近日，我所陳喜群教授和博士后夏英集在Cell Press合作期刊The Innovation發表了研究論文“Integrating social neuroscience into human-machine mutual behavioural understanding for autonomous driving”，為我所的科研工作增添了新的成果，在此向他們表示祝賀。他們的研究成果也將為我所的科研工作注入新的動力，為我所在國際學術界的影響力增添新的光彩。
論文簡介
“像優秀人類駕駛員一樣駕駛”是自主駕駛車輛（表1）的關鍵發展目標。為解決自主駕駛車輛與周圍人類車輛共存環境下的駕駛行為交互安全難題，需要使自主駕駛車輛具備與人類駕駛員類似的行為理解與交互能力。本文融合社會神經科學領域的群腦協同和類神經計算等前沿研究成果，為自主駕駛的類人化駕駛理解與交互提供了嶄新的研究手段。
表1 四類車輛自動化模式
自主駕駛車輛可以模仿人類駕駛行為，替代駕駛員執行駕駛任務，提高人們出行的安全性與便捷性。隨著自主駕駛理論研究和技術應用的不斷深入，各國科研人員在封閉測試環境和實際開放道路開展了大量自主駕駛測試，自主駕駛車輛與周圍人類駕駛車輛的混行交通安全問題引起了廣泛關注。當今主流的自主駕駛技術依賴深度學習、強化學習、模仿學習等數據驅動的“黑箱”研究范式，模型可解釋性、算法復現度、泛化遷移性能受到一定的限制。更關鍵的是，數據驅動模型基于超參數的數據擬合機制與人類駕駛過程中感知、思考、決策、行為生成等腦活動的信息處理神經機制不同，造成人類駕駛員無法理解自主駕駛車輛駕駛行為的困境，限制了自主駕駛車輛與人類駕駛員的雙向意圖理解與合理交互。
圖1 基于社會神經科學的類人駕駛行為理解與交互
社會神經科學是一門研究社會過程及行為背后生物神經機制的科學。對蝙蝠、猴子、老鼠等動物的相關社會行為研究發現：參與同一活動動物群體存在群腦協同現象，形成社會智能（social intelligence）概念。這一研究范式已推廣到人類群體交談、聽音樂、互相注視、姿勢模仿等活動的研究中，并作為一種神經反應標志來標定人類的社會交互行為。此外，隨著仿照人腦信息處理模式與結構的類神經計算模型的提出與發展，將人腦的神經活動機制以仿生計算方式進行定量化推理也成為了可能。
對于同一路段中人類駕駛員間的駕駛交互，可被定義為一種需要彼此配合的人群間社會交互行為。依據這一假設，可通過群腦協同理論為人類駕駛員間的駕駛協作建立模型并標定參數，借助類神經計算技術，仿照人腦思維的駕駛理解與行為交互模式，開展定量化推理及神經計算。
本研究以類人、類腦的研究范式為出發點，可賦予自主駕駛車輛以人類駕駛員相同的信息處理機制及交互能力，使自主駕駛車輛能夠站在人類駕駛員的角度思考與交互，進而突破單純的數據驅動研究范式可解釋性、可復現性、泛化遷移等方面的局限。面向未來，群腦協同及類神經計算技術在工程應用層面仍存在諸多尚未解決的挑戰，尚需社會神經科學、行為科學、計算機科學、智能交通系統、車輛工程等多學科間深入交叉與通力合作。
將社會神經科學融入自主駕駛人機交互行為理解，有助于闡明人類駕駛行為背后的神經機制，推進自主駕駛技術應用落地。更重要的是，這一研究理念通過解析與模仿人類行為背后的神經機制，可將人類大腦的信息處理過程以智能算法的方式表達與實現，是人工智能與人類智能的融合和升華。在此前沿領域開展研究，不僅可以加快自主駕駛車輛的類人化進程，更為工業界的廣義人機交互提供仿生理論和技術參考。
作者簡介
夏英集，浙江大學建筑工程學院智能交通研究所博士后，合作導師陳喜群教授。主要研究方向為自主駕駛車輛的感知與決策。在Patterns、IEEE VT、Optics & Lasers in Engineering等雜志發表論文多篇，獲授權發明專利多項。獲中國博士后基金面上項目支持。
Web：https://person.zju.edu.cn/xiayj
陳輝，浙江大學長聘教授，心理與行為科學系副系主任。主要研究方向為認知心理學與神經科學，注意、記憶、意識等認知與神經機制等。榮獲教育部長江學者青年學者、浙江省自然科學杰出青年基金獲得者、美國實驗心理學會會士、美國心理科學協會（APS）Rising Star獎、美國實驗心理學會青年科學家獎等榮譽。在Science Advances、Psychological Review、Psychological Science、JEP：General、Science China-Life Sciences等雜志發表論文多篇。
Web：https://person.zju.edu.cn/chen_hui
陳喜群，浙江大學長聘教授，智能交通研究所所長，浙江大學伊利諾伊大學厄巴納香檳校區聯合學院副院長。研究方向包括交通運輸管理、共享出行、智能交通系統，致力于大數據驅動的城市多模式交通管理與優化研究。擔任世界交通運輸大會交通管理與控制學科主席，管理科學與工程學會理事，IEEE TIV副主編，TRC編委，世界銀行交通專家顧問。主持國家自然科學基金4項、國家重點研發計劃課題1項，在Patterns、MS、M&SOM、TS、TRB、TRC、TRE、IEEE TITS等期刊發表SCI/SSCI論文100余篇。榮獲國家優青、浙江省杰青、中國交通運輸協會科技創新青年獎、IEEE ITSS最佳博士論文獎、中國智能交通協會科技獎二等獎，入選中國科協青托工程、浙江省千人計劃。
Web：https://person.zju.edu.cn/xiqun
相關論文信息
本文內容來自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第四期以Editorial發表的“Integrating social neuroscience into human-machine mutual behavioural understanding for autonomous driving” (投稿: 2023-04-17；接收: 2023-05-28；在線刊出: 2023-05-30)。
DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100455
引用格式：Xia Y., Chen H., Chen X. (2023). Integrating social neuroscience into human-machine mutual behavioural understanding for autonomous driving. The Innovation. 4(4),100445.