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自動駕駛中常提的“算力”是個啥?

在談及智駕系統(tǒng)時,經(jīng)常會聽到一個詞,那就是“算力”,如比亞迪發(fā)布的“天神之眼”智駕系統(tǒng),根據(jù)智駕適配場景的不同,算力大小也不一樣:

天神之眼A版本配備了3顆激光雷達(dá)、11個攝像頭和5個毫米波雷達(dá),使用雙英偉達(dá)Orin-X芯片,總算力達(dá)到508 TOPS。這種高配置使得其在無圖城市領(lǐng)航、極端場景越野優(yōu)化等方面表現(xiàn)出色,適合高端市場。

天神之眼B(DiPilot 300)‌使用1顆激光雷達(dá)、12個攝像頭和5個毫米波雷達(dá),搭載單Orin-X芯片,算力為254 TOPS。適用于中高端市場,適合城區(qū)高速NOA和自動泊車等功能。

天神之眼C(DiPilot 100)‌不使用激光雷達(dá),依靠800萬像素雙廣角和長焦前視三目攝像頭,搭配地平線J6M芯片,算力為84-128 TOPS‌12。適用于普惠市場,提供高速NOA和代客泊車等功能。

可以看到,同為天使之眼,搭載的硬件不同,其適配場景和算力也不一樣,且智駕程度越高,算力也越高。那“算力”到底是個啥?對自動駕駛的發(fā)展到底有何影響?

“算力”是個啥?

自動駕駛車輛面對的世界充滿了復(fù)雜的、不確定的變量,從車載攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)到超聲波傳感器,所有傳感設(shè)備不斷采集道路、行人、交通標(biāo)志以及環(huán)境變化等各類信息。這些傳感器生成的數(shù)據(jù)量極為龐大,且格式各異,必須在極短的時間內(nèi)完成預(yù)處理、融合與分析才能為車輛的決策系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的信息。而這其中,算力就是讓這一切高速運(yùn)行的核心動力。

通俗地講,算力指的是計算平臺在單位時間內(nèi)能夠完成的數(shù)據(jù)處理和算法運(yùn)算量,而TOPS(Tera Operations Per Second)作為衡量芯片運(yùn)算能力的重要指標(biāo),能夠直觀反映出一個系統(tǒng)每秒可以執(zhí)行多少次基本運(yùn)算。對于自動駕駛這樣對實(shí)時性、安全性要求極高的系統(tǒng)來說,算力決定著數(shù)據(jù)處理速度、模型推理效率以及最終決策的準(zhǔn)確性和及時性。

算力不僅僅是一個抽象的性能數(shù)據(jù),而是體現(xiàn)在硬件架構(gòu)設(shè)計中的具體實(shí)現(xiàn)。自動駕駛領(lǐng)域中,各大廠商紛紛投入巨資研發(fā)針對車載應(yīng)用的專用芯片。這些芯片通常采用異構(gòu)計算架構(gòu),即在同一個平臺上集成了中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)以及專門設(shè)計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元(NPU)和專用AI加速器。各個模塊各司其職,CPU負(fù)責(zé)總體調(diào)度、控制邏輯和一些通用計算任務(wù),而GPU和NPU則重點(diǎn)承擔(dān)并行計算和矩陣運(yùn)算,尤其是在處理深度學(xué)習(xí)算法時能夠發(fā)揮決定性作用。以NVIDIA的Drive系列為例,其平臺不僅擁有高TOPS的運(yùn)算能力,還通過集成先進(jìn)的并行處理單元和低延遲內(nèi)存架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了高速、高效的數(shù)據(jù)處理。正是這種對計算硬件的不斷改進(jìn),使得自動駕駛車輛能夠在極短時間內(nèi)對來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與分析,從而在復(fù)雜路況中及時識別出潛在的危險或障礙。

“算力”到底有啥用?

討論算力的意義,就需要明確自動駕駛所面臨的計算任務(wù)有哪些。首先是感知任務(wù),即實(shí)現(xiàn)對外部環(huán)境的實(shí)時獲取和理解。自動駕駛系統(tǒng)需要處理高分辨率視頻流、點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及雷達(dá)信號,而這些數(shù)據(jù)經(jīng)過初步處理后,會被輸入到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行目標(biāo)檢測、跟蹤和分類。以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)為代表的深度學(xué)習(xí)模型能夠從海量的數(shù)據(jù)中提取出關(guān)鍵信息,但同時也對計算能力提出了極高的要求。為了達(dá)到毫秒級響應(yīng),系統(tǒng)必須在極短的時間內(nèi)完成圖像的預(yù)處理、特征提取和模型推理,而這一切的實(shí)現(xiàn)都依賴于芯片上強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力。TOPS指標(biāo)越高,便意味著處理器能夠在同樣的時間內(nèi)完成更多的運(yùn)算任務(wù),從而降低整體系統(tǒng)的延遲,確保車輛在高速行駛中能夠快速作出反應(yīng)。

算力對于路徑規(guī)劃和決策控制同樣至關(guān)重要。自動駕駛不僅需要對環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確感知,更需要實(shí)時制定行駛策略,以實(shí)現(xiàn)安全、高效的駕駛。當(dāng)系統(tǒng)識別到道路上的突發(fā)情況,如突然出現(xiàn)的行人或車輛,其決策算法需要綜合考慮車輛狀態(tài)、路況信息以及可能的風(fēng)險因素,在最短時間內(nèi)生成避險或減速方案。這個過程涉及大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯判斷,對計算平臺的實(shí)時處理能力提出了挑戰(zhàn)。只有在具備高TOPS運(yùn)算能力的情況下,車載系統(tǒng)才能保證在面對突發(fā)情況時,迅速完成各種算法運(yùn)算,并生成相應(yīng)的操作指令。

為了讓算力穩(wěn)定,芯片制造商不僅要關(guān)注原始的運(yùn)算速度,更需注重功耗、熱管理和系統(tǒng)穩(wěn)定性的平衡。車載環(huán)境對功耗和散熱有著嚴(yán)格的要求,過高的功耗不僅會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重,還會影響計算穩(wěn)定性。為此,現(xiàn)代自動駕駛芯片普遍采用了先進(jìn)的制程工藝和低功耗設(shè)計技術(shù),以期在提供高TOPS運(yùn)算能力的同時,保持合理的能耗表現(xiàn)。如一些新型芯片會采用動態(tài)電壓調(diào)控技術(shù),根據(jù)計算任務(wù)的負(fù)載情況實(shí)時調(diào)整功耗輸出,使得高強(qiáng)度運(yùn)算與低功耗運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)結(jié)合。這種軟硬件協(xié)同優(yōu)化設(shè)計,不僅使得自動駕駛系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下依然能夠保障高效運(yùn)算,還有效延長了整車電子系統(tǒng)的使用壽命,并降低了散熱和能耗方面的后顧之憂。

從自動駕駛的整體系統(tǒng)架構(gòu)來看,算力對于多模態(tài)數(shù)據(jù)融合處理也至關(guān)重要。自動駕駛車輛通常同時搭載多種傳感器,每種傳感器有其獨(dú)特的信息采集方式和數(shù)據(jù)特點(diǎn),而單一傳感器往往無法提供足夠的信息來判斷整個駕駛環(huán)境。通過多傳感器數(shù)據(jù)融合,可以彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)源的不足,提高環(huán)境感知的可靠性和準(zhǔn)確性。多模態(tài)數(shù)據(jù)的并行處理和實(shí)時融合則對計算平臺提出了更高要求。如何在極短的時間內(nèi)將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理,并通過深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建出精確的環(huán)境模型,是當(dāng)下自動駕駛領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。高TOPS算力平臺在這一場景下就非常具有優(yōu)勢,它不僅可以提供強(qiáng)大的并行計算能力,更通過優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)存管理,確保各類數(shù)據(jù)之間能夠高速、無縫地交換和融合,從而在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下保持穩(wěn)定、準(zhǔn)確的判斷能力。

總結(jié)

隨著自動駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步,算法的復(fù)雜度也在持續(xù)提升。近年來,新一代深度學(xué)習(xí)模型,如Transformer結(jié)構(gòu),逐漸在自然語言處理和計算機(jī)視覺領(lǐng)域嶄露頭角。雖然這些模型在精度和魯棒性上表現(xiàn)卓越,但其龐大的計算量也使得推理階段的運(yùn)算需求急劇上升。在自動駕駛場景中,每毫秒的延遲都可能帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險,因此如何在保證模型精度的前提下,有效壓縮計算資源、優(yōu)化運(yùn)算流程成為當(dāng)前技術(shù)研發(fā)的重要方向。為此,可通過探索模型量化、剪枝以及知識蒸餾等技術(shù),力圖在降低計算復(fù)雜度的同時,最大限度地發(fā)揮高TOPS芯片的性能優(yōu)勢。

算力不僅是衡量硬件性能的一個數(shù)字,更是一種綜合工程能力和系統(tǒng)協(xié)同效應(yīng)的體現(xiàn)。每一次芯片技術(shù)的突破、每一種算法優(yōu)化手段的誕生,都在推動著自動駕駛技術(shù)向著更加安全、智能、高效的方向穩(wěn)步前進(jìn)。未來,當(dāng)車載芯片、傳感器技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)以及邊緣計算完美結(jié)合時,我們將有望見證一個真正意義上實(shí)現(xiàn)全自動駕駛和智能交通的新時代,而這一切的基礎(chǔ)正是那不斷提升的每秒萬億次運(yùn)算能力——算力TOPS。

-- END --

       原文標(biāo)題 : 自動駕駛中常提的“算力”是個啥?

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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