• 特斯拉 提升全自動駕駛境界  AI日揭露最新技術能力
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作者:魏聖峰     文章出處:先探雜誌   2162期      出刊區間:2021/09/24~2021/09/30

特斯拉發表最新自動駕駛的技術原理、Dojo超級電腦及明年推出人形機器人。從新產品來看,特斯拉的技術持續在業界維持領先的地位。
特斯拉在八月十九日舉行人工智慧日(Tesla AI Day)展示最新的自動駕駛(Autopilot)的AI技術原理、Dojo超級電腦以及宣布明年將推出人型機器人計畫。這次首度發表自行研發的Dojo超級電腦晶片,主要是用在自動駕駛的AI訓練機,這款超級電腦的運算能力已超越全球超級電腦運算排行榜第五名。麻省理工學院深度學習和人工智慧研究科學家Lex Fridman看完特斯拉人工智慧日後直言,這款晶片將能直接挑戰亞馬遜AWS和谷歌雲端。

特斯拉在五月份針對北美市場的全自動駕駛系統(FSD)更新Beta 9.2版的軟體,這款最新自駕軟體推出將近三個月後,創辦人馬斯克認為這款自駕軟體還不夠好,但自動駕駛/AI團隊目前正在針對內容做修正,將在最快時間內推出更好的版本。特斯拉針對高速公路和市區街道自動駕駛的更新內容,需要大量的類神經網路重新訓練。最近自動駕駛技術出現問題造成多起交通事故,被美國道路安全局盯上,正在調查中。



FSD走向3D立體空間



為了解決過去FSD在實際道路駕駛中所發生的問題以及過去較難解決的盲點,根據特斯拉AI日展示的最新技術能力,自動駕駛解決方案沿用過去以視覺為主的架構,共有八個攝像頭,每個鏡頭均能達到AI視覺組件,每個攝像頭所收集的訊號均會被輸入到「3D錐立體空間」中。特斯拉的AI視覺組件一個具有多項任務學習能力的HydraNets。特斯拉的最新視覺方案,為了解決過去幾年使用的FSD套件時遇到的問題,重新設計神經網絡學習,並利用多頭線路、相機校準、特徵隊列和優化來簡化所有的任務,以滿足安全性、舒適性和效率間的平衡。

當特斯拉自駕車與其他汽車一起駕駛時,自動駕駛系統不僅要考慮它們在狹隘的場景下如何動作,還必須考慮其他汽車將會如何操作。此時,特斯拉採用混合規劃方案,實現高等級的自駕功能,來保證安全性。另以停車場召喚汽車功能為例,自駕系統使用四○萬張照片進行路線規劃後傳遞到系統內,以執行指令。



自動標記技術取代雷達



使用光達(Lidar)的自動駕駛系統需要搭載高精密地圖,特斯拉純視覺自駕系統中並未搭載高精密地圖,卻能透過攝像頭感知,繪製周邊路況。這次特斯拉公布數據分類和數據標記的團隊,並運用在自動駕駛系統內。特斯拉自駕系統擁有自動標記技術,可重組行駛道路上的各種應用場景,使得標記技術更快,提高車輛駕駛時的安全性。這項技術,在某種程度上讓FSD擺脫對雷達的依賴。特斯拉組成一千人的數據標記團隊,目前已經累績過六○億個物體標籤,超過一.五PB的數據量。現有的FSD使用2D畫面進行標記,未來將轉向4D標記。

特斯拉設立一個自動駕駛的仿真系統,擁有能加快數據處理的技術,並提供感知數據、逼真的渲染環境、提供不同的環境和位置、提供可拓展的應用場景以及提供場景重建等五個重要功能。目前透過三.七一億張圖像、四.八億個立體時空對點的學習,這套仿真系統已能辨識行人、自行車、車輛的檢測與運動,提供系統更有效的辨識能力。

考量到自動駕駛數據量非常龐大,特斯拉建立一個AI超級電腦運算能力。這套AI超級電腦考量的並不是高運算能力,而是頻寬和低延遲。因為自動駕駛需要很大的頻寬,至少要達到每秒1TB,特斯拉現有FSD晶片可達到每秒2TB。特斯拉在這次AI日新發表名為Dojo的AI超級電腦訓練器,主要是用來訓練自動駕駛系統(Autopilot)。上述所提到頻寬和延遲能力,是決定特斯拉自動駕駛能否達到最佳AI訓練性能、更大更複雜神經網絡、能耗成本優化等三大目標的關鍵。

特斯拉自駕硬體資深總監Ganesh Venkataramanan表示,Dojo晶片供應商包括英特爾、Nvidia和新創公司Graphcore。Dojo超級電腦的運算模組是由二五個D1晶片組成。這二五個晶片並不是簡單地在PCB板上進行排列,而是採用台積電首次量產的InFO-SoW工藝,直接從晶圓上刻出一個個晶片,然後整塊晶片鑲在PCB基板上。其中每個D1晶片均採用七奈米工藝製成,每塊D1晶片面積六四五平方毫米,內置五百億個電晶體,透過台積電先進的封裝技術,D1晶片內部線束長度達到十八公里。

特斯拉這款Dojo超級電腦運算能力有多驚人?在發布自己組裝的Dojo Pod運算機組,這個機組由一二○個計算模組組成(約三千個D1晶片),總運算力超過一.一EFLOPS(BF16精度),超越全球超級電腦運算排行榜第五名的FP32精度的運算能力。目前特斯拉正在研發與Dojo相關的軟體,希望能夠替下一世代產品性能提升十倍。在未來幾年特斯拉如能成功將Dojo超級電腦AI訓練器完成對自動駕駛系統的優化,或許有機會逐步讓特斯拉的自動駕駛技術等級接近全自動駕駛L5境界。



透過軟體解決晶片荒問題



今年以來全球汽車製造商都面臨車用晶片不足問題,部分車廠還因此停工。特拉第二季在中國市場主打平價款Model Y,激勵銷售成長。當季Model 3/Y共出貨十九.九三六萬台,全部電動車出貨達二○.一二五萬台,超過市場預期。車用晶片產能不足問題,的確也曾經困擾特斯拉,幸好馬斯克和特斯拉汽車生產團隊居然能想到透過軟體來解決這個問題。特斯拉車款中,除了部分控制器與車內娛樂影音系統會使用晶片外,並用一個車用驅動自動駕駛輔助系統的晶片,這個晶片是由三星電子代工生產。

馬斯克表示,他們的團隊想到利用軟體來改善驅動晶片,並在晶片和晶片之間裝上一個韌體(firmware),就可以改採其他廠牌的晶片來取代,而不用等待三星電子這種大廠晶片。馬斯克坦言,這種替代方案只能是暫時性的,要完全取代原有的晶片也是不太可能。

從特斯拉在這次車用晶片荒中,居然能想到利用軟體來解決車用晶片不足的替代方案,代表特斯拉的汽車製造與軟體研發團隊非常了解特斯拉車款各個環節的特性。電動車和燃油車不同的地方在於動力系統,電動車不吃汽油卻仰賴電池,如何確保電力在汽車行進期間保持充足狀態,降低充電次數和提高每次充電的行車距離,很多細節除了硬體本身的材料外,未來透過軟體來提高電池的續航力,也將會是一個趨勢。從特斯拉最新發表的晶片研發能力來看,特斯拉在電動車的技術能力仍領先其他競爭者。另外,當特斯拉自動駕駛系統的研發技術越來越純熟後,自動駕駛系統也可能會裝在非特斯拉電動車上,未來這也會是個趨勢,如同電腦的CPU可以採用不同製造商的概念一樣。這也是特斯拉資本市值超過七千億美元、本益比超過三六○倍,遙遙領先其他汽車製造商的原因。



明年要推人形機器人



這次特斯拉AI日的另一個矚目焦點是,發表將在明年推出的特斯拉Bot人型機器人。這個人型機器人身高約一七三公分,體重將近五七公斤。臉上有個螢幕來顯示有用的訊息。四肢使用四十個機器推桿進行操作,兩隻腳並有反饋感應力,並能實現平衡和敏捷的動作。特斯拉人型機器人將利用已在特斯拉電動車上搭載的AI設備。包括利用多個攝向鏡頭組成的神經網絡,自動駕駛運算電腦充當機器人的內部器官,幫助機器人的各項操作運行能力。還有,神經網絡規劃、標籤、模擬等功能也將被用來幫助特斯拉機器人來進行有效和高校的運作能力。也會利用Dojo超級電腦的訓練來提高機器人的功能。

機器人發表後,馬斯克表示,特斯拉已經是全球最大機器人公司,機器人除了基本家庭工作外,也能代為處理不安全、重複或無料的任務,特斯拉的目標是製造有用或特定領域的AI機器人。


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