在汽車領域AI（人工智能）半導體的搭載已經(jīng)司空見慣。對于早早布局自動駕駛時代的NVIDIA來說，其AI半導體如預期迅速發(fā)展，已經(jīng)進入實用階段。對于積極采用其芯片的沃爾沃和豐田汽車將會獲得哪些優(yōu)勢？在美國圣何塞舉行的“GPU技術大會（GTC）2019”開發(fā)者大會上，我們得以一窺未來的趨勢。

沃爾沃將于2021年刷新其車載電子平臺。高性能車載處理器將切換到以車輛電氣/電子（E / E）架構為中心的“中央型”系統(tǒng)。為了充分利用自動駕駛汽車的大腦AI（人工智能）半導體，有必要放棄傳統(tǒng)的“分布式”E / E架構。目標定位于自動駕駛時代而改變策略的公司不止沃爾沃一家，豐田汽車已經(jīng)決定將驗證AI自動駕駛系統(tǒng)是否能準確工作的驗證工程委托給其他公司。

而為沃爾沃車載電腦提供AI半導體，并支持豐田驗證工作的公司正是NVIDIA。

沃爾沃集團將全面采用NVIDIA

上圖左側(cè)是沃爾沃的車載AI人工智能處理器，計劃2021年左右開始全面搭載在Volvo各個車型中，以實現(xiàn)L2+級自動駕駛功能。右側(cè)的車載處理器可為L4-5級自動駕駛汽車提供更好的性能，配備了沃爾沃集團瑞典Zenuity開發(fā)的自動駕駛操作軟件。（拍攝：日經(jīng)汽車）

豐田自動駕駛子公司豐田研究院（TRI-AD）的CTO 鯉渕健先生表示，NVIDIA能提供“目前所能想象的最高性能的車載半導體處理器”。

然而盡管如此，豐田的AI半導體仍然不是僅僅擁有NVIDIA“唯一“1個選擇。在計劃于2020年實現(xiàn)商業(yè)化的自動駕駛車型中，豐田預計將采用NVIDIA和瑞薩電子芯片相組合的形式。隨著競爭的加劇，NVIDIA要確保先發(fā)優(yōu)勢，就必須迅速開拓新客戶并開發(fā)下一代芯片。

“分布式”將變得過于復雜

2019年3月在美國圣何塞舉行的開發(fā)者大會“GPU技術大會（GTC）2019”上，負責沃爾沃AD和ADAS自動駕駛開發(fā)的高級經(jīng)理Andreas Wallin先生表示“重建電子平臺的時機已經(jīng)到來?！?/p>

到目前為止，Volvo已經(jīng)使用數(shù)十個ECU構建了一個車載電子平臺。然而由于分布式連接中采用各個ECU和汽車部件分別連接的方式，為了“增加以自動駕駛為中心的功能，將導致分布式系統(tǒng)過于復雜”，問題已經(jīng)出現(xiàn)。

Volvo將中央處理器命名為“Core Computer”，計劃在其中大型車輛平臺刷新時進行安裝。車輛的新平臺“SPA2（可擴展產(chǎn)品架構）”計劃于2021年左右引進注1）。

注1）現(xiàn)有平臺“SPA”的商業(yè)化從2015年開始，并已從頂級SUV “XC90”車型開始，廣泛部署在“90系列”和“60系列”車型中。目前計劃6年內(nèi)進行換代。

Core Computer尺寸為200 x 200 x 50 mm，搭載了NVIDIA的車載AI處理器“DRIVE AGX Xavier”。DRIVE AGX Xavier配備SoC（片上系統(tǒng)）“Xavier”，其處理能力高達30 TOPS（每秒30萬億次）。功耗為30 W，大于傳統(tǒng)ECU的功耗，因此配備了水冷式的冷卻機構。此外還具有OTA功能，可通過無線通信更新軟件。

沃爾沃的目標是在2021年實現(xiàn)L2 +級自動駕駛的商業(yè)化。將在駕駛員監(jiān)控和必要時交接的前提下，實現(xiàn)高速公路上的自動駕駛。Core Computer還能用于自動停車功能和通過車載攝像頭監(jiān)控駕駛員的監(jiān)控系統(tǒng)。

豐田委托NVIDIA進行性能驗證

豐田于2017年開始與NVIDIA合作，一直專注于創(chuàng)建自動駕駛開發(fā)“上游”的算法。例如，2019年1月豐田公布的自動駕駛開發(fā)用的實驗車輛“TRI-P4”車載處理器中，就搭載了NVIDIA的Xavier注2）。

注2）TRI-P4在NVIDIA的Xavier上配備了自動駕駛系統(tǒng)，并處理攝像頭與激光雷達等的傳感器數(shù)據(jù)。收集的傳感器數(shù)據(jù)存儲在“Amazon Web Services（AWS）”中，并且改進了自動駕駛算法。

在GTC2019上，NVIDIA首席執(zhí)行官（CEO）Jensen Huang先生在主題演講中表示，“我們將擴大與豐田的合作關系，在自動駕駛開發(fā)從上游到下游的廣泛領域建立合作伙伴關系。

豐田采用NVIDIA進行自動駕駛軟件的性能驗證

豐田自動駕駛子公司TRI-AD采用了由NVIDIA開發(fā)的仿真環(huán)境“DRIVE Constellation”。車載處理器使用NVIDIA SoC。

自動駕駛開發(fā)的“下游”是上述自動駕駛系統(tǒng)的操作驗證。TRI-AD采用NVIDIA開發(fā)的模擬環(huán)境“DRIVE Constellation”注3）。

注3）DRIVE Constellation是一個AI平臺，由兩個部署在數(shù)據(jù)中心的服務器（“DGX-1”超級處理器）組成。配備NVIDIA GPU的第一臺服務器使用名為DRIVE Sim的專有軟件來創(chuàng)建各種駕駛模擬環(huán)境。它還會創(chuàng)建如攝像頭，毫米波雷達，LIDAR等傳感器數(shù)據(jù)，，并將其發(fā)送到第二臺服務器。而搭載了NVIDIA車載AI處理器“DRIVE AGX Pegasus”的第二臺服務器將根據(jù)這些傳感器數(shù)據(jù)，發(fā)出加速/減速和轉(zhuǎn)向等指令，并將其反饋給第一臺服務器。通過兩個服務器的協(xié)作，可視地驗證自動駕駛車輛是否可以正確操作。

豐田集團一直在內(nèi)部開發(fā)類似的仿真環(huán)境，但目前已經(jīng)改變方針，將使用NVIDIA開發(fā)產(chǎn)品進行一部分驗證。對于豐田來說，這相當于將掌握自動駕駛可靠性的一個關鍵領域委托給其他公司負責。此外，采用DRIVE Constellation不僅包括TRI-AD，包括美國豐田研究院（TRI）也將在開發(fā)中采用。

DRIVE Constellation可以再現(xiàn)虛擬空間中的各種駕駛環(huán)境，如天氣，時區(qū)，交通擁堵情況。由于可以通過再現(xiàn)在現(xiàn)實環(huán)境中難以測試的各種危險駕駛條件來進行駕駛實驗，因此可以說“可以有效地提高實驗效率并且提高系統(tǒng)可靠性”（NVIDIA）。

DRIVE Constellation生成的虛擬道路環(huán)境示例。它可以再現(xiàn)虛擬空間中的各種駕駛環(huán)境，如天氣，時區(qū)，交通擁堵狀況

降低功耗并應用于EV

除了這些大型傳統(tǒng)車企，NVIDIA也正在加強與中國新興造車勢力的合作。在GTC2019中，中國的小鵬汽車和蔚來汽車（NIO）等發(fā)表了自動駕駛開發(fā)的現(xiàn)狀。

小鵬汽車將于2020年推出新的電動EV車型“P7”。該款車型將可對應L2 +級自動駕駛（圖4）。車載處理器采用了與沃爾沃相同的DRIVE AGX Xavier。

小鵬汽車將于2020年量產(chǎn)的電動汽車平臺

NVIDIA的DRIVE AGX Xavier被放置在后輪側(cè)作為自動駕駛的處理器。照片攝于“2019年上海車展”。

小鵬汽車自動駕駛系統(tǒng)中一個有趣的事情是對于降低功耗所進行的努力。在電動汽車中，電力消耗與續(xù)航里程縮短直接相關?！拔覀冊诖_保感知能力的同時，減少了攝像頭圖像的處理量”小鵬汽車主導自動駕駛開發(fā)的公司副總裁谷俊麗表示。

具體是改變了高速公路和一般道路處理的圖像的幀速率。一般道路以60幀/秒的速度處理，因為存在行人，自行車等，情況變化很快。而在高速公路中“通過每秒抽取15幀的速度進行處理”（Gu）。如果幀數(shù)減少到1/4，則可以顯著降低功耗。

服務公司也將成為車載處理器的客戶。例如，圖森未來（TuSimple）正在開發(fā)使用自動駕駛卡車進行配送服務。公司創(chuàng)始人，總裁兼首席技術官侯曉迪先生于2019年在GTC宣布“將于2020年實現(xiàn)商業(yè)化運作”。

圖森未來的自動駕駛卡車目標2020年實現(xiàn)商業(yè)化。采用攝像頭進行圖像識別的系統(tǒng)中搭載NVIDIA的車載處理器。2019年5月，該公司與美國郵政服務公司（USPS）簽訂合同，使用自動駕駛卡車測試運輸服務。圖森將根據(jù)USPS的需求驗證自動駕駛能力。

“Orin”正在持續(xù)開發(fā)中

NVIDIA面向L2-3級自動駕駛的車載處理器正在按計劃進行。但是目前急于開發(fā)的是面向L4~5級自動駕駛系統(tǒng)。例如，目前沃爾沃集團正與它合作正在開發(fā)的L4~5級自動駕駛系統(tǒng)，將采用NVIDIA的車載處理器“DRIVE AGX Pegasus”注4）。

注4）沃爾沃與瑞典Autoliv的合資企業(yè)Zenuity，將開發(fā)自動駕駛軟件并將其安裝在NVIDIA的DRIVE AGX Pegasus上。

但是GTC2019上令人感到擔憂的是，對于面向L4~5級車載處理器的下一代產(chǎn)品“Orin”完全沒有提及。Orin可以通過兩個SoC實現(xiàn)與Pegasus相同的性能。Pegasus使用2個Xaviers和2個GPU。

NVIDIA首次宣布Orin存在是在2018年GTC上，對于一年后的進展如何，英偉達完全沒有公布，這或多或少令人失望。2019年5月，在官方博客中公布了該處理器與美國特斯拉車載處理器的性能差異，由此唯一可以確認的是開發(fā)仍在繼續(xù)。在保持DRIVE AGX Pegasus 320 TOPS的處理性能的同時，功耗可以降低多少呢？