2018年6月21-22日，由布谷鳥科技、佐智汽車主辦，艾拉比智能、ADI亞德諾半導(dǎo)體、索喜科技贊助支持的“2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會(huì)”在深圳福田區(qū)綠景錦江酒店舉辦。深圳布谷鳥科技有限公司的副總裁戴智翔在會(huì)上做了《高度靈活的L4計(jì)算平臺(tái)》的主題演講。

布谷鳥科技 戴智翔

主持人：感謝大家參加布谷鳥2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會(huì)。今天是智能駕駛專場(chǎng)，上午有8位演講嘉賓給我們帶來(lái)精彩的演講。第一位是來(lái)自深圳布谷鳥科技有限公司的副總裁戴智翔戴總。他是布谷鳥智能駕駛事業(yè)部的總經(jīng)理、高級(jí)工程師，深圳市科技創(chuàng)新獎(jiǎng)獲得者，曾獲得十多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，擁有北京大學(xué)MBA學(xué)位，在管理和技術(shù)上都有很豐富的經(jīng)驗(yàn)。

戴智翔：大家上午好！今天分享的主題是“高度靈活的L4計(jì)算平臺(tái)”。布谷鳥始終聚焦在汽車計(jì)算平臺(tái)的研發(fā)和量產(chǎn)上，今天的演講重點(diǎn)智能駕駛計(jì)算平臺(tái)。

布谷鳥智能駕駛產(chǎn)品有兩種：一是L2計(jì)算平臺(tái)，到2018年12月份就能達(dá)到SOP的水平；二是L4計(jì)算平臺(tái)在快速演進(jìn)，架構(gòu)還有樣機(jī)基本成型。我們?yōu)槭裁凑f(shuō)L2和L4，沒(méi)提及L3？L3屬于中間狀態(tài)，在今天的報(bào)告中將和大家一起分享我們對(duì)L3的思考。

SAE對(duì)智能駕駛的分級(jí)，重點(diǎn)關(guān)注L3和L4，它們最大的區(qū)別是在整個(gè)系統(tǒng)失效的情況下，誰(shuí)接手自動(dòng)駕駛？比如在高速上，自動(dòng)駕駛失控，怎么辦？L3的責(zé)任是駕駛員，到L4就意味著需要系統(tǒng)來(lái)接管。這意味著備份很重要，L3在有異常情況發(fā)生的時(shí)候，人接手比較困難，危險(xiǎn)常常就是一瞬間的事情。這是今年上半年Uber自動(dòng)駕駛的視頻，我們可以看到當(dāng)時(shí)的情況。

UBER事故，從外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)視角看，外部出現(xiàn)事故時(shí)間非常短，基本上就是四五秒的時(shí)間。Uber有專門的測(cè)試員在駕駛座位上，系安全帶，但事故發(fā)生是瞬間的事。人類從事故發(fā)生，到反應(yīng)過(guò)來(lái)，并剎住車可能需要十幾秒，這種情況下駕駛員無(wú)法阻止事故的發(fā)生。所以L3面對(duì)緊急事故時(shí)，人類無(wú)法在短時(shí)間里接手自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。實(shí)際上對(duì)人來(lái)說(shuō)，L3比L2更累，大家清楚L2只是輔助駕駛，在個(gè)別維度輔助人，到了L3級(jí)別，對(duì)人類雙手、雙腳解放的程度很高，然而對(duì)人的注意力解放程度并沒(méi)有減弱。

2017年8月份，在美國(guó)的CES上，奧迪發(fā)布了A8，號(hào)稱第一款L3量產(chǎn)的車型。A8的L3智能駕駛的條件限制非常多，實(shí)現(xiàn)其功能基本上不可能，比如說(shuō)要求路邊的實(shí)線清晰度高，清晰的護(hù)欄，同時(shí)左右車道分開，甚至要求在行駛的路上沒(méi)有行人，在中國(guó)基本不存在這樣的環(huán)境。所以新奧迪A8沒(méi)有在中國(guó)推廣。

L2更多的聚焦功能，L3更多聚焦到場(chǎng)景?，F(xiàn)在不少的廠商就智能駕駛究竟從哪個(gè)級(jí)別開始商業(yè)化都在探討。我們認(rèn)為封閉路段應(yīng)該是最可能的，然后逐步實(shí)現(xiàn)城市路段、無(wú)標(biāo)識(shí)的農(nóng)村路段等。先實(shí)現(xiàn)四五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景，前期在標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景和封閉園區(qū)做自動(dòng)駕駛L4的切入。

AutoWheel是布谷鳥智能駕駛的商標(biāo)。我們更多的按照行業(yè)大勢(shì)往前走，計(jì)算平臺(tái)硬件、軟件以ISO26262功能安全為核心設(shè)計(jì)原則，算法和軟件后期可迭代開發(fā)。整個(gè)公司以量產(chǎn)為核心目標(biāo)，前期階段幫客戶搭樣車。

下面是無(wú)人駕駛的典型框架，左邊是傳感器的部分，包括GPS、雷達(dá)等，下面是遠(yuǎn)程的車聯(lián)網(wǎng)部分，右邊有感知，包括動(dòng)態(tài)和靜態(tài)感知，以及決策執(zhí)行。我們的硬件計(jì)算平臺(tái)涵蓋這四部分。我們認(rèn)為，只有功能強(qiáng)大的基礎(chǔ)硬件，未來(lái)的軟件升級(jí)和功能迭代才能在硬件平臺(tái)上快速演進(jìn)。

算法效率依托的是CPU或者基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)，當(dāng)前的集成電路設(shè)計(jì)都是IP和搭積木的方式，從描述行為基本上分為三類：軟核、固核和硬核。軟核靈活性高，但是它的總體效率比較差。同時(shí)IP軟核以原代碼提供，知識(shí)產(chǎn)權(quán)不受保護(hù)。

硬核的好處是響應(yīng)速度非?？?，但是靈活性欠缺，像我們專用的芯片一樣，有它專門的方向。硬核的設(shè)計(jì)周期比較長(zhǎng)，這個(gè)行業(yè)又在快速前進(jìn)，行業(yè)當(dāng)前很多采用異構(gòu)的計(jì)算架構(gòu)。

CPU、GPU、FPGA架構(gòu)的對(duì)比

大家議論比較多的CPU、GPU、FPGA等，到底我們采用哪種架構(gòu)？以英偉達(dá)為代表的GPU廠商，它的浮點(diǎn)運(yùn)算比較強(qiáng)，前端部分用GPU比較多。FPGA的好處是非常靈活、高效率，決策和傳感器融合用得較多，現(xiàn)在很多廠商都會(huì)用FPGA芯片。CPU是應(yīng)用比較廣泛的。

通用的CPU架構(gòu)有70%的晶體管做存儲(chǔ)，相對(duì)來(lái)說(shuō)它的運(yùn)算單元比較少，另外一塊ALU是它的運(yùn)算單元，相對(duì)來(lái)說(shuō)占比有限。英特爾芯片制造廠商都是走多核路線。運(yùn)算能力有限的情況下，要提高運(yùn)算能力只能走多核，通過(guò)集成多個(gè)處理器內(nèi)核提升處理性能。

CISC和RISC是兩種微處理的架構(gòu)，CISC結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線和指令線分時(shí)復(fù)用，RISC更多的采用數(shù)據(jù)和指令分離的方式?，F(xiàn)在ARM架構(gòu)更多采用RISC的方式，RISC的設(shè)計(jì)技術(shù)更適用于專用機(jī)，像家居、汽車?yán)锩鍭RM架構(gòu)。

CISC計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)豐富，有專用指令來(lái)完成特定的功能。更多適用于通用機(jī)，像家用的X86架構(gòu)?，F(xiàn)在X86體系表面接受CISC指令，實(shí)際上通過(guò)譯碼器轉(zhuǎn)化為RISC，它的底層運(yùn)行的都是RISC指令。ARM是當(dāng)前做智能駕駛嵌入系統(tǒng)的主流，軟核在運(yùn)行ADAS系統(tǒng)時(shí)速度很慢。

MobileyeEyeQ4，用了4個(gè)MIPS，大CPU做主控和算法調(diào)度，以及一個(gè)MIPS，小CPU做外向控制，集成了10個(gè)向量處理器。整個(gè)居于飽和的設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)集成在芯片里，當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)也是采用這種方式。效率不會(huì)特別高。

GPU是邏輯控制單元對(duì)應(yīng)多個(gè)計(jì)算單元，同CPU一樣也是執(zhí)行指令、指令譯碼、在指令執(zhí)行的過(guò)程中，計(jì)算單元才會(huì)發(fā)揮作用。相對(duì)來(lái)說(shuō)它的邏輯控制單元比CPU簡(jiǎn)單，所以它整個(gè)算法本身的串行處理會(huì)導(dǎo)致GPU的浮點(diǎn)計(jì)算能力顯著降低。

FPGA不采用指令和軟件，是一個(gè)軟硬集合的器件。靈活性強(qiáng)。FPGA通過(guò)硬件性的描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯電路的自編程，由于算法是定制的，相比CPU和GPU會(huì)省很多過(guò)程，使用周期執(zhí)行比較快，整個(gè)計(jì)算效率高于CPU和GPU。

現(xiàn)在FPGA也有一個(gè)問(wèn)題，它主要是做整數(shù)的運(yùn)算，現(xiàn)在傳感器、圖像、視頻更多以小數(shù)為主，這時(shí)候通常要用DSP的硬核來(lái)執(zhí)行該運(yùn)算，導(dǎo)致FPGA的成本非常高，而且現(xiàn)在的FPGA更多的融入了DSP、CPU。

L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的計(jì)算架構(gòu)

下面是典型L4的計(jì)算架構(gòu)，已經(jīng)有不少的廠商采用該架構(gòu)，它的核心采用英特爾的一個(gè)處理器加一個(gè)加速卡，同時(shí)做了上下部分的備份，中間通過(guò)以太網(wǎng)交換實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的提升。

以太網(wǎng)交換扮演兩個(gè)作用：一是備份，當(dāng)一套系統(tǒng)有異常，另外一套系統(tǒng)正常工作。當(dāng)需要提高運(yùn)算能力時(shí)，這兩部分可以串行加在一起，提升運(yùn)算能力，性能達(dá)到行業(yè)相當(dāng)高的水平。

該架構(gòu)的處理和決策系統(tǒng)的算法，感知系統(tǒng)完善、成熟，特點(diǎn)是成本非常高，以10萬(wàn)美金為等級(jí)的金額來(lái)推進(jìn)，一般的廠商很難量產(chǎn)化。

英特爾采用典型L4的架構(gòu)，Waymo，無(wú)論是視覺(jué)還是雷達(dá)，全部接入計(jì)算平臺(tái)。對(duì)穩(wěn)定性、可靠性做了不少的驗(yàn)證，有財(cái)力的企業(yè)采用英特爾至強(qiáng)的架構(gòu)較多。百度一部分使用至強(qiáng)處理器加一個(gè)硬件加速卡，有時(shí)候也會(huì)用兩塊，根據(jù)不同的場(chǎng)景要求。

英偉達(dá)的PX2，從GPU到Parker-A，Parker-B，都是對(duì)稱式設(shè)計(jì)。無(wú)論是采用至強(qiáng)還是英特爾，以太網(wǎng)交換這塊，兩個(gè)經(jīng)典的架構(gòu)都使用了相同設(shè)計(jì)。英偉達(dá)的整個(gè)方向，以GPU為核心，對(duì)點(diǎn)云的數(shù)據(jù)處理和決策關(guān)注比較少，通用的計(jì)算性能比較差。整個(gè)架構(gòu)僅僅用了ASIL-D級(jí)MCU提升功能安全，而整體的功能安全水平?jīng)]有提升。我們認(rèn)為它更多的是偏初期的，離通常的量產(chǎn)還有一段路要走。

去年博世曾講，博世聚焦在L1-L3，L4沒(méi)有更多的消息發(fā)布出來(lái)。因?yàn)長(zhǎng)2及以下更多是零配件業(yè)務(wù)，到L4以上更多是運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)，對(duì)博世這類廠商來(lái)說(shuō)是不是超出他的業(yè)務(wù)范疇，我們不得而知。

蔚來(lái)、寶馬、小鵬都是采用Mobileye的路線，和博世走的路線不同。他們比較激進(jìn)，更多關(guān)注GPU，我們看到傳統(tǒng)的博世更關(guān)注計(jì)算和安全，本質(zhì)上有區(qū)別的。Mobileye更多關(guān)注軟件，對(duì)硬件和功能安全關(guān)注很少。它最新的EyeQ5方案，前面使用一顆EyeQ5芯片做視覺(jué)，后面做決策和執(zhí)行，后面再用英特爾的產(chǎn)品，整個(gè)強(qiáng)調(diào)的都是計(jì)算，通過(guò)GPU+CPU實(shí)現(xiàn)整個(gè)架構(gòu)，在安全方面沒(méi)有做更多的考慮。

去年開始我們對(duì)瑞薩系列進(jìn)行研發(fā)，它全球只有4塊板，我們拿到其中一塊，官方構(gòu)建的設(shè)計(jì)用4塊RCar H3，用以太網(wǎng)關(guān)交換來(lái)實(shí)現(xiàn)中間兩塊的交換。它是用HAD的處理芯片來(lái)做控制部分，這樣的架構(gòu)我們認(rèn)為接近能夠量產(chǎn)的，在功能安全和性能上，在行業(yè)里比較領(lǐng)先。RCar H3價(jià)格還沒(méi)有出來(lái)，但是成本相對(duì)高昂，安全和圖形處理，我們認(rèn)為它達(dá)到了比較好的水平。

基于這種架構(gòu)，所有的芯片都是ASIL-B以上的芯片，至少總體上達(dá)到了ASIL-B的水平。雖然軟件會(huì)影響整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是硬件架構(gòu)具備這樣的條件，在此基礎(chǔ)上，向上通過(guò)軟件不斷完善，可以做好功能安全和視覺(jué)的靈活運(yùn)算要求。

布谷鳥的Auto Wheel系統(tǒng)

基于RCar H3的布谷鳥Auto Wheel，以一套獨(dú)立的L2系統(tǒng)替代了三套H3的系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，提升可靠性。我們?cè)谇懊嬗昧艘粋€(gè)博通BCM5316212口千兆以太網(wǎng)交換器為網(wǎng)關(guān)，高精度地圖等都通過(guò)它接入，控制汽車行駛的是MPC5746，也支持AUTOSAR架構(gòu)。

在這種架構(gòu)里，視覺(jué)部分容易升級(jí)，在下面是MPC，里面跑AUTOSAR，對(duì)汽車安全控制不用過(guò)多擔(dān)心，上面的視覺(jué)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)異常，傳感器也會(huì)進(jìn)入到MPC里面來(lái)。哪怕在高速上出了故障也可以停到路邊來(lái)， 這是L4和L3的最大區(qū)別。在系統(tǒng)失效的時(shí)候，不用人接手，至少能停到緊急停車帶，顯著降低事故的發(fā)生。

另外一個(gè)版本的思考，基于原有的架構(gòu)，增加了雙目攝像頭，接入RCar H3，整個(gè)架構(gòu)與前版本沒(méi)有變化，加入雙目后，對(duì)整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)有較大的提升。同時(shí)以博通BCM53162以太交換器為核心，隨著時(shí)間推移， RCar H3運(yùn)算能力不夠強(qiáng)，我們通過(guò)AVAGO Pex 8724芯片接入GPU或者FPGA來(lái)做加速，這個(gè)硬件架構(gòu)未來(lái)10年左右我們認(rèn)為是符合未來(lái)需求的。

對(duì)于計(jì)算平臺(tái)廠商來(lái)說(shuō)，我們既得考慮現(xiàn)在，也要考慮未來(lái)的兼容性，系統(tǒng)不斷升級(jí)，需要基本硬件的支撐。L4計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)這樣的架構(gòu)，我們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了整體布局。對(duì)車廠來(lái)說(shuō)是比較不錯(cuò)的架構(gòu)，特別是對(duì)于關(guān)注量產(chǎn)的企業(yè)。

這是NXP汽車以太網(wǎng)骨干，和汽車行業(yè)的朋友聊到，說(shuō)到現(xiàn)在很多廠商開始用以太網(wǎng)。

這張圖清晰的表達(dá)了未來(lái)汽車電子架構(gòu)，中間綠色的是以太交換，通過(guò)以太交換接入域控制器。布谷鳥關(guān)注兩塊，一是智能駕駛域，一是智能座艙域，中間通過(guò)以太網(wǎng)傳輸，它的速度會(huì)顯著提升。

這是L4無(wú)人駕駛系統(tǒng)核心部件，TSN以太交換機(jī)，用英偉達(dá)PX2做EAVB交換機(jī)，連接兩個(gè)Parker。我們沒(méi)有過(guò)多的考慮L3，因?yàn)長(zhǎng)4以下，對(duì)車廠來(lái)說(shuō)，通過(guò)零部件減配，借L4的平臺(tái)可以達(dá)到L3的水平，同時(shí)保留向上升級(jí)到 L4的能力。

以上就是我今天的演講。感謝大家！