超越特斯拉?清华大学研究世界首款视觉芯片,无人驾驶时代到来

沧海阅览 2024-06-01 07:52:38

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前言

5月30日,清华大学类脑计算研究中心团队在近日研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”,并发表在国际学术期刊期刊《自然》。

根据清华大学教授介绍,这款芯片将会解决视觉自动驾驶场景中突发问题,而特斯拉作为视觉自动化驾驶的推行者,也无法避免视觉自动驾驶的突发状况。

难道说这款芯片比特斯拉芯片还强大?

自动驾驶

随着科技的不断发展,人类的交通方式和出行需求也在不断的变化,200年前英国的理查德·特里维西克研制了世界上第一台蒸汽机车。

这台蒸汽机车被称为“新城堡号”,并且在南威尔士的麦瑟尔提德维尔到阿巴台之间的轨道上进行了运行试验,当时的每小时的车速仅为8公里每小时,但是这也标志着一个全新的交通工具诞生了。

新城堡号

1825年,由英国工程师乔治·斯蒂芬森研制出了“旅行者号”蒸汽机车,并且成功在英国的斯托克顿和达林顿之间进行了首次载人运行,铁路时代正式开启。

因此火车作为人类重要交通工具的历史,从火车发展中经历了蒸汽机车和电力机车,又到磁悬浮列车,技术升级和进步让火车、高铁依然是人类目前主要的出行方式之一。

或许是收到了火车启示,如果能有一款家用的出行工具,那就是更好了,这样去哪都很方便,1886年卡尔·奔驰制造出了世界上第一款汽车,并且在1888年进行销售,汽车时代正式来临。

在经历一百多年的发展,汽车逐渐开始向电动汽车过渡,主要的原因还是因为人类的需求仍然在变化,并且电动汽车也更符合欧美推出“环保”理念,所以电动汽车将会是未来趋势。

在进入21世纪,计算机、互联网、人工智能、电动汽车的崛起,将会再次改变人类的出行方式,因为人类想要“解放双手”了!

2022年12月22日,国内首个低速自动驾驶系统测试认证在北京经开区举行颁证仪式,2023年,交通运输部办公厅印发了《自动驾驶汽车运输安全服务指南(试行)》。

2023年11月,华为和赛力斯联合打造的“全景智慧旗舰 SUV”问界M9成功获得 L3 及自动驾驶测试牌照。

2023年12月,宝马集团搭载L3级别自动驾驶功能的车辆在上海市正式获得高快速路自动驾驶测试牌照。

2023年12月18日,智己汽车宣布,搭载L3级别自动驾驶功能的车辆,在上海市正式获得高快速路自动驾驶测试牌照。

因此,毫不夸张的说,自动驾驶时代已经到来,但是自动驾驶之间也是很大区别,目前大部分的厂商采用的激光雷达方案是比较多的。

但是还有一种方案叫做“视觉方案”,同样可以实现自动驾驶,目前主要是特斯拉使用视觉方案,而视觉方案的核心便是视觉芯片。

那么,啥是视觉芯片?

参考资料:科普中国 《自动驾驶系统》2024.5.8

科普中国 《自动驾驶系统》2024.5.8

世界首款“类脑互补视觉芯片”

视觉芯片可以理解为模仿人类大脑,摄影机负责“看”,视觉芯片发出指令和信号给车,因此视觉芯片的重要性不言而喻。

不过目前来说,视觉芯片似乎是很好的解决方案,正在特斯拉电动汽车上就可以找到答案,毕竟是视觉,其实使用多个数量的摄像头,去查看分析眼前的驾驶情况。

科普中国 《自动驾驶系统》2024.5.8

因此,哪怕是司机可能也未必能够看到真实的,例如一些在隧道口剧烈的灯光变化、夜间强闪光的干扰,因此传统的视觉感知芯片面对这种情况,往往很难处理。

而清华大学类脑计算研究中心团队研制出“世界首款“类脑互补视觉芯片”,并且还以芯片照片作为封面,发表在国际学术期刊《自然》上。

经过论文作者、清华大学精密仪器系教授施路平教授介绍到了,清华大学这次研发的这款芯片,可以应对驾驶场景中的突发微信、隧道口剧烈光纤变化,逆光强光的极端干扰事件。

这款视觉芯片采用的是一种“视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式”,也就是这种一种全新视觉解决方案。

这个方案不仅借鉴了人类视觉系统的基本原理,并且还能获取到的视觉信息,然后把获取到的视觉信息,可以拆分成基于视觉原语的信息。

然后通过有机组合这些原语信息,模仿人类视觉系统的特征,形成两条优势互补,形成视觉感知通路,进而提高视觉方案的稳定性和安全性。

通过这一全新的范式标准,清华大学类脑计算机研究中心团队,研制出了首款的类脑互补视觉芯片,并把它命名为“天眸芯”。

天眸芯可以在极低的带宽和超低的功耗下,实现每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集,

因此实现高速、高精度、高动态范围的视觉信息采集情况下,这款视觉芯片能够应对各种“极端场景”,从而保证车载系统的安全性和稳定。

不仅如此,研究团队还自主研发了一套高性能软件和算法,用来帮助车辆完成自动驾驶,并且通过了性能验证。

这款视觉芯片,无论是在平常表现,还是在非常极端、复杂的环境,实现了低延时、高性能的实施感知推力表现,展现了这款新品在只能无人驾驶系统领域的巨大潜力。

不仅如此,由于这款视觉芯片的强大的性能,还让研究团队在类脑软件工具链和类脑机器人方面提供了技术积累,未来可以更快推动通用人工智能的发展。

因此,这款超级视觉芯片如果可以快速商用,将会加速自动驾驶和无人驾驶的落地,推动这个领域发展。

因为目前大部分的车企,或者已经配备的智能驾驶系统的级别并不高了,因此目前的很多“自动驾驶”只能被称为“辅助自动驾驶”。

那么,什么才是真正的自动化驾驶?

参考资料:环球网《世界首款!清华芯片突破再登《自然》封面》2024.5.30

自动驾驶级别

我国将自动驾驶技术分为0-5级共六个级别,从L0级别到L5级别,越高越强大,也就越不需要人的干预。

L0级别,指的是没有自动化,完全是驾驶员在操作车辆,也是最普通的驾驶模式,之前大部分的油车基本上可以属于L0级别,汽车只负责执行驾驶员的操作命令,不需要执行。

L1级别,指的是驾驶支援,就是一些车辆配备一些辅助驾驶的功能,例如早些年的车

型,会帮助驾驶者“尽量走在线内”的操作,会在某个时刻接入方向盘,保证车辆和乘客的安全,相当于是“紧急避险”功能。

L2级别,指的是部分自动化,目前很多车企都开放了L2级别的自动驾驶,在开启这种L2级别的自动驾驶下,汽车就已经具备了自动驾驶的功能,就可以自己开车了!

但是驾驶者需要把手放到方向盘上,随时准备接管,这也意味着了有些自动驾驶技术并不成熟,无法应对一些极端情况的出现。

例如特殊路口下的“鬼探头”,隧道路口强光,当然激光雷达这方面的表现要更好一些,但是仍然有自动驾驶系统无法处理的情况。

但其实在L2级别的自动驾驶加持下,驾驶者已经可以非常舒心的开车了,比如开车出去旅游,驾驶者可能要驾驶几个小时的汽车,因为会很累,旅游也没有心情,L2就可以很好的解决这个问题,解放大部分时间的双手。

目前国内的很多车企都开启了L2级别自动驾驶,其中包括赛力斯问界、小鹏汽车、蔚来理想等,并且L3级别的自动化驾驶也都在测试中了。

L3级别,指的是有条件自动化,就是在一定条件下完全由系统完成所有的驾驶操作,但是驾驶者仍然需要保持注意力,以应对人工智能应对不了情况。

L4级别,指的是高度的自动驾驶,车辆在一些特定条件下可以实现完全的自动驾驶,驾驶员完全不需要任何操作,可以绝对相信人工智能。

L5级别,毋庸置疑的“完全自动驾驶”,车辆可以在任何条件下都完全所有的自动驾驶操作,没有驾驶员加入的任何需要,方向盘都可以直接拆掉了。

L5级别是所有车企的目标,当然也是特斯拉FSD完全自动驾驶系统的目标,那么特斯拉目前实现了完全自动驾驶吗?

参考资料:环球网《国标自动驾驶分级标准正式出炉!2020年或为L3级自动驾驶元年》2020.3.12

环球网《国标自动驾驶分级标准正式出炉!2020年或为L3级自动驾驶元年》2020.3.12

特斯拉自动驾驶

2021年,特斯拉正式发布FSD Beta版本,并且一直在进行测试,最新的一次更新时间是在2024年3月31日,特斯拉向部分的美国推送了FSD V12版本。

特斯拉一直在也在完全自动驾驶努力,但是截止到目前未知还没有哪个国家进行了L3级别自动驾驶的完全商用化,基本上都在测试阶段。

因此目前特斯拉开放的自动驾驶技术目前仍然属于L2级,不过特斯拉由于特斯拉采用的主要是视觉方案,虽然算法优化已经做到很好了,但是仍然无法应对极端情况。

前段时间,360董事长周宏伟就表示,过去他十分认同特斯拉的视觉算法,但是因为看到美国特斯拉FSD撞向火车的事故,让他开始怀疑“视觉方案”。

特斯拉汽车的事故就是在极端情况下出现“大雾天气”再加上正在行驶的火车,让处于特斯拉FSD系统没能反应过来,直接撞向了火车,幸好司机接管的即时,猛打方向盘,虽然车辆受损,但是好歹没撞到火车上。

因此目前看来“视觉方案需要革新”,事实证明人类仍然比目前的低级别的自动驾驶要靠谱,应对突然能力情况也会更强。

所以在一种企业都采用激光雷达、毫米波雷达可以轻松穿透大雾、雨雪的情况下,特斯拉视觉方案需要继续“革新”,当然最主要革新就是“大脑”,也就是超强的视觉芯片。

因此,马斯克如果想要让特斯拉实现完全自动驾驶和无人驾驶,就必须打造出更强的视觉芯片。

参考资料:和讯网《周鸿祎:特斯拉FSD撞火车后,对自动驾驶纯视觉方案产生质疑!之前非常认同马斯克自动驾驶理念》2024.5.24

和讯网《周鸿祎:特斯拉FSD撞火车后,对自动驾驶纯视觉方案产生质疑!之前非常认同马斯克自动驾驶理念》5.2

结语

因此,清华大学研究团队,研发出的世界首款“类脑互补视觉芯片“让人们看来了“视觉方案”的能力还可以继续提高,也继续证明的视觉自己驾驶的可行性。

但是毕竟只是开始试验和测试,距离真正的商用和适配仍然需要时间,特斯拉,当然也包含所有车企,视觉方案仍然需要更上一层,才能实现更高级别的自动驾驶。

参考资料:

科普中心 《自动驾驶系统》2024.5.8

环球网《世界首款!清华芯片突破再登《自然》封面》2024.5.30

环球网《国标自动驾驶分级标准正式出炉!2020年或为L3级自动驾驶元年》2020.3.12

和讯网《周鸿祎:特斯拉FSD撞火车后,对自动驾驶纯视觉方案产生质疑!之前非常认同马斯克自动驾驶理念》2024.5.24

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