【智能时代】自动驾驶100年,神盾局揭幕,谷歌继承,特斯拉大成

科技有六合 2024-03-11 11:34:34

AI为核心的新一轮科技创新浪潮已至,AI将与互联网一样,带来新一轮范式革命,人类社会将进一步加速发展。我们精心准备,重磅推出【智能时代专题】,目前已规划98篇深度原创研报,将全方位梳理AI产业、技术、代表性公司等发展历史、现状、趋势,展望智能时代未来图景,挖掘投资机会。

智能时代专题:自动驾驶

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一、回顾智能驾驶技术百年发展史,最早可追述到20世纪20年代,大致分5个阶段,分别是概念启蒙(1925~1965年)、技术筑基(1966~2003年)、美国现实版神盾局国防先进研究计划局DARPA开启智能驾驶序幕(2004~2007年)、谷歌推动智能驾驶产业化发展(2008~2016年)、特斯拉加速智能驾驶落地与普及(2017年~至今),谷歌与特斯拉在智能驾驶产业发展过程中,各自发挥关键作用,并分别在两条路径上进行探索。

谷歌继承美国国防DARPA 3届自动驾驶形成的高精地图与激光雷达方案,按照互联网思维,将汽车硬件终端与自动驾驶软件系统分离,不自己生产汽车,直接研发高阶L4~L5级自动驾驶,在极少部分城市区域运营Robotaxi服务,目前主要在美国旧金山、凤凰城,谷歌智能驾驶依赖高精地图,保证高精地图精度与广度需巨量时间与财力投入,极大影响谷歌智能驾驶在更大范围规模化复制、拓展速度。

马斯克基于第一性原理,坚持特斯拉以摄像头为主的纯视觉技术路线,作为车企,将智能驾驶以软硬一体化思路进行系统性研发设计,不依赖高精地图与激光雷达,采取渐进式路线,逐步实现L2~L5级智能驾驶;并基于全球大量在跑接近600万辆、还在持续增加的特斯拉汽车终端,不断实时收集各种复杂路况数据信息,并进行反馈、训练、升级,如今随着FSD V12推出,特斯拉智能驾驶能力将加速进化。

美国现实版神盾局国防部DARPA,拉开智能驾驶大航海时代序幕(2004~2007年):2001年开始,美国相继陷入阿富汗战争、伊拉克战争,美国国防部为加速军事领域自动驾驶技术发展,减少战争中人员伤亡,授权DARPA举办无人驾驶挑战赛。

DARPA在2004年、2005年、2007年,举办3届自动驾驶挑战赛,吸引大量大学与企业研究团队参加,积累大量研发人才,开始引入高精地图与激光雷达,确立智能驾驶基本技术路线,拉开智能驾驶大航海时代序幕。

谷歌继承DARPA自动驾驶挑战赛成果,推动智能驾驶产业化发展(2008~2016年):谷歌从美国国防部DARPA自动驾驶挑战赛,看到自动驾驶潜力,几乎将3届DARPA挑战赛人才尽数收入麾下,大力度投入研发智能驾驶技术。

谷歌从美国军方手中接过智能驾驶主导权,谷歌智能驾驶技术承袭DARPA挑战赛采用的激光雷达与高精地图组合,这与后面特斯拉坚持以摄像头为主的纯视觉技术路线形成鲜明对比。

谷歌大力布局智能驾驶领域,吸引全球大量车企、科技企业、创业公司,在资本支持下,涌入智能驾驶市场,推动智能驾驶产业化发展。

2011年,谷歌开始将机器学习引入智能驾驶技术,此后10年,智能驾驶依旧以人工编写的规则算法为主导。

特斯拉取代谷歌,成为智能驾驶引领者(2017年~至今):特斯拉智能驾驶技术,从硬件、算法、数据、算力四大领域进行系统性构建,软硬件结合,经过8年发展,已成为智能驾驶引领者。

大量智能电动车企、智能驾驶厂商跟随特斯拉,推进大模型上车,全面提升智能驾驶能力,加速智能驾驶能力提升与普及。

特斯拉借用苹果硬件先行,软件更新方式。特斯拉早在2014年10月发布硬件模块Autopilot 1.0,先预装智能驾驶硬件,后续通过OTA升级,推送智能驾驶软件包,到2015年10月,用户开始可以使用Autopilot 1.0。

特斯拉智能驾驶技术,最初依赖第三方供应商Mobileye提供芯片+算法,2016年10月转为采用英伟达芯片+自研算法,2019年4月实现芯片+算法全自研,推动智能驾驶能力迅速提升。

特斯拉智能驾驶加速进化,关键转折点与分水岭在于特斯拉决定自研算法。马斯克挖到多位AI与芯片技术大牛,组建特斯拉AI团队,包括OpenAI研究科学家Andrej Karpathy、AMD K7/K8/Zen架构开拓者Jim Keller、苹果芯片团队核心成员Pete Bannon、Swift编程语言发明人Chris Lattner等。

Andrej Karpathy是特斯拉智能驾驶取得突破的关键先生。2017年6月,马克斯邀请OpenAI AI科学家Andrej Karpathy加入特斯拉,任特斯拉AI总监,直接向马斯克汇报,是特斯拉AI团队重要缔造者之一;直到2022年离职,2023年重返OpenAI,之后又从OpenAI离职。

2021年,Andrej Karpathy主导下,特斯拉重构智能驾驶代码,推出基于Transformer+BEV技术的FSD V11,开始用自动化程度更高的大模型,取代人工规则代码,当时主要是将感知部分交给大模型,提升智能驾驶感知能力。

2022年,Andrej Karpathy从特斯拉离职后,特斯拉自动驾驶团队继续研发基于大模型的智能驾驶系统。特斯拉感知网络架构,引入时空序列特征层,对BEV进行升级,引入占用网络Occupancy,使特斯拉智能驾驶算法泛化能力得到提升。

2023年,特斯拉推出FSD V12版本,重塑特斯拉智能驾驶研发逻辑,是智能驾驶领域一次全新进化,更是一次范式革命,将加速无人驾驶能力实现。

特斯拉此前FSD版本,主要依赖基于规则的算法体系,需要特斯拉工程师编写数十万行C++代码,将这些规则应用于复杂道路情况。这种依赖预先编程设计的规则与算法,需要对各子系统模块进行专门优化,不断积累的代码增加系统复杂度与更新维护难度,同时无法遍历各类真实驾驶场景出现的极小概率事件,也增加系统功耗与成本。

特斯拉FSD V12采用基于神经网络的算法体系,不是根据规则确定汽车行驶路径,没有一行规则与条件判断代码,而是通过让神经网络学习数10亿帧人类驾驶视频,教会系统如何驾驶,就像ChatGPT等聊天机器人通过学习数10亿字的人类文本,训练自己生成答案。

FSD V12实现完全端到端方案,不需高清联网地图,将感知、决策、控制算法都交给大模型,输入一端是图像,输出一端是操控汽车的指令,中间完全由神经网络处理,人工规则算法从V11版本30多万行,降低到2,000行。

端到端自动驾驶,区别于传统智能驾驶模块化架构,利用神经网络完成所有任务。神经网络通过观察与学习大量驾驶数据,学会如何开车。与传统智能驾驶不同,端到端智能驾驶优势在于简化架构、灵活性、高效性,可处理意外或罕见驾驶情况,不局限于程序员编程预设驾驶规则,理论上可实现更流畅与自然的智能驾驶体验。

未来这种能力还可迁移到机器人,相当于机器人通过看视频就可学会在现实世界移动。

二、智能驾驶能力不断突破与加速发展,也在不断推动特斯拉进化,特斯拉将实现三级火箭发展模式,分别是一级电动车EV(Electric Vehicle),二级具有自动驾驶的AI EV终端,三级AI机器人,并正在一步一步成为现实,马斯克对特斯拉的使命愿景也由此得到极大拓展,在加速世界向可持续能源基础上,增加具有星球级别想象力的机器人,将直接带来生产力革命与创造巨大GDP增量。

特斯拉2003年成立,经过21年发展,开启并加速全球进入电动车EV时代,如今随着特斯拉FSD V12版本推出,特斯拉正在加速进入二级火箭发展阶段,特斯拉推出的汽车将升级为具有自动驾驶的AI EV终端,特斯拉可以由此将积累形成的能力迁移到AI机器人Optimus上,从而推动特斯拉向三级发展阶段的进化。

特斯拉完全自动驾驶系统FSD研发进展顺利,FSD V12版已开始在北美推送。2023年11月25日,特斯拉已开始向员工推出全自动驾驶FSD V12版本,正式取消Beta后缀,更新版本号为2023.38.10,马斯克在X上确认。

2023年12月21日,特斯拉正式开始向小部分公众推送最新版本的全自动驾驶FSD Beta V12。马斯克曾宣称V12将不再处于Beta版开发阶段,此次升级版本仍然带有Beta标签。

特斯拉在更新说明中表示,FSD Beta V12将城市街道驾驶堆栈升级为端到端神经网络,经过数百万个视频训练,取代33万行C++代码。

美国与加拿大地区,所有配备特斯拉自动驾驶硬件HW 3或HW 4车辆,只要主动订阅或购买FSD系统,都符合FSD V12条件,目前Cybertruck不兼容。特斯拉正进行随机分配,首批推送仅面向约0.5%~2%符合条件车辆。

特斯拉机器人业务,并不是凭空出现,是构建在特斯拉拥有强大的汽车规模化生产能力的硬件基础+领先的智能驾驶软硬件一体化基础+领先的超算平台Dojo算力基础上,是特斯拉智能驾驶落地与商业化变现的Plan B。

智能驾驶要在现实世界落地与全球范围进行普及,需要时间,一方面是现实物理世界各种路况复杂,一方面是在各国落地普及需要政策与法规的支持与推进。

特斯拉机器人,是首先应用在环境封闭、相对简单的工厂环境,与智能驾驶相比,是更容易落地与规模化应用;特斯拉机器人业务的发展与成熟,将加强特斯拉智能驾驶能力;特斯拉智能驾驶进一步规模化使用与普及,也进一步加强特斯拉机器人能力,形成相互促进的良性循环。

马斯克表示特斯拉长期价值将主要来自人形机器人,预测人形机器人需求将达100亿台,远超汽车规模,如果机器人与人类比例为2:1,需求将达到200亿台。

普通成年人正常一周工作时间是5*8 =40小时/周,人形机器人可以做到7*24 =168小时/周不知疲倦的连续工作,人形机器人工作时长是普通成年人4.2倍,加上人形机器人有更大力量、更高效率、标准化流程化工作中更高准确率、适用更多危险或枯燥重复工作,人形机器人在替代人类劳动力方面将创造5~10倍的价值贡献。

人类逐步进入老龄化、少子化阶段,长期看,随着人形机器人越来越大规模替代人类劳动力,将大幅超过人类劳动力创造的GDP规模,在全球GDP创造中所占比例将不断提升,机器人将替代人类,成为星球级别最大的生产力大军。

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