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揭秘苹果从头构建地图应用内幕 用自家数据打造世界级服务

作者:admin      发布日期:2018-06-30   点击:

腾讯科技讯 6月30日消息,据外媒报道,苹果公司6年前发布地图应用时,结果并不令人满意。在给人留下粗略的第一印象后,先是首席执行官道歉,然后是持续4年的漏洞修补、功能改进,但是苹果地图依然未能成为世界级的服务。

显然,苹果地图需要大修。事实证明,苹果已经意识到了这一点,所以它正在重新构建应用中的地图部分。通过利用iPhone“隐私优先”的理念和配备传感器与摄像头的车队收集第一手数据,苹果正逐渐实现预期目标。

新的苹果地图应用将随同新操作系统iOS 12测试版在旧金山和湾区发布,并将于今年秋天覆盖整个北加州地区。iOS的每个版本最终都将获得更新后的地图应用,它将对道路和建筑变化做出更积极响应,并根据具体环境在视觉上给出更丰富的表达。

这是苹果完全重新设计的地图应用,从4年前就已经开始,也就是苹果开始开发新的数据收集系统的时候。最终,苹果将不再依赖第三方数据支持其地图,而从一开始这就是苹果地图的主要缺陷之一。

苹果高级副总裁埃迪·库(Eddy Cue)日前接受采访时表示:“自从6年前推出这款地图应用以来,我们在让地图达到标准方面做了大量投资。发布的时候,它主要是关于方向和到达某个地方的。我们已经对其进行了无数改进,增加了数以百万计的地点,更频繁地更新和改进地图。”

但库表示,苹果地图在质量方面还有改进的空间,这是大多数用户都同意的。他说:“我们想把它提升到全新的水平,我们在努力将其打造为世界上最好的地图应用,这是在建立我们自己的地图数据。”

除了库,苹果副总裁帕特里斯·戈蒂耶(Patrice Gautier)和十几名苹果地图团队成员也透露了其重建地图的努力,宣称构建过程符合苹果在用户隐私方面的公开立场。

至于苹果公司在发布地图应用之前是否考虑过从头开始构建自己的地图,答案是肯定的。当时,人们可以选择是否想要从事地图业务。考虑到移动设备的未来变得越来越清晰,苹果知道地图将成为其设备几乎所有方面的核心,从照片到导航,再到为应用程序提供位置服务等。

苹果公司做出了有利于未来发展的决定,建立了依赖于像TomTom、OpenStreetMap和其他地理数据经纪公司的数据拼凑而成的产品。然而,结果却未能给人留下深刻印象。

几乎在地图应用发布之后,苹果立即意识到自己需要帮助,并与更多数据提供商签约,以填补位置、基本地图、兴趣点和企业数据等方面的空白。

但这还远远不够,库称:“我们4年前就决定这么做。我们当时反思:‘我们想把地图放在哪里?我们想在地图上做什么?’我们意识到,考虑到我们想做什么、想去哪里,我们需要开发自己的地图应用。”

对于许多功能来说,地图都属于核心,毕竟应用的成功并不仅仅局限于某个功能。地图需要在交通、驾驶和步行方面做得更好,但也需要成为定位服务和其他功能应用程序使用的实用工具。

库说,苹果需要拥有开发地图所需的所有数据,并从质量和隐私角度对其进行控制。在应对外部合作伙伴时,还需要对地图进行修正、更新和改进,并提交到验证长循环中进行更新。

地图团队必须能够在几天或更短的时间内(而不是几个月)修正道路、路径和其他更新特性,更不用提从数亿部iPhone构建和更新流量数据(而不是依赖于合作伙伴数据)中获得的潜在竞争优势。库指出,目前激活的iOS设备数量已超过10亿部,这是改变其进程的决定性因素。

他说:“我们感觉,由于设备转变已经发生,我们需要作出显著改变,并以完全不同的方式进行改变。一是让地图更准确,二是能够根据数据和我们看到的东西更快地更新地图。”

在被问及地图更新的速度,以及这种新地图哲学是否意味着更快的变化时,库回应称:“事实上,地图需要更多更新,即使今天也是如此。我们将更多地利用我们的新地图来实现这一点,我们有实时和频繁改变地图的能力。我们今天每天都这样做。这扩大了我们的能力,让我们可以在地图上做任何事情。现在,有些事情需要更长的时间才能改变。”

库举例称,公路网络就需要很长时间才能改变。在新的地图基础设施中,我们可以相对较快地改变它。如果新的道路开通了,我们马上就能看到它,并迅速围绕它做出改变。在新的地图环境中做改变要快得多。

因此,新的努力开始产生苹果自己的基本地图,它是任何真正好地图系统的最低构建模块。在那之后,苹果将开始对居住位置数据、高分辨率卫星图像和全新高分辨率地面汽车图像数据进行分层,直到其成为苹果所认为的“一流”地图产品。

地球上只有一家大公司拥有完整的地图堆栈,那就是谷歌。苹果知道它必须成为另一家这样的公司。

苹果改装车

尽管整个项目开始得比较早,但大多数人第一次看到苹果重新努力打造的地图产品是在2015年,当时道路上出现带有“苹果地图”标志的改装车。这些装有传感器和摄像头的车突然出现在各个城市街头,引发了激烈的讨论和猜测。

新的苹果地图将是这些改装车收集到的数据第一次被实际用于构建其地图。有些人评论说,苹果设备看起来比其他地图车辆上简单的GPS+摄像头配置更吸睛,它们更像是可以用于无人驾驶车辆训练的设备。

苹果并没有对无人驾驶汽车发表评论,但这些看起来更先进的车辆的确给人这样的印象。除了车顶上安装了增强版的GPS设备、四角安装了4个激光雷达阵列和8个拍摄重叠高分辨率图像的摄像头外,它的后轮上还配有标准的物理测量工具,可以精确跟踪距离和捕获图像。

在汽车后面,令人惊讶的是它缺少笨重设备。相反,它只有固定在地板上的简单Mac Pro,连接在固态硬盘上进行存储。USB数据线可以将其连接到仪表板上,那里真正的地图捕捉软件可以在iPad上运行。

在绘图时,司机负责驾车,而操作员负责设立路径,确保被分配的覆盖区域被完全走遍,并抓拍所有监控图像。每次行动都能拍到数千张图像,以及完整的点云(由点定义的三维空间地图)和GPS数据。通过3D显示的原始数据,甚至可用来训练无人驾驶汽车。

获得图像和数据后,苹果会动态地对它们进行加密,并将其记录到SSD上。存储空间存满数据后,SSD就会被取出替换,并被装进箱子送到苹果的数据中心。在那里,有专门的软件可以去除图像中诸如脸部、车牌和其他信息等隐私信息。

从捕获到被过滤的那一刻,这些信息都处于加密状态,改装车和数据中心各有一把密匙。技术人员和绘图软件从来没有见过未经过滤的数据。这只是苹果关注其新地图使用隐私数据的一个方面。

探测数据和隐私

地图团队的每个成员都非常注重隐私问题。事实上,无论是负责数据安全的人,还是改进苹果地图功能的人,他们不断重复的是,他们可以提供高质量的导航、位置和地图产品,不需要其他平台使用直接的个人数据。

库说:“我们不收集任何数据,即使是从A点到B点。即使我们收集数据,也是以匿名的方式进行,在整体的各个部分收集数据,所以我们甚至不能说有某个人从A点到B点的完整数据,只是零散收集。你可以想象,这始终是我们做事的关键。”

库所指的片段是从任何给定的人的导航会话中分割出来的零散信息,任何旅行的开始或结束都不会传给苹果。旋转标识符(而非个人信息)被分配给发送到苹果的任何数据或请求,它用iPhone发回的“探测数据”,增加了自己的地图车辆提供的“地面真相”数据。

因为只有任意人的行程数据片段被随机发送,而且数据是完全匿名的,所以苹果从来没有办法知道任何一次旅行是独自进行的。本地系统标识ID,只有它知道ID指向谁。苹果公司正在努力工作,以便不会无意间了解用户的任何信息。这种隐私不能在最后添加,而是必须在开发过程中融入进去。

由于苹果的商业模式并不依赖于它为你提供的服务,比如在你的路线上为雪佛龙做广告,它甚至不需要将广告标识符与用户绑定。任何个性化或Siri请求都由车载iOS设备的处理器处理。因此,如果你收到了驾驶通知,告诉你是时候出发去上班了,这是在本地学习、记住和发送的,而不是在苹果的服务器上。

这并不是什么新鲜事,但有一点很重要:苹果正在利用数百万部iPhone手机的影响力,被动地、积极地实时改进地图数据。简而言之,在苹果地图上,交通、实时道路状况、道路系统、新建筑和行人通道的改变将会变得更好。

这里的秘密就是苹果所谓的探测数据。从本质上说,代表方向和速度的矢量数据的小块完全是匿名的,苹果无法将其与特定用户甚至给定的旅行联系起来。苹果可以从数百万用户那里获取少量数据,在不影响用户隐私的情况下,提供完整的实时图片。

如果你正在开车、走路或骑自行车,你的iPhone就能告诉你这一点。现在,如果它知道你正在驾驶,它还可以在这些匿名条中发送相关的交通和路径数据,以改进整个服务。这只有在你的地图应用已经激活,说你查看地图、寻找方向等时才会发生。

如果你积极使用GPS系统步行或导航,然后更新变得更精确,可以通过穿过公园散步帮助改善绘制新人行道的地图,构建地图的整体质量。当然,所有这些都取决于你是否选择了位置服务,并且可以使用设置的隐私部分中“地图位置”来切换。

苹果公司表示,这几乎不会对电池续航时间或数据使用产生任何影响,因为当任何探测数据被共享时,你已经在使用“地图”功能,而它只是这些活动的一小部分。

从点云起步

但是地图不能仅仅依靠“地面真相”和移动数据。苹果还将收集新的高分辨率卫星数据,并将其与“地面真相”数据结合,形成一幅坚实的基础地图。然后在上面放置卫星图像,以便更好地确定树叶、路径、运动设施、建筑形状和路径。

当下游数据被过滤掉车牌和面孔后,它会通过一系列的计算机视觉编程来提取地址、街道标志和其他感兴趣的地方。这些数据是相互参照的公开数据,如城市所拥有的地址和来自城市规划部门的新社区或道路建设。

但苹果在地图工具组合中加入的特殊调味料是点云,它可以在地图车周围以3D方式绘制世界地图。这让它们有各种各样的机会去更好地了解什么是街道标志,或停止标志以及限速标志。它似乎还可以在3D空间中为AR导航定位导航箭头,但苹果拒绝对此类产品的“任何未来计划”。

苹果还使用了语义分割和Deep Lambertian Networks来分析点云,以及汽车和高分辨率卫星同步捕获的图像数据。这允许对物体、标志、交通和建筑物的车道进行三维识别,并将其划分为可被高亮显示的类别,以便更容易发现。

结合汽车和卫星高分辨率图像数据,再加上3D点云,使得苹果现在能够利用纹理对城市街道进行完全意义上的重建。这是一种高分辨率,视觉上更容易看到的东西。它与汽车的“全景”图像、卫星视图和原始数据同步。

这些技术被用于无人驾驶应用中,因为它们提供了对汽车周围发生的事情的全面视角。这对于苹果公司争夺极其精确和有用地图的下一步行动非常重要。苹果公司已经有了工具生成器,专门研究一种工具包,该工具包可被人类编辑用来审查和解析具体街道的数据。

编辑套件中包含了许多工具,可以让人类编辑们指定某些特定的几何图形出现在建筑物上,让它们能一眼就被认出来。它可以让编辑们看到真实的街道标志图片,这些街道标志就在汽车拍摄的图片中,紧挨着现场3D重建和计算机视觉检测的旁边,可以立即识别出它们是否准确。

另一个工具可修正地址,让编辑快速地将地址移动到建筑物的中心,确定它们是否放错了位置,然后在周围移动。它还允许设置访问点,使苹果地图更智能地描述你的旅程的“最后15米”。你已经到了大楼,但是入口到底在哪条街?你怎么进入车道?单击几下,编辑就可以使其永久可见。

库说:“当我们带你去某家公司时,我们会考虑带你去的地方的精确程度,以及我们在正确建筑中的位置。当你从这个角度看旧金山或其他大城市时,你会看到地址是某条街,但实际上,大楼的入口在另一条街上。这些都是我们的新地图将要展示的东西。我们将确保将你带到正确的地方,而不是离你很近的地方。”

由于有了新的计算机视觉和卫星图像应用,水、游泳池、运动区和植被变得更加突出和丰富。因此,苹果公司也必须为这些开发编辑工具。数以百计的编辑将会使用这些工具,除了苹果已经拥有的数千名员工,这些工具必须首先被构建,因为苹果不再依赖第三方来审查和纠正问题。

团队还必须建立计算机视觉和机器学习工具,以帮助苹果确定地图是否存在问题。iPhone提供的匿名探测数据可视化后,看起来就像成千上万个点,在街道和人行道上蜿蜒流动,就像一张发着光的彩色网络。起初,让人觉得有点儿混乱。然后,模式出现。一条街道对企业开放,附近的“血管”将橙色的血液注入新的动脉中。一个标志被触发,编辑会查看新的道路是否需要分配新的名称。

一个新的交叉口被添加到网页上,编辑会进行标记,以确保左转弯通道在方向交通的重叠层之间正确连接。这还带来了在新苹果地图中大幅改进车道导航的额外好处。苹果公司正在依靠人工智能和人类标记相结合的方式,让编辑人员首先绘制基础地图,然后在不断变化的生物量对道路、地址和公园造成严重破坏的情况下维护这些地图。

西文字体Helvetica

与许多其他数字地图一样,苹果的新地图显示方式也因尺寸不同而大不相同。如果你缩小它,只能得到更少的细节。如果放大,你会得到更多信息。但苹果公司有自己的地图绘制团队,他们致力于提高文化、地域和艺术水平,以确保苹果地图的可读性、可识别性和实用性。

这些团队的目标是具体的,并且有点儿与众不同:在苹果公司的传统追求中,技术需要与艺术相结合。地图需要是可用的,但它们也需要实现文化层面的认知目标,超越任何给定用户可能知道的需求。例如,在美国,即使是在中等缩放的情况下,地图显示的细节也相对较少。然而,在日本,地图上的细节都被放大了,因为用户希望增加信息密度。

这就是细节部门的责任,他们重建了数百个实际路标的复制品,以确保导航屏幕上的盾牌与你在公路路标上看到的相匹配。在公共交通方面,苹果授权所有你在地铁系统上看到的喜欢字体,比如纽约的西文字体Helvetica。这些行号的顺序和你们在平台上看到的完全相同。

这一切都是为了减少认知负担,因为你需要把现实世界转换成地图所代表的数字世界。

底线

新版本的苹果地图将会在下周发布预览,届时加州湾区将会在地图上实时显示。它将被无缝地嵌入“当前”版本的地图上,但是质量水平的差异应该立即可见。

更好的道路网络、更多的行人信息、棒球场、篮球场等运动场所、地图上更多的土地覆盖(包括草地和树木),以及更精确的建筑、建筑形状和大小,这张地图让你感觉更像是穿越真实的世界。

搜索也在改进,以确保你得到比以往任何时候都更相关的结果。导航,特别是行人指南,也得到了很大的提升。此外,还包括停车场和建筑细节,以让你到达目的地的最后几米。不过库说:“你不会在地图上看到巨大的设计变化,我们不想同时把这两件事结合在一起,因为这会造成很多混乱。”

苹果地图正获得期待已久的关注。通过完全接管这个项目,苹果承诺要真正创建用户从一开始就期望的地图应用。地图应用在iPhone上始终是个挥之不去的阴影,尤其是在谷歌地图这样的替代产品提供了更强大的功能时,这些功能很容易与本地应用进行比较,但在深入的系统层面上是无法访问的。

值得重申的是,如果苹果认为地图对自己足够重要,它应该拥有地图。这就是它现在要做的。库补充说:“我们认为没有人在做我们正在做的工作,我们还没告诉任何人。这是我们能够保密的事情之一。没有人真正了解它。我们很兴奋能把它弄出来。在接下来的一年里,我们将在美国逐步推广。”(编译/金鹿)



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