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特斯拉選擇純視覺:攝像頭測距已成熟,雷達缺陷不可彌補

7 月 22 日,特斯拉在位於北京南四環中路的特斯拉體驗中心舉辦了 T-talk 線下交流會,著重介紹了特斯拉選定純視覺路線的原因。

特斯拉方面表示,有些時候毫米波雷達收集到的資訊對自動駕駛系統來說可能反而是種干擾,與其強行把毫米波雷達收集到的反射波資訊與攝像頭收集到的視覺資訊融合,還不如把純視覺方案做到極致。

然而,要推行純視覺方案的話,之前的硬體就不再能滿足系統對於影象處理的要求了。於是特斯拉便自研自產了以 FSD 晶片為核心的硬體系統。

那麼,特斯拉是如何打造純視覺方案的呢? 新的硬體系統又有那些特點呢?

一、純視覺測距法已成熟 移除雷達是遲早的事

隨著人們對於自動駕駛系統性能上的要求越來越高,車企或許要給車輛加裝更多感測器,讓車輛能更準確、詳盡地感知外界環境。

不過特斯拉認為,收集環境資訊是一回事,利用環境資訊又是另一回事。

感測器的種類和數量越多,互相之間的協調與整合就越難做,最終效果恐怕只是 1+1<2,得不償失。

馬斯克表示,如果雷達與攝像頭傳來的資訊相互矛盾,系統反而會更加難以抉擇。與其讓二者互相扯後腿,不如只選一個並把它做到極致。

▲ 馬斯克表示純視覺方案比攝像頭 + 毫米波雷達方案精確得多

特斯拉選擇了將攝像頭的作用發揮到極致,因為攝像頭的資訊傳輸速率比雷達快出幾個量級,位元流噪音也更小,有利於系統整合,整套系統未來的發展空間更大。

誠然毫米波雷達更擅長探測距離,但它實在是不擅長描述物體。很多時候毫米波雷達只是告訴系統那裡有東西,卻無法告知系統那個東西是什麼。

攝像頭就不一樣了,它擅長的就是描述物體。對於自動駕駛系統來說,攝像頭就像人眼一樣,而人工智慧系統可以直接通過觀察影象資訊來學習辨認外界物體,就像人類如何學習辨認物體一樣。

有人會說攝像頭捕捉到的影象是二維的,缺乏立體感,不利於自動駕駛系統對距離的探測。這種說法並非毫無道理,不過特斯拉早就想到這一點了,他們的辦法是研發一套純視覺測距法。

▲ 純視覺測距法工作示意圖

在純視覺測距法的指導下,人工智慧系統僅僅根據二維影象就能探測出外界物體與車輛間的距離,隨後研發團隊會拿著這個距離資料與毫米波雷達探測出的距離資料互相對比,再對純視覺測距演算法進行修正。

也就是說,毫米波雷達不擅長描述物體的缺陷是幾乎不可能彌補的,而攝像頭不擅長探測距離的缺陷卻是可以彌補的。既然經過特殊調校過的攝像頭是可以在一定程度上同時行駛攝像頭和毫米波雷達的功能,那麼移除有可能拖後腿的毫米波雷達是遲早的事。

雖然之前幾代的特斯拉自動駕駛系統都是搭載毫米波雷達的,但毫米波雷達只不過是名“過客”。在教會人工智慧系統如何測距後,這位“老師”也將功成身退。

▲ 毫米波雷達能夠“教會”人工智慧系統通過影象測距

不過,軟體層面的問題解決了,硬體上的問題便凸顯了出來。

特斯拉深刻地意識到,原來的硬體不能很好地滿足純視覺方案的需要。於是,特斯拉推出了新一代的硬體系統 HW3.0。

二、自研晶片專精影象處理 雙晶片系統才真有冗餘

特斯拉之前採用的 HW1.0、HW2.0 和 HW2.5 硬體系統往往採用來自不同供應商的兩顆不同型別的晶片作為“大腦”,分別處理並利用視覺資訊和反射波資訊做出決斷。

▲ 特斯拉歷代自動駕駛硬體示意圖

而 HW3.0 搭載的是兩顆由特斯拉自研自產的 FSD 晶片。說是晶片好像還不夠深入,畢竟它還包括負責圖形處理的 GPU、負責通用資料處理的 CPU 和負責深度學習的 NPU 這三個處理單元。

其中最引人矚目的硬體就是 NPU 神經網路處理單元了,它倆能夠合力提供 72TOPS 的算力,讓整個 FSD 晶片的影象處理能力達到 2100FPS。對比之下,浮點運算能力為 600 GFLOPS 的 GPU 僅能做到 17FPS。

▲ FSD 電腦和 FSD 晶片

現在,正是因為有了能夠幾乎媲美毫米波雷達的純視覺測距演算法,又有了影象處理能力超高的 FSD 晶片,特斯拉才敢放心移除毫米波雷達的。

從另一個角度來說,正是因為其他供應商給出的晶片沒能讓特斯拉滿意,特斯拉才要自研的。

至於“毫米波雷達能夠提供冗餘”這種說法,特斯拉方面表示確實聽說過這種說法,但不敢苟同。他們認為,HW3.0 這樣的系統配備兩個自動駕駛晶片,一個晶片徹底失效時另一個晶片能完全頂替前者,像這樣的系統才叫真正的有冗餘的系統。

某些自動駕駛系統雖然搭載毫米波雷達和攝像頭,聽上去能夠收集反射波和影象兩類資料,但當雷達系統徹底失效後,系統不能僅依靠影象資訊實現自動駕駛,這種系統才叫沒有冗餘的系統。

結語:純視覺方案還有待時間檢驗

不久前特斯拉在北美地區發行了 FSD 的最新版本 FSD Beta V9.0,不少車主都在體驗過最新版本 FSD 之後,都表示自己車輛的自動駕駛系統表現更好了。其中一些車主還發布了實測視訊,在視訊中搭載最新版的特斯拉車輛確實表現不錯,能夠輕鬆地應付環島、大霧等場景,對於外界車輛行人的避讓做得也不錯。

不過,有專業人士表示車主們所謂的“實測”與專業測試相比太小兒科了,他們釋出的視訊也並不足以證明 FSD 有他們口中所說那麼優秀。

至於 FSD 的效能表現到底如何,恐怕還需要時間檢驗了。