2023 年,智能駕駛的發(fā)展迎來一個關(guān)鍵節(jié)點。
具體來看,隨著各大車企的紛紛推進,城市導(dǎo)航輔助駕駛功能開始出現(xiàn)在一些量產(chǎn)車型上進行測試,并且已經(jīng)在探尋商業(yè)模式,這讓整個行業(yè)看到了智能駕駛真正大規(guī)模落地的機會。
然而,當前的智能駕駛依舊在體驗上存在諸多問題,在技術(shù)層面依舊存在巨大的發(fā)展空間,且依舊屬于 L2 的范疇——而關(guān)于智能駕駛在技術(shù)發(fā)展和商業(yè)落地層面的未來演進之路,整個行業(yè)的上下游玩家依舊在不斷探索。
這些玩家中,引起我們重點關(guān)注的,是處在智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈上游的地平線。
一方面,基于已有的商業(yè)量產(chǎn)實踐,地平線已經(jīng)逐漸找到一條推動高階智能駕駛走向大規(guī)模落地的路徑;但另一方面,著眼于智能駕駛的未來發(fā)展,地平線并沒有止步不前,而是從底層核心技術(shù)的突破出發(fā),繼續(xù)尋找智能駕駛計算的最優(yōu)解。
而地平線選擇的技術(shù)突破點,是持續(xù)進化的 BPU 架構(gòu)。
新一代 BPU 架構(gòu),為 Transformer 和大模型而生
4 月 18 日,趕在 2023 年上海車展首日,地平線通過一場主題為「征程與共,一路同行」的發(fā)布會,正式對外發(fā)布了最新一代的 BPU 智能計算架構(gòu)——這一最新發(fā)布的計算架構(gòu),被命名為 BPU 納什。
從技術(shù)層面來看,BPU 納什具備以下特點:
獨特設(shè)計三級片上存儲架構(gòu),核間高效協(xié)同,極致優(yōu)化大參數(shù)下的帶寬瓶頸;
具備多脈動立方加速引擎,靈活的引擎間數(shù)據(jù)流動實現(xiàn)高能效且低帶寬占用;
數(shù)據(jù)變換引擎,靈活支持 Transformer 細小算子;
浮點向量加速單元,具有通用、靈活的特性,滿足關(guān)鍵算子精度需求;
緊耦合異構(gòu)計算單元高效加速不同類型數(shù)據(jù)處理;
核內(nèi)、核間、片間高效靈活的多向數(shù)據(jù)流動,實現(xiàn)計算動態(tài)調(diào)度與靈活調(diào)優(yōu);
虛擬化技術(shù),透明式提升多任務(wù)并行處理能力;
數(shù)據(jù)驅(qū)動功耗優(yōu)化,針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)動態(tài)范圍特性,降低功耗 30%。
從這些技術(shù)特征來看,BPU 納什的總體設(shè)計思路是:在不斷強調(diào)提高架構(gòu)的帶寬、能效、通用性、并行計算能力和靈活性的同時,也在強調(diào)降低功耗的重要性。
按照官方說法,BPU 納什是專門面向大參數(shù)量 Transformer、大規(guī)模的交互式博弈而設(shè)計,同時面向前沿算法進行了優(yōu)化,以贏得最佳算法效率;同時,它采用了 AI 輔助設(shè)計,從而可以大幅提升架構(gòu)的可編程性。
此外,它還具有超異構(gòu)計算架構(gòu),可顯著增強算力的多樣性。
針對 BPU 納什架構(gòu),地平線聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CTO 黃暢告訴 42 車庫,它是面向未來五到十年而開發(fā)的,是一個可以伸縮的架構(gòu),包括計算單元、存儲單元等,也可以涵蓋單核或者多核系統(tǒng)。
因此,基于 BPU 納什架構(gòu)的芯片,理論上能夠?qū)崿F(xiàn)從幾十 TOPS 到 1000 TOPS 的算力,其所擁有的晶體管規(guī)模也可以伸縮。
黃暢表示,BPU 納什架構(gòu)的出現(xiàn),是基于當前計算芯片行業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢,也就是面向大規(guī)模數(shù)據(jù)驅(qū)動、大參數(shù)模型、去規(guī)則化的一種新型計算方式;而未來也將會有越來越多的計算類型,是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的大參數(shù)、大計算量、大模型來實現(xiàn),它們應(yīng)該運行在 BPU 之上,而不是 CPU 或者 GPU 上。
在 42 號車庫看來,BPU 納什也是針對當前智能駕駛在技術(shù)層面的最新發(fā)展趨勢而生的。
畢竟,從 2023 年的情況來看,整個智能駕駛行業(yè)已經(jīng)形成了一個非常明顯的技術(shù)趨勢。
那就是,基于 BEV 感知和 Transformer 大模型的智能駕駛技術(shù)方案,成為眾多玩家共同推進的技術(shù)方案,而且這個方案在未來也會隨著數(shù)據(jù)量增加、算力提升和算法完善進行不斷優(yōu)化。
在這個背景下,BPU 納什的問世,可以說是恰逢其時。
當然,如果結(jié)合地平線 BPU 的整體發(fā)展過程來看,BPU 納什其實是地平線智能駕駛專用計算架構(gòu) BPU 面向未來的一個最新迭代版本,它同樣是算法、編譯器、架構(gòu)設(shè)計三者的結(jié)合,在本質(zhì)上也反映了地平線 BPU 面向最新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與高等級自動駕駛應(yīng)用場景進行「智能進化」的思路。
通過這樣的「智能進化」,地平線希望打造的是一個智能駕駛的「最強大腦」。
BPU 架構(gòu),已經(jīng)完成了三代量產(chǎn)驗證
其實,最新一代 BPU 架構(gòu)問世的背后,除了地平線對未來技術(shù)趨勢的理解之外,還有一個重要的前提:自誕生以來,BPU 已經(jīng)實現(xiàn)了三次迭代,并且有力地支撐了地平線的商業(yè)落地過程。
在誕生之初,BPU 架構(gòu)主要是建立在技術(shù)推進和商業(yè)探索的維度上。到了 2019 年 8 月,基于 BPU 伯努利 1.0 架構(gòu),地平線正式發(fā)布了中國首款車規(guī)智能芯片征程 2,它能夠更高效靈活的實現(xiàn)多類 AI 任務(wù)處理,對多類目標進行實時檢測和精準識別,可應(yīng)用于自動駕駛視覺感知、眾包高精建圖與定位,視覺 ADAS 和智能人機交互等智能駕駛場景。
七個月后的 2020 年 3 月,通過與長安汽車的合作,地平線的征程 2 芯片首次搭載在 UNI-T 車型上,用于智能座艙領(lǐng)域 DMS 功能的實現(xiàn)。雖然地平線和車企的第一步并沒有直接進入 ADAS 領(lǐng)域,但是這項合作讓征程 2 芯片在 2020 年的出貨量超過了 10 萬片。
這也標志著,地平線獲得了主機廠的認可,其聚焦車載智能芯片的投入得到了回報。
同樣是在 2020 年,基于 BPU 伯努利 2.0 架構(gòu),地平線發(fā)布了基于 16nm 制程工藝的征程 3 芯片,它具有 5TOPS 的算力和 2.5W 的典型功耗,可支持高級別輔助駕駛、智能座艙、自動泊車輔助、高級別自動駕駛和眾包高精地圖定位等多種應(yīng)用場景——從算力上來說,它是一款可以和 Mobileye EyeQ4 進行正面對抗的芯片。
對于地平線來說,征程 3 的商業(yè)落地意義更加關(guān)鍵——它被理想汽車選中,搭載在理想汽車旗下的明星車型「2021 款理想 ONE」上;以此為契機,越來越多的車企登門尋求與地平線在智能駕駛芯片層面進行合作,而地平線的商業(yè)化落地之路開始不斷加速。
2021 年 7 月,基于 BPU 貝葉斯架構(gòu),地平線發(fā)布了第三代車規(guī)級產(chǎn)品征程 5。這可以說是真正意義上的國產(chǎn)大算力芯片,最高算力 128 TOPS,支持 16 路攝像頭感知輸入,支持高級別自動駕駛所需的多傳感器融合預(yù)測和規(guī)劃控制等需求——值得一提的是,基于 BPU 第三代貝葉斯架構(gòu)打造的征程 5,是全球唯二實現(xiàn)量產(chǎn)的大算力智能駕駛芯片。
2022 年 9 月,地平線征程 5 芯片搭載在理想汽車的另外一款明星車型理想 L8 Pro 上。
實際上,自 2022 年 9 月在理想 AD Pro 上官宣首發(fā)量產(chǎn)至今,征程 5 出貨量已突破 10 萬片,累計獲得 9 家車企多達近 20 款車型的量產(chǎn)定點,包括理想、比亞迪、蔚來、埃安等新勢力車企,也包括外資和合資車企;而今年也將有更多款搭載征程 5 的合作車型量產(chǎn)落地。
結(jié)合 BPU 的進化過程整體來看,從 2020 年 3 月宣布首次量產(chǎn)上車至今,地平線的征程系列芯片出貨量突破了 300 萬片,與超過 20 家車企共計 120 多款車型達成量產(chǎn)定點合作,陪伴用戶行駛百億公里里程。
可見,以 BPU 的持續(xù)進化為基礎(chǔ),地平線所選擇的技術(shù)路徑已經(jīng)在商業(yè)落地層面得到了充分驗證。
過去 3 年,地平線先后量產(chǎn)上車了征程 2、征程 3 和征程 5 三顆芯片,單芯片算力從 4TOPS 提高到 128TOPS,通過征程 5每秒處理 1718 幀圖像的真實計算性能支撐了從 ADAS 到高速 NOA 落地的跳躍。
而為了推動自動駕駛平均 MPI 實現(xiàn) 5 年 1000 倍的提升,滿足不斷創(chuàng)新的算法和模型規(guī)模的要求,自動駕駛所需要的算力和帶寬還需要持續(xù)提升,地平線認為這還需要提高至少 1 到 2 個數(shù)量級。
值得一提的是,地平線在今年提出了基于 BEV+Transformer 的端到端的算法算法框架,這套架構(gòu)已經(jīng)在征程 5 上得到閉環(huán)驗證,包括純視覺 BEV 動靜態(tài)環(huán)境感知等技術(shù)都會即將達到量產(chǎn)狀態(tài)——顯然,這一動向,與 BPU 納什的前瞻設(shè)計是密切關(guān)聯(lián)的。
總體來說,BPU 的不斷進化,是地平線結(jié)合智能駕駛的技術(shù)發(fā)展路徑和商業(yè)落地實踐共同推進的結(jié)果,既有很強的技術(shù)前瞻性,更有非常明確的商業(yè)連續(xù)性。
地平線的理想主義和現(xiàn)實主義
地平線新一代 BPU 的發(fā)布,還有不可忽視的大背景:智能駕駛正在走向大規(guī)模量產(chǎn)落地。
基于這個背景,42 號車庫認為,智能駕駛在落地層面已經(jīng)形成了一些新趨勢。比如說:從量產(chǎn)車的角度,繼續(xù)依賴堆砌處理器的算力,已經(jīng)不再是主流做法,也難以很明顯地達到與硬件投入相匹配的用戶價值;同時,在算力滿足需求的前提下,整個行業(yè)的眾多玩家更注重于軟件和算法層面不斷的優(yōu)化迭代。
這一點,也與地平線創(chuàng)始人兼 CEO 余凱對于智能駕駛的觀點形成了強烈呼應(yīng)——此前,余凱曾經(jīng)在中國電動汽車百人會上表示:
芯片算力與用戶體驗不完全成正比,單純在芯片上堆算力并不能打造更好的智駕系統(tǒng)。當前智駕系統(tǒng)的算力從幾十 TOPS 到 1000TOPS ,但其實最終的用戶體驗并沒有那么大區(qū)別。所以現(xiàn)在真正要做的,是通過不斷算法優(yōu)化和更多數(shù)據(jù),去提升 L2+ 用戶體驗,逼近系統(tǒng)工程上限,為消費者創(chuàng)造價值。
正是基于這一考量,地平線的最新一代 BPU 才選擇了構(gòu)建面向大參數(shù)的 Transformer 的統(tǒng)一的計算架構(gòu),并在架構(gòu)上面優(yōu)化它的計算效率,降低功耗。本質(zhì)上,這深刻地反映了地平線在技術(shù)路徑上對于軟硬件結(jié)合的堅持。
值得強調(diào)的是,對于智能駕駛的未來發(fā)展,余凱的態(tài)度也是非常冷靜的。
他認為,自動駕駛的發(fā)展,面臨最嚴峻的系統(tǒng)級技術(shù)挑戰(zhàn)、開放的自然場景,系統(tǒng)的隨機性和不確定性,以及時變系統(tǒng)和多主體的博弈,可能是人類工業(yè)史上最有挑戰(zhàn)的系統(tǒng)工程——因此,智能駕駛在未來十年內(nèi)都將保持 L2+ 的階段,完全的自動駕駛只是會在部分專用道路上實現(xiàn)。
所以,整個產(chǎn)業(yè)能夠做的就是持續(xù)優(yōu)化用戶的高級輔助駕駛體驗。而地平線所做的,就是在軟硬結(jié)合的基礎(chǔ)上,在算力、模型規(guī)模、算法、數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施等方面不斷推進,從而推動智能駕駛的漸進式發(fā)展。
在 42 號車庫來看,這顯然是一種更加務(wù)實、更加貼近行業(yè)發(fā)展規(guī)律的策略。
同時,面對智能駕駛的整體行業(yè)發(fā)展,地平線的自我定位也非常務(wù)實和開放。具體來看:
定位于 Tier-2,秉承「靈活開放、豐儉由人」的商業(yè)模式,通過開放軟件 IP 授權(quán)、BPU IP 授權(quán)等多種方式,打造智能汽車時代的「ARM + Android」模式,基于「芯片+工具鏈+參考算法」的開放技術(shù)方案,助力車企和產(chǎn)業(yè)鏈伙伴差異化智駕方案的高效開發(fā)與落地。
連最底層的 BPU IP 授權(quán)都包括在內(nèi),足以見到:地平線的開放策略是非常徹底的。
不過,在落地策略上堅持理性務(wù)實的同時,地平線依舊有著對于智能駕駛未來發(fā)展的理想和堅定信念,那就是:未來十年,電動汽車標配自動駕駛系統(tǒng),每十萬公里接管 1 次,通勤效率比人快 10%,舒適度達到五星,同時通勤范圍可以覆蓋 99% 的道路。
對此,地平線副總裁兼軟件平臺產(chǎn)品線總裁余軼南博士也表示:
最終,在端到端的巨型模型算法,接近人腦的計算能力和超大規(guī)模的云端計算平臺以及數(shù)據(jù)的共同推動下,我們非常確信在 10 年內(nèi),自動駕駛的技術(shù)會從現(xiàn)在分階段的范式走向?qū)ξ锢硎澜绲慕y(tǒng)一表達,通過對世界的多樣性的建模,能夠產(chǎn)生含有世界知識的駕駛模型。通過認知慢系統(tǒng)和本能快系統(tǒng)的結(jié)合,讓我們可以完成自動駕駛的十年愿景。
有趣的是,從「未來十年依舊是 L2++」的判斷,我們看到了地平線在商業(yè)落地層面的現(xiàn)實主義;從「電動汽車標配自動駕駛系統(tǒng)」的十年愿景,我們又看到了地平線在技術(shù)洞見方面的理想主義——從這個角度來看,從這個角度來看,BPU 架構(gòu)的持續(xù)演進,也可以看做是地平線在理想主義和現(xiàn)實主義的雙重考量中做出最終選擇的一個有力印證。
當然,在現(xiàn)實主義和理想主義的交匯中,地平線作為中國智能駕駛走向大規(guī)模商業(yè)落地的重要推動者的形象,也開始顯得更加清晰而具體。
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