偉世通首席架構(gòu)師王凱：自動駕駛的“樂高”理念 | CCF-GAIR 2018

*偉世通自動駕駛首席架構(gòu)師王凱

雷鋒網(wǎng)按：2018 全球人工智能與機器人峰會（CCF-GAIR）在深圳召開，峰會由中國計算機學(xué)會（CCF）主辦，雷鋒網(wǎng)、香港中文大學(xué)（深圳）承辦，得到了寶安區(qū)政府的大力指導(dǎo)，是國內(nèi)人工智能和機器人學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及投資界三大領(lǐng)域的頂級交流盛會，旨在打造國內(nèi)人工智能領(lǐng)域最具實力的跨界交流合作平臺。

雷鋒網(wǎng)CCF-GAIR 2018 延續(xù)前兩屆的“頂尖”陣容，提供 1 個主會場和 11 個專場（仿生機器人專場，機器人行業(yè)應(yīng)用專場，計算機視覺專場，智能安全專場，金融科技專場，智能駕駛專場，NLP 專場，AI+ 專場，AI 芯片專場，IoT 專場，投資人專場）的豐富平臺，意欲給三界參會者從產(chǎn)學(xué)研多個維度，呈現(xiàn)出更富前瞻性與落地性相結(jié)合的會議內(nèi)容與現(xiàn)場體驗。

7 月 1 日，CCF-GAIR 大會進行到第 3 天，智能駕駛專場如期舉行。本專場由一場大會報告、兩個圓桌討論、九大主題演講組成，共計22 位來自產(chǎn)學(xué)研的嘉賓將分享他們的實踐與心得。本文為偉世通自動駕駛首席架構(gòu)師王凱演講的精彩內(nèi)容。

雷鋒網(wǎng)新智駕在不改變原意的情況下，整理如下：

今天分享的主要內(nèi)容是，偉世通在自動駕駛的整個開發(fā)過程中的思路以及要達到的目標。現(xiàn)如今，自動駕駛是一個很火的話題，很多公司都有涉獵。而偉世通的思路是從市場調(diào)研開始研究，找準定位，再把產(chǎn)品迅速落地，因此要先把當前市場分析清楚。

自動駕駛帶來的角色變化

首先從市場角度出發(fā)，我個人在手機行業(yè)做了十多年的工作，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的功能汽車向智能汽車的轉(zhuǎn)變，類似當年的功能手機轉(zhuǎn)化為智能手機。目前整個汽車產(chǎn)業(yè)的狀況還是樹型結(jié)構(gòu)，也就是以O(shè)EM為核心，因為它們控制了內(nèi)燃機的核心技術(shù)，所以汽車的整個產(chǎn)業(yè)鏈是由OEM直接定義的。例如整個鏈條的下游企業(yè)拿多少份額，完全是由控制最核心技術(shù)的人員決定，過去的30年亦是如此。

但是現(xiàn)在汽車行業(yè)發(fā)生了重大改變，自從英偉達的芯片使自動駕駛功能落地變現(xiàn)，整個產(chǎn)業(yè)鏈由以前的樹型結(jié)構(gòu)逐漸向環(huán)形結(jié)構(gòu)發(fā)生劇變。

環(huán)形結(jié)構(gòu)是什么？其實就是OEM不再擔任核心角色，而是所有參與者漸漸地都能坐在圓桌上討論議題，尤其是汽車的自動化、輕量化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化方面。今后汽車行業(yè)的發(fā)展情況是誰能夠把出行概念全部集成一體化，誰就會坐在圓桌的正中央，成為出行行業(yè)的NO.1。此外，在SAE L1級到L5級自動駕駛的時間軸上，大家都形成了統(tǒng)一的認識，2005年開始了L1級，奧迪目前能實現(xiàn)L3級，甚至有些OEM的L4級自動駕駛功能會在2021年左右落地。

從市場趨勢來看，ADAS行業(yè)將大幅增長，其中利潤率最高的是中央域控制器；SoC供應(yīng)商在積極進入域控制器市場，例如英偉達和英特爾；軟硬件的分離，因為系統(tǒng)的復(fù)雜性，各個公司會從不同的側(cè)重點進行切入，預(yù)計到2025年，自動駕駛需求量將發(fā)生質(zhì)的飛躍。

目前SoC廠商已經(jīng)逐漸介入域控制器市場，奧迪也推出了首款L3級交通堵塞導(dǎo)航系統(tǒng)。另外，2025年出行行業(yè)將有兩大發(fā)展方向，一是面向L5級自動駕駛的共享汽車，另一個是私人定制化的L3級自動駕駛車輛，而且L3級私人車會逐漸成為私家車的標配。

自動駕駛所面臨的挑戰(zhàn)上，主要有如下三個方面：

• 系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。目前存在兩種聲音，一種是OEM認為自身在汽車行業(yè)的長期積累，有很大的優(yōu)勢，認為初創(chuàng)企業(yè)缺少經(jīng)驗；另一種聲音是初創(chuàng)企業(yè)認為傳統(tǒng)OEM已經(jīng)跟不上時代發(fā)展的腳步了。其實，自動駕駛系統(tǒng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，OEM和初創(chuàng)公司經(jīng)歷的痛點時間不同，OEM最早經(jīng)歷的痛點是與功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)，而初創(chuàng)企業(yè)更早接觸的是基于AI的算法。所以說，自動駕駛的整個系統(tǒng)就像一個木桶一樣，只要有一根短板就把水漏完了，這才是自動駕駛最大的挑戰(zhàn)；

• 解決方案的多樣性。目前很多自動駕駛算法的解決方案正在慢慢趨同，但由于該領(lǐng)域的火爆發(fā)展，其解決辦法會逐漸增多；

• 自動駕駛落地的最大挑戰(zhàn)問題-成本。

在傳感器領(lǐng)域，自動駕駛技術(shù)的發(fā)展趨勢：

• 攝像頭：增加靈敏度、分辨率和幀速率將導(dǎo)致更高的數(shù)據(jù)可用性和急劇增加的數(shù)據(jù)量；

• 雷達：將提供更多、更高分辨率的信息，允許以類似于攝像頭和激光雷達的方式處理雷達數(shù)據(jù)；

• 激光雷達：在同一范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)輸出與最先進的CMOS攝像頭相同；

• IC：計算能力將隨著未來傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)而增強，由于L3級及以上等級的自動駕駛需求，進而使可達到ASIL D（汽車安全完整性等級，D 級為最高等級）自動駕駛安全等級的IC的數(shù)量不斷增加；

• 本地化、繪圖、互聯(lián)和云：由于L3級及以上等級的自動駕駛需求帶來的快速增長。
  

此外，我們預(yù)計到2025年，高速公路上的L3級車輛將成為自動駕駛最大的細分市場，因為它面向的是從OEM到普通用戶，發(fā)展趨勢非常明顯。

明確了自動駕駛系統(tǒng)的問題之后，如何解決這些問題，并研發(fā)出解決上述問題的自動駕駛系統(tǒng)，是一個亟待解決的命題。

問三個問題：一是系統(tǒng)要開放還是封閉，開放系統(tǒng)靈活性強，封閉系統(tǒng)更新快；二是系統(tǒng)到底靈活還是定制；三是商業(yè)化落地，如何把自身的優(yōu)勢發(fā)揮到極致。

樂高化自動駕駛方案

基于這些比較重要的細分市場，我們就有了DriveCore概念。

DriveCore是希望能夠給主機廠提供一個模塊化可擴展平臺，允許OEM能夠自由選擇不同的硬件與軟件、算法，就像樂高一樣，最終拼出一個自動駕駛系統(tǒng)。DriveCore由三部分組成：Compute（底層硬件平臺）、Runtime（中間層）以及Studio（開發(fā)工具）。

• Compute，模塊化可擴展的硬件計算平臺，與其他廠商推出的計算平臺不同的是，它不依賴于某個特定的中央處理單元，可支持多種處理器；

• Runtime，是車載中間件，提供安全框架，實現(xiàn)在不同硬件之間、算法與應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)通訊；

• Studio，是提供給開發(fā)人員的基于PC的軟件開發(fā)工具。

要想讓自動駕駛系統(tǒng)樂高化，從系統(tǒng)角度來看，關(guān)鍵就是將硬件與軟件剝離，系統(tǒng)架構(gòu)可以將來自不同供應(yīng)商的算法運行在不同的硬件平臺上，這樣才能夠像樂高積木一樣，讓主機廠根據(jù)需求來自主選擇合適的積木。而實現(xiàn)這個就是底層的通用硬件平臺與車載中間件。

整個開發(fā)流程，無論是OEM還是第三方的開發(fā)者拿到API的SDK后，可以在沒有任何硬件的條件下設(shè)計，我們的硬件不綁定任何SOC，但支持常見或者初創(chuàng)的SOC。

認清自身的長項，并做到極致，就可以更早坐在圓桌上。偉世通的優(yōu)勢是多年在汽車行業(yè)的積淀，無論是硬件公司還是算法企業(yè)，我們都有密切的合作，深知主機廠的需求，充當中間人的角色，將互聯(lián)網(wǎng)公司納入供應(yīng)商序列，同時自己通過平臺，打包整個技術(shù)方案，或者讓整車廠參與開發(fā)（取決于整車廠的意愿）。

偉世通的下一步計劃，針對Studio和Runtime的不同算法進行優(yōu)化，然后編譯到相應(yīng)硬件環(huán)境中。其實要能夠支持不同的硬件，需定義好一個通用的架構(gòu)，然后在這個架構(gòu)的基礎(chǔ)之上，通過統(tǒng)一的接口定義實現(xiàn)擴展性，增加對不同硬件的支持。偉世通的硬件由兩部分組成：

• 機板：提供安全性滿足需求的電源，互聯(lián)功能（以太網(wǎng)）及其他可擴展功能；

• 子卡：用統(tǒng)一的硬件接口定義，可以使用不同的SoC或者MCU，只要符合接口協(xié)議就行，子卡板會做成通用大小，統(tǒng)一標準化，便于擴展。

SmartCore 最核心的概念就是將多個 ECU（電子控制單元）集成在單一域控制器內(nèi)，可帶來體積、功耗和成本優(yōu)勢。DriveCore 則是在這一基礎(chǔ)上的另一個延伸。自動駕駛汽車既然由機器控制，就可能存在安全隱患。所以DriveCore 必須有極高的安全性，并且達到 ASIL D 級別。

因此車載中間件將發(fā)揮非常重要的作用，它相當于一個中間交互層。由于自動駕駛系統(tǒng)是一套復(fù)雜的系統(tǒng)，需要多個 SoC 同時操作，多個 SoC 之間高速互聯(lián)，并且保證低延遲。換句話說，如果一套系統(tǒng)不能保證數(shù)據(jù)實現(xiàn)精準傳輸，那么安全性就會大打折扣。

DriveCore 的設(shè)計理念針對的是自動駕駛復(fù)雜性和多元性帶來的挑戰(zhàn)，目前許多自動駕駛公司的算法不盡相同，所以不同算法在不同硬件表現(xiàn)形式也有所不同。自動駕駛系統(tǒng)的復(fù)雜性，決定了它必須使用不同公司的技術(shù)模塊，但目前沒有任何一種算法和硬件可以最高效完成所有事情。所以靈活性設(shè)計顯得尤為重要，偉世通采用樂高理念，靈活處理多元性和復(fù)雜性的自動駕駛系統(tǒng)。

安全性角度講，最佳的辦法是在不同的硬件運行不同的操作系統(tǒng)和不同算法，這樣系統(tǒng)同時失效的幾率是最低的。同時，我們在中間層、應(yīng)用層提供 API，OEM 可以通過 API 來開發(fā)自己想要的產(chǎn)品。

最后想說的是，當前有各種各樣的方式切入自動駕駛領(lǐng)域，但最佳方式一定是取長補短，找準自己的位置，與合作伙伴一起坐到圓桌上，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

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