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超越“友商”特斯拉,中国自动驾驶还要走多久?

老局长 星海情报局 2021-01-18

2017年7月的一天,李彦宏为了拍摄百度无人车的演示视频,在北京五环上吃了一张罚单。


那个时候,没人会想到,三年后,北京已经开始试点无人出租车的商业化运营,中国有数十个城市正在试点各大厂商主导的Robotaxi,落地运营似乎指日可待。

▲2017年,李彦宏在北京五环上演示百度无人车

业内有一个说法,说2020年是自动驾驶的最后一个机会

在这一年的末尾,特斯拉发布了FSD(完全自动驾驶系统)的限量测试版,宣称今年完成L5级别基本功能;谷歌的Waymo也已经取消了自家RoboTaxi中的安全员,直接实现了无人出租车上路运营。

全球自动驾驶领域的商业化进程都在向前飞速推进,而国内造车新势力如蔚来、小鹏、理想们,也在谈及自家自动驾驶解决方案的时候,像当年的华为、小米、OV们一样,在发布会上频频提起了“友商”特斯拉。

我们今天要讲的,就是自动驾驶的故事。在这个故事里,特斯拉,谷歌,与中国造车新势力们都是主角。

造不出来车,就办个比赛

关于自动驾驶的元年有很多种说法,但如果让我来讲这个故事,我会把第一个定格交给2004年。


这一年汽车界发生了两件大事,一件是马斯克在2月给几乎走投无路的特斯拉投了一笔640万美元的A轮融资,成为了特斯拉最大的股东和董事长;另一件是五角大楼领导的绝密军事机构DARPA(美国国防高级研究计划局),在莫哈维沙漠开启了后来延续三届的DARPA Grand Challenge无人驾驶汽车大赛。

我总在写到DARPA的时候,下意识地抬眼看一看手机右上角那个亮着的定位图标,这个隶属于美国国防部的科研机构,是很多“黑科技”的最早源头,其中就包括我们现在人人都在使用的GPS全球定位系统。


2001年美国入侵阿富汗,死伤数字急剧上升的阶段,美国国会一度对DARPA提出,希望能在2015年,让军方三分之一的车辆实现无人驾驶。但直到2003年伊拉克战争爆发,DARPA的无人驾驶项目依然没有显著进展。


造不出来车怎么办?DARPA办了个比赛。


2004年、2005年、2007年DARPA举办了三届无人汽车大奖赛DARPA Grand Challenge。


前两届的赛事选址都落在和伊拉克战争地形相似的莫哈维沙漠,奖金100万美元;第三届叫“城市挑战赛”,在美国乔治空军基地举行,除了沙漠路段还增添了城市路段,奖金也加到了200万美元。


第一届大赛,要求参赛团队的汽车在十小时内完全自动行驶228公里,走的最远的团队,也没能走完全程的5%。


第二届大赛,团队们果断汲取了教训,将技术路线从硬件改装,转向了软件算法驱动。他们给汽车装上了激光雷达等一系列传感器,对外部环境进行感知建模,然后通过算法实现自动驾驶决策。


这一次大量团队跑完了全程,决定胜负的关键,是斯坦福AI实验室团队在传感器阵列中加入了一组摄像头。计算机视觉第一次被应用在了自动驾驶系统中。


第三届大赛,各大团队都学聪明了。他们在车上加上了激光雷达、超声波雷达、摄像头等各种各样能用上的传感器,最终斯坦福AI实验室的车辆最快冲线,但卡内基梅隆大学的团队则明显更加稳定,冠军给了后者。


DARPA用了三场大赛的时间,把自动驾驶技术的落地推进了数十年,奠定了现今所有自动驾驶系统的基础架构:感应层,决策层,执行层。



简单来说,感知层=眼睛,决策层=大脑,执行层=四肢


感知层主要是各类外部传感器组成包括激光雷达,超声波雷达,高清摄像头等,用以对周围环境感知、建模。


决策层主要由硬件+软件算法组成,处理、理解传感器所获取的环境数据,决定如何处理目前路况。


执行层则主要由各级电动、电控系统组成,负责实现命令动作。


第二届大赛中,引入计算机视觉(摄像头)的传感器方案,和激光雷达为主导的传感器方案,贯穿了此后十年自动驾驶行业的发展历程,二个技术方案的支持方代表,分别是特斯拉和谷歌Waymo,二者谁是更优解,至今仍未有所定论。


而分别在两届大赛中胜出的斯坦福与卡内基梅隆大学,成为了美国无人驾驶行业的黄埔军校。全程观战了三届DARPA Grand Challenge赛事的谷歌创始人拉里·佩奇,把第二届冠军塞巴斯特安·特伦,和第三届冠军克里斯·厄姆森,都挖到了谷歌。


2009年特伦带着四个研究员,从谷歌X实验室里孵化出了谷歌的无人驾驶项目。这个项目就是后来的自动驾驶业界第一,Waymo。



横空出世的特斯拉


2013年的5月,特斯拉成立的第十个年头,马斯克发了一条推特:“自动驾驶用在飞机上是好事,我们应该也把它放到车里。”


这是特斯拉第一次公开提到自家的自动辅助驾驶系统Autopilot,此时距离蔚来和小鹏汽车在中国成立还有大约一年的时间,距离业界公认的中国自动驾驶元年还有两年,但距离谷歌成立无人驾驶事业部已经过去了整整四年。


时间来到了2014年,十年前遇到马斯克的特斯拉正式站上舞台,成为了自动驾驶领域新的主角。


2014年10月,特斯拉完成了基于Model S的第一版硬件支持方案的设计,正式对外宣布,所有新出厂的车辆都会默认搭载特斯拉自动驾驶系统Autopilot的系列硬件。


这套硬件叫HW1.0(Hardware 1),包含了2个摄像头(1个前置1个后置),12个超声波雷达,1个毫米波雷达,加上一个主控芯片NVIDIA Tegra 3,和一个视觉处理芯片Mobileye EyeQ3。


2015年10月14日,硬件正式预装1年后,特斯拉推送了整车7.0版本的系统升级,许多特斯拉车主睡了一觉起来,发现自己的Model S突然有了部分自动驾驶功能,比如高速上可以自动保持车道,并根据前方车流加减速;打一下转向灯,就可以完成自动变道等等。


这一天,Autopilot系统正式问世。《麻省理工科技评论》将其评为了“2016年十大突破性技术”。


从组建团队开发,到系统正式在量产车内置上线,特斯拉一共只用了两年。这两年是无人驾驶行业风起云涌的两年。


Uber的创始人卡兰尼克为了做自动驾驶,一次性从卡内基梅隆大学挖了40多个人工智能和机器人专家;大洋彼岸的中国,造车新势力如雨后春笋一般冒了出来,蔚来、小鹏、理想、威马、零跑相继成立;百度在乌镇世界互联网大会之前宣布成立无人驾驶事业部;而从百度离职后加入滴滴当CTO的张博,在硅谷遇到了谷歌无人车项目的创始人塞巴斯特安·特伦,回国就在滴滴成立了一个无人驾驶部门。


一向以快著称的特斯拉,在推进Autopilot时极为激进,一直把“自动驾驶”作为宣传点。但也因随之而来的事故,而招致了大量质疑。



2016年7月26日,在多起事故的压力之下,特斯拉和HW1.0的芯片供应商Mobileye共同宣布双方停止合作。


2016年10月19日,马斯克宣布,所有特斯拉新车将标配升级版硬件系统HW2.0。


这套硬件包括:8个摄像头(3个前置2个侧边3个后置),12个超声波雷达,1个毫米波雷达。


除了大量增加了感应摄像头,其中最大的变化,就是抛弃Mobileye,将处理芯片换成了英伟达旗下的NVIDIA Drive PX2。特斯拉声称这款芯片比上一代的运算速度快了40倍,运行的是特斯拉自研的神经网络,最终将通过升级,实现完全自动驾驶功能。


这是一次典型的危机公关,在后来的芯片拆解中,我们可以看到,HW2.0的芯片上有大片留白,集成度显然不足。而且为了平衡成本,PX2也用的是打了折扣的“丐版后来特斯拉对这套系统平台做过一次升级,升级后的版本被称为HW2.5。



但即便如此,这也不是三个月就能完成的工作,特斯拉更换处理芯片其实早有预兆。早在2016年1月,一切还没有发生的时候,特斯拉就从AMD请来了号称“芯片之神”的吉姆·凯勒,从0开始组建自己的芯片研发团队


吉姆·凯勒早年任职于AMD,曾经深度参与了x86-64架构的定制工作,如今所有64位PC系统,都建立在个架构的基础之上。接着他又主导研发了AMD K7、K8两代架构,使得CPU市场进入了短暂的AMD速龙正面抗衡甚至压制英特尔奔腾的时代。


完成AMD K8架构之后,吉姆·凯勒离职进入半导体设计公司P.Asemi。这家公司在2008年被苹果收购,他随之进入苹果,又主导设计出了苹果经典的A4、A5芯片。


四年后,被英特尔i3打得毫无还手之力的AMD,把吉姆重新请了回来。芯片之神花了三年,帮AMD设计出了新的处理器架构Zen,在这个架构上研发出的AMD锐龙,让AMD重返巅峰,再次和英特尔平分秋色,甚至逼迫英特尔不得不对自家处理器性能做了大幅提升。


2015年末,吉姆·凯勒第二次离开AMD。2016年1月,他带着一整套的芯片研发团队来到了特斯拉,成立了特斯拉自己的芯片研发团队:Tesla Vision。


三年后,2019年4月23日,特斯拉发布了新一代自动驾驶硬件,这套硬件的传感器配置依旧沿用了HW2.0版本,基本没有做出变化。


最大的不同是处理平台从英伟达DRIVE PX 2,变成了特斯拉自研的FSD Computer,这个平台由两块FSD(Full Self-Driving全自动驾驶)芯片组成。这就是HW3.0。


商业化之路


2013年,就在马斯克推特官宣进军自动驾驶系统的几乎同一时段,特伦离开谷歌,克里斯·厄姆森接手了谷歌的无人车项目。站在今天回顾,谷歌的商业化进程就是从这个时候开始掉队的。


根据美国汽车工程师学会SAE发布并修订的《标准道路机动车驾驶自动化系统分类与定义》,自动驾驶被分为L0-L5五个级别。



Autopilot最初发布时属于L2级别,严格来说其实还不能叫自动驾驶,只能叫辅助驾驶。而谷歌的无人驾驶项目,从一开始瞄准的就是L4-L5级别,他们最初甚至根本不想在车上放置方向盘和油门。


但一步到位的想法过于理想化,2016年,谷歌将其无人车项目单独拆分出来,这就是今天的Waymo。这家始终被认为是自动驾驶领域技术最前沿的公司,却在商业化进程上被特斯拉远远甩在了身后。其中最重要的一个原因,就是二者使用的传感器配置方案不同。


我们上面说过,自动驾驶系统主要分为三个层面,首先就是感知层。这个层面目前主要有三种流派:


  • 以摄像头主导+多传感器辅助的流派,代表就是特斯拉,和国内的理想汽车

  • 以摄像头+毫米波雷达共同主导+多传感器辅助的流派,宝马、奔驰等多家传统车企,以及国内的蔚来、小鹏、比亚迪等等,都采用的是这种技术路线。

  • 以激光雷达主导+多传感器辅助,代表是Waymo和奥迪。


这些传感器各有优缺点,我们做了一个简单的图表总结:



可以看到,激光雷达的解决方案,有一个致命的弱点:实在太贵了。


2012年Waymo曾经公布过其无人驾驶车辆的成本,整车共计15万美元,仅Velodyne提供的激光雷达就占了其中50%,单颗售价高达7.5万美元。


这直接阻挡了Waymo迈向商业化的脚步。无奈之下,谷歌宣布开始自研激光雷达技术,直到2017年,Waymo才宣布其激光雷达单颗成本由7.5万美元下降到7500美元。


但由特斯拉掀起的第一波自动驾驶的商业化浪潮,在2017年已经开始走向尾声了。Waymo虽然和传统车企克莱斯勒等厂商实现了合作,但居高不下的成本使其开发的这套解决方案,始终没能找到与乘用车市场的结合点。


在乘用车市场追上来的,是在2015年后开始突飞猛进的中国造车新势力。


目前来说,感知层传感器的性能和技术,大体都到了比较成熟的阶段,各个车企无非是按照需要来进行配置,并设置一部分冗余来增加安全性。特斯拉的传感器性能和其他厂商没有大的区别,这个领域也有很多有竞争力的中国企业,比如A股上市公司德赛西威等。



真正对自动驾驶系统性能产生决定性影响的,是决策层。决策层又分为两个方面,一是硬件,二是软件。


我们首先来看软件方面。


特斯拉在推行AP系统的时候,采用的是硬件预埋的模式。也就是说,每一辆车出厂时都配备了AP系统所需的全套硬件。特斯拉售卖的,其实只是软件系统的开启权限。AP系统的售价从3000美元到8000美元不等,当你花了这笔钱,特斯拉会通过软件后台,帮你开启这部分功能服务。


但注意,即便你没有选配这个系统,也不意味着这些传感器和处理核心不工作了。


特斯拉有一个“影子模式”,不论你的前台服务是否开启,这些配套硬件都会在后台持续收集你的行驶数据,包括你处理各类路况的行为方式,然后上传到云端,帮助特斯拉训练Autopilot系统。这意味着特斯拉每售出一台车,都会得到一只新的“小白鼠”;每一次出行,都会成为一场实际意义上的“路测”。


简而言之,不管你能不能用Autopilot,反正Autopilot都在用你。


在过去6年的时间里,影子模式给特斯拉提供了大量的真实驾驶数据,特斯拉的“路测里程”是以10亿计的。这个数据的量级,远远高于任何一家公司的路测数据库。


我们在TikTok大劫案:美国总统也抢不走的武功绝学到底是什么?一文中,简述过AI机器学习的原理。通俗点说,所谓机器学习,就是机器在积累经验。见过的状况直接模仿,相似的状况可以类比,但如果完全没有见过的情况,机器就很可能会出错。


特斯拉目前所拥有的数据量,对于其他车企来说,可能都是一个巨大的天文数字。而数据量越大,训练量越大,机器就越智能;机器越智能,判断就越准确,系统就越受认可,用的人可能就越多——数据量就更大。


这是一个正向循环,滚雪球的过程。从这一点上来说,特斯拉的先发优势,达到了一个相当惊人的地步。无论是蔚来、小鹏,还是理想、威马,都只有望而兴叹的份儿。


唯一比较令人欣慰的是,特斯拉在中国市场上的数据领先优势,远远小于国际市场。


接着我们再来看决策层的硬件方面。


从上面那张各类传感器性能和特点的表格中可以看到,摄像头作为主要传感器时,会产生大量的视频图像数据。决策层要理解这些数据,则必然需要消耗巨量的计算资源。因此处理芯片的性能,就决定了系统的上限。


特斯拉一定要做自研芯片的原因即在于此。我们可以对比一下特斯拉从HW1.0到HW3.0的芯片性能:



然后再对比一下目前中国几大造车新势力与特斯拉FSD芯片的性能:



特斯拉FSD对标目前市面上的其他厂商芯片,在性能数据上有相当明显的优势。目前来说,小鹏的芯片供应商是英伟达,蔚来和理想的合作方都是Mobileye,只有零跑汽车在今年10月发布了自研芯片凌芯01,蔚来则刚刚宣布要进入自研芯片领域。


从自研芯片的角度来说,中国车企最少和特斯拉相差了2-4年的差距。


更大的问题在于,HW3.0上的FSD芯片,使用的还是14nm制程。但根据目前业界传出的消息,特斯拉已经和台积电进行接触,HW4.0系统的FSD芯片将采用7nm制程,预计会在2021年Q4投产。英伟达和英特尔的下一代产品,也都会进入7nm制程时代。


就又回到了国产半导体芯片的那个老问题:7nm制程的芯片,我们自己做不了。


竞争才刚刚开始


在软件上,特斯拉有着惊人的数据量做支撑;在硬件上,我们的自研芯片还刚刚起步,进度至少落后3-4年,目前采用的方案也在算力上有比较明显的差距。


那就意味着中国的乘用车自动驾驶系统没有机会了么?


当然不是。


狭义的自动驾驶系统只存在于车端,但广义来说,这是一个综合性的系统工程,车路协同,高精度地图,5G,云服务,商业落地情况,都从某种程度上决定了自动驾驶功能的实现程度。


中国车企目前至少有两个优势。


一是在过去十年的数字化浪潮之中,中国用户对移动支付、网约车、外卖等大量本地生活场景下的应用极为熟悉,使用频率远高于全球其他地方。这意味着,自动驾驶技术在中国商业化落地的前景最明朗,落地速度也会更快。


根据 AlixPartners 报告,全球各主要汽车消费市场中,中国消费者对于L2/L4级自动驾驶的接受程度明显高于其他市场。以自动驾驶网约车RoboTaxi这个经典的商业模式来说,全球有44%到84%的受访消费者表示愿意放弃购买自动驾驶汽车,转向使用自动驾驶网约车服务,中国消费者就是其中比例最高的那个84%。


▲AlixPartners的数据显示

中国用户对RoboTaxi的接受度远高于其他国家


二是,中国的城镇化还在进行,我们的城市和交通系统,会给自动驾驶的基础配套设施留出远超发达国家的接入空间。


拿百度举例,在今年的百度世界大会上,李彦宏演示了百度Apollo旗下Robotaxi的“5G云代驾”功能,通过路段改造和5G覆盖,在遇到一些事故或复杂路况的时候,可以联系云端安全员,由其远程人工操控让车辆脱困,这目前是只能在少数几个5G推行迅速的国家做到的事。


对于乘用车市场来说,用户最终重视的还会是使用体验,车联网系统也好,低延迟的5G基础设施也好,中国的发展进程都是国际领先水平。特斯拉无论如何把车端性能做到极致,也很难抗衡一整套系统性工程协作起来,所能实现的效果。


特斯拉目前在国内的各种“水土不服”,往往就是因为配套设施的缺失。比如高精度地图的缺位,加上中国复杂的停车场景,就让特斯拉的自动泊车,停车场召唤等功能,基本变成了实用性极低的玩具功能。


特斯拉对于情况远比美国复杂,人口密集度超高的中国城市,以及大量存在相似问题的发展中国家,尤其是亚洲国家的城市,都始终没有做过足够好的针对性优化。


这些缺失背后,都是留给中国车企的时代机遇。做好本地化适配,突破海外市场,加强整体性协作,可能会成为中国车企未来最重要的机会所在。


学会运用商业的力量


当中国造车新势力们在发布会上一次又一次提起“友商特斯拉”的时候,我总是想起这些年提起“友商iPhone”的华为、小米,甚至是锤子们。


有一些硬性的指标,华为、小米、OV们,依然落后于苹果。但如今的苹果在我们眼里,却再也不是曾经那个不可战胜的苹果了。


我们与友商的不断竞争中,一点一点在学习友商,赶上友商,希望终能超越友商。


回顾特斯拉自动驾驶系统的发展史,最值得关注的经验,其实就是三个字:商业化。


比特斯拉早4年开始研究无人驾驶的Waymo,就是“掉队”在这三个字上。


Waymo至今依然有着自动驾驶领域公认的,最前沿最先进的技术。这家公司在美国凤凰城区域已经实现了真正的“无人驾驶”,取消了自家RoboTaxi驾驶位上的人类安全员。


但就在Waymo在凤凰城取消安全员的同一个月,摩根士丹利却将这家公司的估值从1750亿美元(约合1.25万亿元人民币),调降到了1050亿美元(约合7478亿元人民币),调降幅度高达40%。


2020年3月,Waymo获得了22.5亿美元的投资,根据路透社援引知情人士消息,这笔交易对Waymo的估值约为300亿美元。相比半年前摩根士丹利的1050亿美元的估值,又低了将近75%。


这背后都是同一个逻辑:Waymo的商业化进程,远远没有达到预期进度。


而每一步都将商业化摆在中心位置的特斯拉,市值已经超过了4000亿美元。


一个借助自动驾驶系统的概念不断拉高利润和市值,一个却因商业化进程不达预期,估值腰斩再腰斩。如果Waymo背后不是谷歌,这家公司应该早就成为历史了。这就是市场的选择,和“商业化”的力量。


特斯拉至今仍然不算是技术最先进的,但确实是把商业和技术平衡得最好的汽车公司。这种商业和技术之间的平衡,是马斯克创办的所有公司都有的特点。


而在马斯克崇拜的人里,有一个名字属于中国。这个名字叫“钱学森”。


1992年,钱学森给当时的副总理邹家华写过一封信,向中央建议大力发展新能源汽车。在这封信中,有这么一句话:"中国人应该有能力跨过一个台阶,直接进入汽车的新时代。我们与外国的差距并不大,这是完全有可能的!"


28年过去了,站在新能源汽车已经落地,自动驾驶正在起飞的2020年末,我想把这句话送给所有的中国车企。


只是这次,作为商业公司的中国企业,也已经开始学会用“商业”的力量屹立于市场。



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