自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì),自動(dòng)駕駛專用芯片的生存之道

作為自動(dòng)駕駛解決方案的供應(yīng)商，地平線堅(jiān)持“算法+芯片+云”的戰(zhàn)略，融合自身優(yōu)勢(shì)，開發(fā)多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，逐漸在近乎壟斷的AI芯片領(lǐng)域開拓出自己的市場(chǎng)。6月28日即將在常熟召開的2018智能汽車跨界融合高峰論壇上，地平線市場(chǎng)拓展與戰(zhàn)略規(guī)劃副總裁將以“人工智能芯片加速自動(dòng)駕駛商業(yè)化落地”進(jìn)行主題演講，向大家分享：地平線的解決方案如何助力自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在復(fù)雜的交通場(chǎng)景下做到可靠感知？地平線自動(dòng)駕駛芯片又將如何改變行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局？

在剛剛過(guò)去的2018年亞洲消費(fèi)電子展(CES Asia)上，地平線攜征程、旭日處理器，以及基于地平線AI芯片技術(shù)的Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)、高清智能人臉識(shí)別攝像機(jī)、駕駛員行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）等AI產(chǎn)品亮相上海。立足于 “算法+芯片+云”戰(zhàn)略的地平線，在智能駕駛、智慧城市、智慧零售三大場(chǎng)景均可向合作伙伴提供多層次的人工智能解決方案。

地平線智能駕駛業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人在現(xiàn)場(chǎng)表示，可提供基于征程1.0處理器的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），駕駛員行為檢測(cè)系統(tǒng)（DMS）以及基于BPU2.0架構(gòu)的Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品，并基于此向客戶提供從L2到L4的自動(dòng)駕駛解決方案，以滿足客戶不同需求。

自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)方面三個(gè)主要的玩家，英特爾、高通和英偉達(dá)。英特爾通過(guò)收購(gòu)Mobileye以后，來(lái)彌補(bǔ)了它算法方面的不足，與此同時(shí)獲得的還有針對(duì)于專用的ADAS算法所設(shè)計(jì)的專用處理器IP，直接通過(guò)這次收購(gòu)，獲得了70%的ADAS的市場(chǎng)，這樣的話就使得它跟主機(jī)廠建立了一個(gè)非常穩(wěn)固的業(yè)務(wù)聯(lián)系，利用這樣一個(gè)支點(diǎn)，就可以撬動(dòng)它整個(gè)汽車行業(yè)的整個(gè)業(yè)務(wù)。英偉達(dá)在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，訓(xùn)練平臺(tái)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位，人工智能的熱潮帶動(dòng)了GPU的銷量，博世和ZF建立的深度合作之后，使得到它在這個(gè)汽車領(lǐng)域也獲得非常好的一個(gè)基礎(chǔ)，憑借合作商的市場(chǎng)地位，英偉達(dá)在智能駕駛時(shí)代也會(huì)有相當(dāng)程度的市場(chǎng)份額。

一個(gè)芯片的好壞，要用APP（Area、Performance、Power）來(lái)進(jìn)行考量。單是性能好還不夠，如果功耗高、面積大，依然沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。而在自動(dòng)駕駛在商業(yè)化的路徑方面，計(jì)算平臺(tái)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，需要在計(jì)算平臺(tái)上能夠達(dá)到一個(gè)量產(chǎn)化的要求，這里面也有三個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo)，第一個(gè)就是每瓦的性能，第二個(gè)就是每瓦的成本，第三個(gè)就是生態(tài)系統(tǒng)，包括使用這個(gè)計(jì)算平臺(tái)的用戶群，還有它的易用性。

英偉達(dá)GPU芯片的算力雖高，但功耗也達(dá)到了恐怖的 500 瓦。這將帶來(lái)一系列麻煩的問(wèn)題，包括芯片的工作壽命縮短、需要可靠的散熱系統(tǒng)、巨大的功耗對(duì)于電動(dòng)汽車的續(xù)航里程也帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)。而這些能耗負(fù)擔(dān)，主要與其選擇的架構(gòu)有關(guān)。

圖靈獎(jiǎng)獲得者、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的奠基人Alan Kay曾說(shuō)過(guò)一句對(duì)目前IT產(chǎn)業(yè)影響深遠(yuǎn)的名言——“如果你真的關(guān)注軟件，就應(yīng)該做自己的硬件”。將算法和芯片進(jìn)行深度整合，走軟硬結(jié)合的道路正成為一種趨勢(shì)，研究高性能、低功耗、低成本的嵌入式人工智能解決方案才能推動(dòng)AI的產(chǎn)業(yè)落地。

地平線BPU自動(dòng)駕駛解決方案

BPU是地平線科技提出的嵌入式人工智能處理器架構(gòu)，第一代是高斯架構(gòu)，第二代是伯努利架構(gòu)，第三代是貝葉斯架構(gòu)。高斯架構(gòu)就是BPU第一階段的成果，這套架構(gòu)可以在ARM／GPU／FPGA三個(gè)硬件平臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在APP（Area、Performance、Power）三個(gè)方面綜合達(dá)到最優(yōu)。傳統(tǒng)CPU芯片是做所有事情，一般采用串行結(jié)構(gòu)。BPU主要是用來(lái)支撐深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，比如圖像、語(yǔ)音、文字、控制等方面的任務(wù)，而不是去做所有的事情。此外，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)構(gòu)比較特殊，比如高度的并行化、時(shí)間域上的遞歸、中間節(jié)點(diǎn)的稀疏等，用BPU來(lái)實(shí)現(xiàn)會(huì)比在CPU上用軟件實(shí)現(xiàn)要高效，一般來(lái)說(shuō)會(huì)提高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。

創(chuàng)業(yè)之初，地平線就定義自己不是一個(gè)專業(yè)賣芯片的，單純做芯片是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要想達(dá)到在同等性能下，計(jì)算更少、功耗更低、成本更小的目標(biāo)，必須構(gòu)建“芯片+算法”的一整套解決方案。

自動(dòng)駕駛專用芯片的生存之道

專用芯片本身就限定了市場(chǎng)，而且英特爾和英偉達(dá)兩大巨頭，分別憑借各自優(yōu)勢(shì)已經(jīng)占領(lǐng)了大部分市場(chǎng)，想要擠進(jìn)這個(gè)市場(chǎng)必然需要更大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和更強(qiáng)的應(yīng)用性。為了打通自動(dòng)駕駛及人工智能芯片市場(chǎng)，地平線是這么做的：

技術(shù)創(chuàng)新，打造市場(chǎng)稀缺能力

地平線通過(guò)做專有的深度學(xué)習(xí)計(jì)算構(gòu)架的設(shè)計(jì)，一方面就是需要去克服現(xiàn)有的計(jì)算平臺(tái)在深度學(xué)習(xí)計(jì)算方面的不足，比如說(shuō)關(guān)鍵的一個(gè)就是存儲(chǔ)器構(gòu)架的設(shè)計(jì)，GPU它的緩存很少，而且GPU的緩存是透明的，不受控制。但是CNN的卷積操作其實(shí)是需要大量中間結(jié)果的輸入和輸出的，這就需要有受控的內(nèi)部（iram）來(lái)進(jìn)行結(jié)果的暫存，如果沒(méi)有這樣一個(gè)內(nèi)部的（iram）的話就需要訪問(wèn)外存，那么就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的帶寬的問(wèn)題。

深度學(xué)習(xí)是一個(gè)“黑匣子”，一旦發(fā)生問(wèn)題你很難去判斷問(wèn)題是怎么發(fā)生的，所以在地平線的架構(gòu)有一些特殊的設(shè)計(jì)，把貝葉斯網(wǎng)絡(luò)跟深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過(guò)因果性關(guān)系去分析系統(tǒng)里到底哪里出了問(wèn)題。另外，常規(guī)的ADAS主要關(guān)注對(duì)車輛和車道線的感知，但其實(shí)大部分的嚴(yán)重事故都是跟“人”相關(guān)的，而“行人檢測(cè)”是非常難的。這些情況使得對(duì)行人的識(shí)別檢測(cè)比對(duì)車輛的識(shí)別檢測(cè)困難得多——用專業(yè)術(shù)語(yǔ)講，車輛的“類內(nèi)差”會(huì)比較小，而行人的“類內(nèi)差”非常大，這就帶來(lái)很大問(wèn)題。所以地平線團(tuán)隊(duì)在行人檢測(cè)這個(gè)問(wèn)題上做了很長(zhǎng)時(shí)間努力，他們是行業(yè)內(nèi)極少數(shù)能同時(shí)做車輛和行人檢測(cè)，并且在嵌入式的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。

針對(duì)不同客戶需求，提供多種合作模式

地平線為OEMs和Tier 1們提供更多種合作模式。據(jù)建約車評(píng)介紹，該公司提供的解決方案包括：

1、IP架構(gòu)授權(quán)，比如BPU2.0。適合一些具備芯片設(shè)計(jì)能力的企業(yè)，通過(guò)得到地平線的芯片IP授權(quán)，生產(chǎn)出滿足自動(dòng)駕駛要求的芯片。

2、只提供芯片，比如征程1.0。這種合作模式適合一些具有超強(qiáng)整合能力的Tier 1，或者其他能夠整合SOC，以及擁有軟件算法方案的合作伙伴。

3、提供整體計(jì)算平臺(tái)，比如Matrix1.0。這種方案適合目前市場(chǎng)上幾百家自動(dòng)駕駛軟件和算法方案商。

4、提供產(chǎn)品或方案，比如地平線星云。不僅有芯片，計(jì)算平臺(tái)，還整合外部可選的感知、決策和執(zhí)行的所有方案，是一個(gè)完整的L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛方案。這種方案適合Tier 1或OEMs。

了解中國(guó)路況，蠶食中國(guó)ADAS市場(chǎng)

由于中國(guó)的特殊路況，車會(huì)頻繁地?fù)Q道，換道一開始車就只露出一部分，檢測(cè)不到就會(huì)非常危險(xiǎn)。很多方案只具備車尾的檢測(cè)能力，地平線團(tuán)隊(duì)對(duì)此做了特別優(yōu)化，使得車在換道很早期的時(shí)候就會(huì)報(bào)警。同時(shí)在距離的判斷上，把距離判斷做得很準(zhǔn)，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)。

以芯片為原點(diǎn)，拓展應(yīng)用場(chǎng)景

在智能駕駛方面，地平線可以向客戶提供從L2到L4的自動(dòng)駕駛解決方案，以滿足客戶不同需求，定位于“芯片——產(chǎn)品——落地場(chǎng)景——合作生態(tài)”的清晰戰(zhàn)略圖景。憑借以AI芯片為核心打造的產(chǎn)品矩陣，針對(duì)智能駕駛、智慧城市與智慧零售三大應(yīng)用場(chǎng)景，以“算法+芯片+云”打造開放式人工智能平臺(tái)，可為合作伙伴提供一站式完整解決方案，亦可支持合作伙伴基于地平線AI芯片與地平線提供的工具鏈進(jìn)行自主開發(fā)。

針對(duì)智能駕駛場(chǎng)景，地平線將征程系列芯片、Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)等核心硬件與地平線業(yè)界頂尖的算法能力深度耦合，提供高性能、低功耗、低成本的視覺環(huán)境感知解決方案。地平線智能駕駛解決方案可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行細(xì)粒度、結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)義感知，高度可擴(kuò)展、模塊化的三維語(yǔ)義環(huán)境重建，以及透明化、可追溯性。目前地平線智能駕駛業(yè)務(wù)的合作企業(yè)已經(jīng)覆蓋全球四大汽車市場(chǎng)（美國(guó)、德國(guó)、日本、中國(guó)），地平線也是中國(guó)唯一一家同這四大市場(chǎng)的頂級(jí)汽車Tier1s和OEMs建立了合作關(guān)系的智能駕駛創(chuàng)業(yè)公司。

地平線的解決方案如何助力自動(dòng)駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠感知

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，地平線似乎準(zhǔn)備好要大干一場(chǎng)。它能否幫助國(guó)內(nèi)外初創(chuàng)公司在自動(dòng)駕駛出行激烈的競(jìng)爭(zhēng)中勝出？自動(dòng)駕駛的感知技術(shù)面臨巨大的挑戰(zhàn)，地平線的解決方案如何助力自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在復(fù)雜的交通場(chǎng)景下做到可靠感知？地平線自動(dòng)駕駛芯片又將如何改變行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局？