蔡霖：V2X为自动驾驶保驾护航

本次报告中，蔡霖教授结合其多年的海外留学和研究经历，详细阐述了交通行业的发展、自动驾驶热潮和V2X技术的优势与挑战，介绍了其研究团队近几年的相关工作，并从如何做好学术研究的角度与在座的老师和同学分享了宝贵经验。

Lin Cai（蔡霖），分别于2002年和2005年在加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo，Waterloo，Canada）获得了电气和计算机工程硕士和博士学位（授予研究生研究的杰出成就）。自2005年以来，她一直在维多利亚大学电气与计算机工程系工作，目前是一名教授。

蔡霖教授长期以来一直从事通信与网络相关的研究，在车联网、TCP/IP协议、智能电网、网络安全防护等领域取得了一系列富有成效的开创性研究成果。近日，蔡霖教授因其在网络通信领域的杰出贡献，荣获2019年度加拿大最高国家科技奖“E.W.R.Steacie Memorial Fellowship”，成为自该奖项创立以来首位在电气和计算机工程领域获奖的女性学者，这也是维多利亚大学的研究人员连续第二年获此殊荣。

图为蔡霖教授在活动现场展示并讲解了她和所在团队在V2X系统设计方面的研究成果。蔡霖教授作为女性科学家的榜样，她的科研历程也鼓励了更多的女性投身于STEM（科学、技术、工程和数学）领域的研究。

报告具体情况

讲座一开始，蔡霖教授生动描绘了第一次工业革命以来的通信、交通领域的技术突破，并强调交通运输行业的飞跃，是奠定人类文明发展的重要基石。

围绕安全隐患、道路拥堵、环境污染和空间占用四个方面，对交通领域当下和将来面临的挑战进行了详细阐述，并通过数字给了我们直观的感受。

安全隐患

2010年至今，每年有超过100万的人死于交通事故；

12-29岁这个年龄段死亡的第一大原因是交通事故；

在全世界中低收入的国家中，交通事故导致GDP下降了3%。

道路拥堵

长沙的交通拥堵排在我国前四名；

美国每个开车上下班的人，平均每年有97个小时浪费在交通拥堵中，折算成的经济损失达1600亿美元。

环境污染

2018年美国汽车排放的废气高达60亿加仑，导致300万吨的二氧化碳排放量。

空间占用

每辆车在购买后，其真正使用的时间只占5%，而不使用的时段会带来严重的空间浪费。

自动驾驶和新能源这两项新技术的出现，为攻克这些难题带来了希望。自动驾驶可以提高车辆的使用效率，改变人们的出行习惯。但是自动驾驶还处于发展阶段，不够成熟，去年的两起自动驾驶事故，给它的大规模应用泼了冷水。而新能源的电动汽车作为一种新型的汽车类型，已经在世界上很多地方实现了上路应用，对环境保护大有裨益。

蔡霖教授强调，自动驾驶技术的发展目标是实现车辆像熟练的驾驶员一样，具有很强的“听”和“看”的能力。虽然现在的车辆上已经部署有许多感知设备，但其感知精度和全方位程度仍然不够，V2X（Vehicle-to-Everything）应运而生。通过提供车辆与外界的通信支持，可以弥补车辆自身感知的偏差和有限的感知能力。V2X系统包括车辆到车辆（V2V），车辆到基础设施（V2I），车辆到行人（V2P），车辆到云（V2C），车辆到传感器（V2S）等。总而言之，V2X将成为现代交通效率与安全保障的关键技术。

紧接着，蔡霖教授对V2X技术进行了详细的分析。

V2X相对于传统网络有以下几个鲜明的特点：

（1）车辆的高移动性影响了通信质量，网络拓扑也频繁动态变化；

（2）V2X系统中，通信的设备千差万别，如何保障不同设备的通信需求是一个难题；

（3）开放的通信系统可能遭受各种攻击和干扰，进而引发一系列安全问题。

相比之下，车联网与传统的IP网络也有很大的区别。由于传统的IP网络面向的是各类互联网应用，故而关心的是who和when；而车联网中一大关键应用是安全消息的广播，关心的是where和when。因此，车联网中必须保证时间和位置的精确性。

围绕上述新特点，蔡霖教授探讨了V2X系统可扩展性和可靠性方面的挑战，并介绍了其科研团队近年来的研究课题与成果。针对车联网中无限资源分配问题，需要从时间、频率、空间、编码等多个维度考虑。对此，团队设计了新的MAC协议，致力于降低车辆间通信的干扰。而由于车辆越来越多，V2X系统的可扩展性令人堪忧。对此，蔡霖教授给出了两种解决思路。一方面，通过引入“耳语链”，让每辆车与邻近车辆“耳语”，从而实现车辆间互不干扰，使得所有消息都能有效传送；另一方面，引入“多管道”，利用无线双向管道提供高效可靠和可扩展的数据服务。

蔡霖教授对其研究工作的讲解，不仅让在座的师生了解了当下最新的车联网技术发展水平，而且也为在座的同行学者指出了许多值得深入探究的热点问题，更为大家发现问题、分析问题和解决问题的科研过程提供了新的思路。

最后，蔡霖教授分享了学术研究的一些经验和心得，从学术职业生涯规划给出了建议，并耐心地解答了在场老师和同学们提出的疑惑。

她指出，博士学习阶段培养的是研究的能力，而不仅仅是学习的能力，这其中包括独立思考与解决问题的能力，严密的思维方式，领导与组织才能与时间管理能力。她一直致力于为学生提供跨学科的知识和技能，引导学生批判性和创造性地思考，学会独立和合作地开展研究工作。

蔡霖教授深刻剖析了研究的英文单词“research”的概念，research即为read、search和research。科学研究的过程和意义在于，通过广泛阅读在某个研究方向上找到边界，敢于尝试和探索，聚焦于某个点并通过努力拓展这个边界，为人类知识领域的挖掘作出贡献。