自動(dòng)駕駛在英偉達(dá)商業(yè)版圖中的地位愈發(fā)重要。
北京時(shí)間9月20日晚間，GTC秋季大會(huì)主題演講中，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛在介紹每項(xiàng)技術(shù)、產(chǎn)品時(shí)，幾乎都會(huì)帶上自動(dòng)駕駛，而到了專屬自動(dòng)駕駛的環(huán)節(jié)，更是把場(chǎng)面推向了高潮——
他宣布：“Atlan不再是第一了……它將被Thor（雷神）取代”。后者的吞吐量是Atlan的兩倍，交付性能也是Atlan的兩倍以上。
Atlan于2021年的GTC大會(huì)上發(fā)布，單顆算力達(dá)到1000TOPS。按照英偉達(dá)原本規(guī)劃，Atlan將于2023年向開(kāi)發(fā)者提供樣品，并于2025年大規(guī)模量產(chǎn)上車。
如今來(lái)看，DRIVE Thor顯然要取代Atlan，成為DRIVE Orin的后續(xù)產(chǎn)品，于2025年投入生產(chǎn)。目前Orin正在生產(chǎn)中，可提供254 TOPS算力。
這也意味著，Atlan還未上市就面臨自我淘汰，英偉達(dá)不虧是芯片領(lǐng)域的“卷王”。
01
Thor戰(zhàn)力值拉滿，算力達(dá)2000 TOPS
早在2015年，英偉達(dá)即推出了NVIDIA Drive系列平臺(tái)，賦能自動(dòng)駕駛生態(tài)。并在CES 2015上推出了基于英偉達(dá)Maxwell GPU架構(gòu)的第一代平臺(tái)：搭載1顆Tegra X1的DRIVE CX，主要面向數(shù)字座艙；以及搭載2顆Tegra X1的DRIVE PX，主要面向自動(dòng)駕駛。
此后幾乎每年英偉達(dá)都要更新一至兩次Drive平臺(tái)，每隔兩年發(fā)布一款車規(guī)級(jí)SoC芯片，且不斷拉升算力水平。
2020年，Xavier芯片算力為30 TOPS，2022年量產(chǎn)上車的Orin算力一躍至254 TOPS。
而Thor，則直接將戰(zhàn)力值拉滿：這顆SoC芯片內(nèi)部擁有770億個(gè)晶體管，以此可實(shí)現(xiàn)2000 TOPS的AI算力，或者是2000 TFLOPs。
Δ 英偉達(dá)自動(dòng)駕駛芯片參數(shù)不斷提升
憑借強(qiáng)大的性能參數(shù)，Thor已經(jīng)不僅局限于“小小的”自動(dòng)駕駛芯片，而是明確表示：為汽車的中央計(jì)算架構(gòu)而生。
“Grace（CPU）、Hopper（處理Transformer模型引擎）和Ada Lovelace（GPU）。”黃仁勛稱，Thor性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，主要依靠這三個(gè)因素。
在黃仁勛看來(lái)，Hopper架構(gòu)的transformer深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，以及vision transformer的快速變革都至關(guān)重要，必須納入到下一代的機(jī)器人處理器，而Ada中多實(shí)例GPU的發(fā)明，將有助于車載計(jì)算資源的集中化，可將成本降低數(shù)百美元。
Grace則擁有非常出色的單線程性能。據(jù)悉，英偉達(dá)首款數(shù)據(jù)中心CPU Grace是以美國(guó)海軍少將、計(jì)算機(jī)編程先驅(qū)Grace Hopper的名字命名。它是一款高度專用型處理器，主要面向大型數(shù)據(jù)密集型HPC和AI應(yīng)用。
黃仁勛稱，以往，所有的并行處理算法都由GPU卸載和加速，因此其余的工作負(fù)載往往受到單線程限制，而Grace可以彌補(bǔ)。“基于以上的基礎(chǔ)，NVIDIA工程師竭力打造了Thor。”
據(jù)介紹，DRIVE Thor是第一個(gè)集成推理轉(zhuǎn)換器引擎的AV平臺(tái)，這是NVIDIA GPU中張量核心的新組件。借助該引擎，DRIVE Thor可以將Transformer深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理性能提高多達(dá)9倍，這對(duì)于支持與自動(dòng)駕駛相關(guān)的大量復(fù)雜Al工作負(fù)載至關(guān)重要。
Δ 英偉達(dá)Thor擁有強(qiáng)大性能
DRIVE Thor的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其8位浮點(diǎn)（FP8））功能。通常，當(dāng)從32位FP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8位整數(shù)格式時(shí)，開(kāi)發(fā)人員會(huì)失去神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性。DRIVE Thor具有2000 teraflops 的FP8精度，允許在不犧牲精度的情況下過(guò)渡到8位。
吉利旗下的汽車制造商ZEEKR宣布將在其集中式車載計(jì)算機(jī)上集成DRIVE Thor，用于下一代智能電動(dòng)汽車，將于2025年初開(kāi)始生產(chǎn)。
目前，ZEEKR旗下車型極氪001采用的是Mobileye EyeQ5芯片，它也是全球首發(fā) Mobileye EyeQ5的車型。
02
可被配置為多種模式，Thor想要統(tǒng)治一切
Thor的誕生，不僅是對(duì)算力、性能的提升，黃仁勛還希望顛覆現(xiàn)有智能汽車芯片架構(gòu)。
當(dāng)下，汽車的停車、主動(dòng)安全、駕駛員監(jiān)控、攝像頭鏡像、集群和信息娛樂(lè)均由不同的計(jì)算設(shè)備控制。黃仁勛稱，在未來(lái)，上述功能將不再由單獨(dú)的計(jì)算設(shè)備控制，而是由在Thor上運(yùn)行的，并隨時(shí)間推移不斷改進(jìn)的軟件所提供。
這意味著，Thor可被配置為多種模式，可以將其2000 TOPS和2000 TFLOPs全部用于自動(dòng)駕駛工作流；也可以將其配置為將一部分用于駕駛艙AI和信息娛樂(lè)，一部分用于輔助駕駛。
“Thor的多計(jì)算域隔離允許并發(fā)的、對(duì)時(shí)間敏感的多進(jìn)程無(wú)中斷運(yùn)行，你可以再一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行Linux、QNX和Android。”黃仁勛稱，Thor集中了眾多計(jì)算資源，不僅降低了成本和功耗，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了功能的飛躍。
Δ 英偉達(dá)Thor可被配置為多種模式
用一顆大算力芯片解決所有問(wèn)題，不止是英偉達(dá)獨(dú)有念頭。此前地平線創(chuàng)始人余凱也曾表示，征程5發(fā)布后，未來(lái)智能駕駛和智能交互會(huì)合在一個(gè)芯片上計(jì)算。
不過(guò)，有觀點(diǎn)認(rèn)為，這并不是一件容易的事。智能座艙和智能駕駛架構(gòu)是兩套完全不同的體系，訴求也完全不同。
對(duì)于智能座艙架構(gòu)來(lái)說(shuō)，其上層軟件（底層軟件是芯片廠商或第三方來(lái)負(fù)責(zé)），如安卓、黑莓，或者蘋(píng)果、特斯拉訴求是開(kāi)放、開(kāi)源、迭代快，甚至底層代碼都向開(kāi)發(fā)者打開(kāi)，這樣才能夠吸引更多的軟件開(kāi)發(fā)者。
而ADAS邏輯訴求正好相反，它需要足夠閉合。ADAS的邏輯思路非常簡(jiǎn)單，主要是加速、減速、直行、拐彎等指令。需要足夠閉合以保證誰(shuí)都進(jìn)不來(lái)，確保高度安全。
與此同時(shí)，智能座艙和智能駕駛對(duì)芯片算力本身需求也是不同的。前者只需要考慮CPU算力和散熱，后者指標(biāo)訴求要復(fù)雜的多，要看CPU、GPU和NPU。
發(fā)展方向不同、考核指標(biāo)不同，導(dǎo)致盡管有一些車企考慮跨域融合，但目前大多數(shù)車企下兩代產(chǎn)品依然選擇兩個(gè)架構(gòu)、兩個(gè)芯片。
不過(guò)，如果Thor真的能做到“物美價(jià)廉”，一顆芯片統(tǒng)治一切并非不可能。
03
打造端到端平臺(tái)，大幅提升仿真能力
“構(gòu)建機(jī)器人計(jì)算設(shè)備需要兩類計(jì)算資源。”黃仁勛進(jìn)一步介紹稱，一類是位于數(shù)據(jù)中心的AI工廠，主要用于數(shù)據(jù)處理、訓(xùn)練AI模型、數(shù)字孿生模擬以及繪制世界地圖；另一類是汽車內(nèi)的AI計(jì)算設(shè)備，通過(guò)處理傳感器數(shù)據(jù)以感知環(huán)境，躲避障礙物，以及駕駛汽車前往目的地。
NVIDIA DRIVE是一個(gè)面向自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)和部署的端到端的平臺(tái)。在開(kāi)發(fā)方面，DRIVE包括Replicator合成數(shù)據(jù)生成、NVIDIA AI基礎(chǔ)設(shè)施、DRIVE Sim和DRIVE Map；在部署方面，DRIVE包括全棧駕駛和車內(nèi)AI應(yīng)用、AI計(jì)算機(jī)和Hyperion自動(dòng)駕駛汽車參考架構(gòu)。
隨后，黃仁勛展示了NVIDIA DRIVE平臺(tái)上的新功能：由NVIDIA研究部門(mén)推出的名為Neural Reconstruction Engine的AI工作流，現(xiàn)在已經(jīng)成為DRIVE Sim的一項(xiàng)主要功能。
Δ NVIDIA DRIVE平臺(tái)
“創(chuàng)建模擬場(chǎng)景耗時(shí)費(fèi)力，而且難以擴(kuò)展。因此，英偉達(dá)的研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)AI工作流，可根據(jù)記錄的傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建3D場(chǎng)景。”其介紹稱，在將3D場(chǎng)景導(dǎo)入到DRIVE Sim后，可通過(guò)人工創(chuàng)建的內(nèi)容或AI生成的內(nèi)容對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)。這個(gè)視頻到3D幾何圖形的工作流，可以在NVIDIA OVX系統(tǒng)上運(yùn)行，使英偉達(dá)能夠在全球范圍內(nèi)創(chuàng)建模擬場(chǎng)景。
“從最開(kāi)始到車隊(duì)運(yùn)營(yíng)，DRIVE Sim在構(gòu)建駕駛系統(tǒng)方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它是CI／CD持續(xù)集成／持續(xù)部署過(guò)程中不可或缺的一部分。”黃仁勛稱，DRIVE Sim的其中一項(xiàng)重要功能是硬件在環(huán)，這意味著允許在AI工廠中運(yùn)行整個(gè)車載軟件棧。
AI車載計(jì)算機(jī)并不知道它實(shí)際上是在模擬環(huán)境中，既不在車內(nèi)，也不在道路上行駛。支持硬件在環(huán)的DRIVE Sim還可以模擬車內(nèi)環(huán)境。
未來(lái)的汽車不僅會(huì)有簡(jiǎn)單的儀表板，還有將數(shù)字設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)相結(jié)合的環(huán)繞顯示屏。汽車設(shè)計(jì)師、軟件工程師和電子工程師可以在DRIVE Sim中開(kāi)展協(xié)作。同時(shí)運(yùn)行所有的實(shí)際計(jì)算機(jī)和軟件棧。據(jù)稱，DRIVE Sim將成為他們的虛擬設(shè)計(jì)工作室。
“我們正在擴(kuò)展NVIDIA DRIVE Sim平臺(tái)，憑借完整的硬件在環(huán)支持，創(chuàng)建汽車內(nèi)部的數(shù)字孿生。NVIDIA Omniverse平臺(tái)將這一切融合在一起。設(shè)計(jì)師和工程師可以并肩工作，在造就真正的汽車之前完美集成物理設(shè)計(jì)與數(shù)字接口。”
DRIVE Sim基于Omniverse構(gòu)建，將加速新型AI駕駛艙和車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并通過(guò)在未來(lái)汽車的數(shù)字孿生中測(cè)試這些系統(tǒng)來(lái)提高可用性。
Omniverse是NVIDIA提出的虛擬世界仿真引擎。根據(jù)此前介紹，Omniverse的世界在物理上是精確的，遵循物理學(xué)定律，可以在宏大的尺度上運(yùn)行，可復(fù)制，能將設(shè)計(jì)師與觀眾， AI與機(jī)器人聯(lián)系到一起。
正如Tensorflow以及Pytorch是當(dāng)前AI軟件中不可或缺的計(jì)算框架，NVIDIA希望將Omniverse打造成為機(jī)器人時(shí)代的至關(guān)重要的一環(huán)，迎來(lái)AI的下一波浪潮。
此次活動(dòng)中，英偉達(dá)也宣布推出Omniverse云服務(wù)，用于構(gòu)建和操作工業(yè)元宇宙應(yīng)用程序。
04
汽車和機(jī)器人業(yè)務(wù)正成為英偉達(dá)新增長(zhǎng)引擎
“安全是機(jī)器人開(kāi)發(fā)的重中之重。”在自動(dòng)駕駛環(huán)節(jié)最后，黃仁勛表示，構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)需要組建兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心的AI工廠和車載AI計(jì)算機(jī)。從數(shù)據(jù)中心到汽車內(nèi)部，英偉達(dá)的系統(tǒng)全面采用了安全架構(gòu)、設(shè)計(jì)和方法。
截止目前，英偉達(dá)在安全系統(tǒng)和流程方面，研發(fā)已經(jīng)投入1．5萬(wàn)人工年，對(duì)500萬(wàn)行代碼進(jìn)行安全評(píng)估。“我們致力于采用端到端安全方法，并將其從AI工廠擴(kuò)展至車隊(duì)。
重投入背后，是出于對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的判斷。
美東時(shí)間8月24日盤(pán)后，英偉達(dá)正式發(fā)布截至2022年7月31日的 2Q23 財(cái)報(bào)。與兩周前英偉達(dá)公布的財(cái)務(wù)預(yù)警信息一致，營(yíng)收、毛利、凈利均大幅下滑。而汽車和機(jī)器人業(yè)務(wù)二季度收入為2．2億美元，同比增長(zhǎng)45％，成為少有亮色。
彼時(shí)，黃仁勛再次重申，“汽車正在成為一個(gè)科技行業(yè)，并有望成為我們下一個(gè)價(jià)值10億美元的業(yè)務(wù)。”
顯然，汽車和機(jī)器人業(yè)務(wù)，與數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)一樣，正成為英偉達(dá)的新增長(zhǎng)引擎。而隨著英偉達(dá)在自動(dòng)駕駛芯片領(lǐng)域的持續(xù)耕耘，其已經(jīng)取得了階段較量的勝利，截止目前，Orin已經(jīng)被40多家汽車、卡車、無(wú)人駕駛出租車和穿梭巴士的制造公司選擇使用。
至于英偉達(dá)能否笑到最后，Thor登場(chǎng)后或許給出答案。
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