性能翻了10倍 聊英偉達新自動駕駛平臺

　　[汽車之家 新鮮技術解讀]  如果有一天，汽車沒有了方向盤和控制踏板，無需司機駕駛，但同樣能把你運送至你想去的地方，你會不會感到不可思議呢？Level 5級別的全自動駕駛汽車就能實現上述功能。10月10日，英偉達（NVIDIA）在2017圖形技術大會慕尼黑站正式推出了全球首款可實現Level 5級別全自動駕駛的自動駕駛計算平臺，該平臺名為“DRIVE PX Pegasus”（下稱“Pegasus平臺”）。在未來10年，Pegasus平臺將促使全自動駕駛汽車成為現實，該平臺究竟有多強大，下面我們一起來看看。

● 英偉達正式進軍汽車界始于2015年

　　英偉達在2015 CES消費電子展前夕發布了一系列針對汽車應用的產品，其中包括了應用于車載信息娛樂系統處理模塊的DRIVE CX以及應用于自動駕駛汽車環境信息識別處理的DRIVE PX。這是英偉達這家靠顯卡被人熟知的廠商首次向全世界宣布——我們將進軍汽車自動駕駛領域了！

　　同樣在2015 CES消費電子展上，奧迪帶來了A7 Sportback的自動駕駛版本車型，并實現了從斯坦福大學自動駕駛至拉斯維加斯展會現場，路程全長900公里。這臺奧迪A7 Sportback自動駕駛汽車上的zFAS自動駕駛主控單元內就采用了英偉達的Tegra K1處理器（點擊查看相關報道）。

　　同年5月底，在亞洲CES展期間，中國版奧迪A7自動駕駛汽車在國內進行了路試，該車搭載了體積更小的zFAS主控單元，自動駕駛系統針對中國路況進行了本地化調校，傳感器配置上也與前面提到的A7 Sportback自動駕駛汽車有所不同（點擊查看相關報道）。

　　或許是和奧迪在自動駕駛領域的合作機遇讓英偉達看到了把圖形處理器（GPU）和自動駕駛應用結合的商機，在接下來的日子里開始致力于利用自家的圖形處理器硬件來開發自動駕駛汽車所需的數據處理主控單元（主要用于處理來自攝像頭、激光雷達、超聲波雷達獲取的海量數據）。

● 量產型自動駕駛汽車中的英偉達芯片

　　DRIVE PX的升級版DRIVE PX 2在2016年推出。英偉達自動駕駛測試車BB8搭載的就是DRIVE PX 2主控單元。BB8測試車是由林肯MKZ改裝而來的。英偉達用BB8在加州封閉場地和公共道路上測試自動駕駛系統及訓練圖像識別系統神經網絡。

　　其中搭載Autopilot 2.0系統的特斯拉MODEL S采用的是定制版DRIVE PX 2。該定制版DRIVE PX 2位于MODEL S的手套箱內，采用兩個風扇進行主動散熱。

　　英偉達的DRIVE PX 2有多個版本，包括單芯片的DRIVE PX 2 Autocruise（自動巡航）、雙芯片的DRIVE PX 2 AutoChauffeur（自動私人司機）、四芯片的DRIVE PX 2 Fully Autonomous Driving（全自動駕駛）。

　　全新奧迪A8的自動駕駛主控單元為zFAS，內部搭載了來自英偉達的Tegra K1芯片，該芯片更多的是進行決策和對車輛進行控制，圖像處理和障礙物識別任務由Mobileye EyeQ3芯片負責。

　　zFAS中的這些芯片分別負責自動駕駛系統的不同部分。其中，Tegra K1芯片主要負責進行攝像頭圖像處理；EyeQ3芯片主要負責路標、障礙物、行人、車燈、車道的識別；Cyclone芯片主要 實現傳感器數據預處理、傳感器數據融合、地圖數據融合、自動泊車、預碰撞系統等功能；Aurix芯片主要實現自適應巡航、矩陣大燈控制以及一些駕駛輔助系統。

● 幾代英偉達自動駕駛平臺參數對比

　　從2015年的DRIVE PX開始，英偉達推出自動駕駛數據處理單元的步伐一直沒有停過。英偉達在2016 CES消費電子展上推出了DRIVE PX 2；在2017 CES消費電子展上推出了Xavier AI Car SuperComputer；在今年10月10日英偉達圖形技術大會上推出了DRIVE PX Pegasus。

　　其中，Xavier是DRIVE PX 2的小型化高能效版，在計算能力稍有上升的前提下，體積縮小為DRIVE PX 2的一半，且功率僅為DRIVE PX 2的1/8左右。DRIVE PX Pegasus則注重性能的提升，通過增加CPU和GPU的數量，實現了Xavier 10倍以上的計算性能。

　　英偉達自動駕駛數據處理單元的硬件是基于旗下圖形處理器產品的，新的圖形處理器性能上的增長也使自動駕駛數據處理單元的性能得到相應的增長。自動駕駛數據處理單元處理能力的增長使得自動駕駛系統可以采用更多的傳感器來獲取環境信息，同時使用更復雜精準的算法來判斷車輛周圍障礙物的屬性（障礙物是什么東西？障礙物的距離多少？尺寸多大？）。

● Level 5全自動駕駛為什么需要強大的計算能力？

　　英偉達稱DRIVE PX Pegasus性能為Xavier AI Car SuperComputer的10倍，擁有Level 5全自動駕駛汽車所需的計算能力。

　　此外，攝像頭像素的提升、數目更多的傳感器數據需要融合、更復雜的圖像識別和控制決策算法都需要主控單元計算能力提升來配合。

　　通過增加傳感器數量，融合各種傳感器的數據才能提升自動駕駛系統的可靠性。而增加傳感器數量，融合各種傳感器的數據需要強大的數據處理能力提供支持，否則無法滿足動態高速行駛的自動駕駛車輛對路況識別和控制判斷的需求。如果自動駕駛汽車用上了數據處理能力不足的處理單元，每秒只能以較低的頻率（每秒低于30次甚至更低）來監測四周環境狀況，很可能無法應對突如其來的危險（如行人或自行車沖出馬路等突發情況）而導致事故的發生。所以，自動駕駛系統不允許計算能力不足的情況，所以擁有強大計算能力的數據處理系統是必須的。

　　有優點自然也會有缺點，這種數據集中處理的系統對連接傳感器與主控單元的數據總線帶寬（高達數GB/秒）以及主控單元的處理能力有非常高的要求。同時，對于汽車產品來說，主控單元的電磁干擾也是不能忽視的因素。此外，伴隨高性能的主控單元而來的是高能耗和高發熱量，主控單元供電系統和冷卻系統也有必要進行相應的設計才能保證系統穩定運行。自動駕駛汽車的“大腦”突然死機了可不是什么好事情。

　　接下來英偉達的首要任務不是再進一步提升主控單元的性能，而是降低DRIVE PX Pegasus的功耗，畢竟功耗500W主控單元所需散熱裝備的體積大大限制了其在車內的布置靈活性。

● 英偉達的風頭一時無兩，博世也向其伸來橄欖枝

　　英偉達向人工智能和深度學習領域轉型非常迅速。在2016年，英偉達CEO黃仁勛就已經向外宣稱英偉達是一家人工智能公司。在顯卡芯片領域的穩步發展加上在并行計算、人工智能以及深度學習領域的突破讓英偉達的前景非常明朗。英偉達美股股價從2016年開始加速上漲也反映了市場對該公司有非常好的預期。相比同行業的其他公司，英偉達在最近兩年可以說是風頭一時無兩。

　　博世作為全球最大的汽車零部件供應商，在自動駕駛領域與英偉達合作首先就是對英偉達產品和技術的認可。同時，博世也意識到，未來自動駕駛系統的競爭更多的是計算能力的競爭，和IT屆領先企業合作是鞏固其在汽車零部件行業地位最直接和有效的方法。

● 來自英特爾的競爭

　　相比起英偉達在幾年前果斷地押注自動駕駛領域，傳統IT業巨頭英特爾則顯得有些遲疑不決�？吹接�偉達這幾年的成果，英特爾開始擔心在自動駕駛領域會被英偉達拋離。為了充實自身在自動駕駛領域的技術實力，英特爾開始收購或入股該領域的一些知名企業。

　　英特爾收購Mobileye，更多的是想獲取其積累了接近20年的圖像識別算法以及樣品庫（路面上各種各樣的汽車、路標、牌照等信息，供圖像識別系統進行比對之用，判斷車輛前方的各種障礙物或交通標識信息）。在Mobileye技術和數據積累的基礎上，英特爾再引入人工智能算法，可演化出更為先進的自動駕駛汽車視覺識別系統。

● 全文總結：

　　從目前行業現狀來看，英偉達DRIVE PX Pegasus在計算能力和集成度上無疑有著絕對的優勢。但英偉達作為一個顯卡芯片設計制造企業，要想進入自動駕駛汽車領域還有不少困難需要克服，其中最重要的就是融入到車企整車開發環節的問題。自動駕駛汽車是各種技術高度集成的產物，自動駕駛系統在研發階段的調校更非易事，在這方面英偉達經驗并不豐富，更缺乏整車企業所需的成熟開發體系。傳統汽車零部件供應商以及各大車企自然不會放棄自動駕駛汽車這一片藍海，紛紛與IT企業結成聯盟，為未來儲備技術競爭力。我認為未來在自動駕駛汽車領域，英偉達不會一家獨大，市場上更可能形成的是多頭的格局，在競爭中推動自動駕駛汽車技術的發展。（圖/文/汽車之家 常慶林）