 |
| 实时性 | (较粗糙) | ** (极速响应)** | 支撑高速、拥挤场景避障 |
| 泛化能力 | 强依赖人工规则定义 | 数据驱动,自动学习复杂博弈 | 解决“长尾场景”下的预测难题 |
三、 2025 年的技术巅峰:生成式预测 (World Models)
在 2025 年,预测系统演进出了一个终极形态:世界模型(World Models)。
系统不再是单纯地计算坐标,而是在脑中“生成未来”。通过大规模视频预训练,智驾芯片(如 Orin/Thor)可以在毫秒内模拟出未来数秒内可能发生的多种视觉演变场景。
- 闭环自诊: 预测系统会不断将“现实发生的动作”与“预判的动作”进行比对。
- 异常捕获: 借助 eBPF 监控 神经网络的推理一致性。如果预测模型在复杂环境下出现置信度骤降,监控系统会即刻通知决策模块进入“保守防御模式”。
总结:从“算轨迹”到“懂人心”
过去十年的演进,是将预测系统从一个**“计算几何体”重塑为具备“社会常识的智能体”**。
- 2015 年: 预测是数学公式,冷冰冰地外推坐标。
- 2025 年: 预测是心理博弈,它理解人类的不确定性,并学会了在复杂社会流中寻找安全平衡点。
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