人工智能幫助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛

隨著Google和Tesla這些非傳統(tǒng)車(chē)廠推出自動(dòng)駕駛車(chē)輛后，老牌業(yè)者如Toyota、BMW和GM也相繼宣布將在2020至2025年間推出自動(dòng)駕駛車(chē)輛上市，而實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)和更全面的自動(dòng)駕駛的前提， 無(wú)非就是持續(xù)將更高深的人工智能(AI)注入車(chē)輛中。

對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)輛而言，人工智能的價(jià)值在于兩個(gè)層次，其一，是管理替代人類(lèi)預(yù)測(cè)、判斷、操作等的功能;其二，則是支持人類(lèi)思考與行為的人機(jī)接口(HMI)功能。

亞德諾(ADI)亞太區(qū)汽車(chē)事業(yè)部門(mén)策略營(yíng)銷(xiāo)與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)永井詢(xún)也(Junya Nagai)說(shuō)明，針對(duì)第一個(gè)層次的功能，重點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)第5級(jí)自動(dòng)駕駛，也就是完全自動(dòng)駕駛;而AI透過(guò)與人互動(dòng)的訊息， 例如自然語(yǔ)言來(lái)執(zhí)行機(jī)械操作以駕駛汽車(chē)，或是提供如同HMI的功能，也是研發(fā)的重點(diǎn)。

車(chē)廠攜手半導(dǎo)體業(yè)者 推升自動(dòng)駕駛等級(jí)

根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)所制訂的自動(dòng)駕駛分級(jí)法規(guī)(2016年版本)，第5級(jí)(L5)的定義為駕駛?cè)瞬槐卦谲?chē)內(nèi)，任何時(shí)刻都不會(huì)控制到車(chē)輛。 此類(lèi)車(chē)輛能自行啟動(dòng)駕駛裝置，全程也不需開(kāi)在設(shè)計(jì)好的路況中，可以執(zhí)行所有與安全有關(guān)的重要功能，包括沒(méi)有人在車(chē)上時(shí)的情形，完全不需受駕駛者意志所控，可以自行決策，也就是車(chē)輛已無(wú)需方向盤(pán)。

以目前的進(jìn)展來(lái)看，第5級(jí)自動(dòng)駕駛應(yīng)該還有蠻長(zhǎng)的路要走，然而，BMW現(xiàn)在卻宣稱(chēng)將在2021年發(fā)表首款達(dá)到第5級(jí)的全自動(dòng)駕駛技術(shù)車(chē)。 BMW的信心來(lái)源之一，或許是2016年與英特爾(Intel)及Mobileye建立合作關(guān)系。

根據(jù)英特爾2017年初所發(fā)出的聲明指出，由英特爾、BMW集團(tuán)、Mobileye攜手打造，總數(shù)約40輛的BMW自駕車(chē)隊(duì)，即將在2017下半年上路測(cè)試，展現(xiàn)三方邁向完全自動(dòng)駕駛的成績(jī)。 三家公司在美國(guó)國(guó)際消費(fèi)電子展(Consumer Electronics Show, CES)聯(lián)合記者會(huì)上宣布這項(xiàng)訊息，并進(jìn)一步說(shuō)明BMW 7系列車(chē)款將采用英特爾與Mobileye的先進(jìn)技術(shù)，于美國(guó)與歐洲展開(kāi)全球道路測(cè)試。

汽車(chē)之眼+大數(shù)據(jù)運(yùn)算 搶進(jìn)高潛力市場(chǎng)

英特爾在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域大步邁進(jìn)，Mobileye的收購(gòu)為重要關(guān)鍵之一。 如此一來(lái)，英特爾挾原有的大數(shù)據(jù)運(yùn)算優(yōu)勢(shì)，加上Mobileye首屈一指的視覺(jué)芯片技術(shù)，可望建構(gòu)完整的自動(dòng)駕駛平臺(tái)。 英特爾日前已完成Mobileye的收購(gòu)交易，Mobileye將與英特爾的自動(dòng)駕駛事業(yè)部(ADG)合并。 英特爾是在2017年3月宣布將以每股63.54美元的現(xiàn)金收購(gòu)Mobileye全部已發(fā)行流通股，交易規(guī)模高達(dá)153億美元。

Mobileye這家公司為何如此重要，值得英特爾以如此龐大金額收購(gòu)? 英特爾公司表示，2030年自動(dòng)駕駛市場(chǎng)將增長(zhǎng)到700億美元，而這對(duì)英特爾而言，比起PC和數(shù)據(jù)中心，自動(dòng)駕駛顯然是更大的機(jī)會(huì)。 收購(gòu)Mobileye將能讓英特爾掌握汽車(chē)之眼。

Mobileye在視覺(jué)芯片領(lǐng)域占有領(lǐng)導(dǎo)地位，英特爾指出，至今全球已有超過(guò)2,000萬(wàn)輛汽車(chē)安裝有Mobileye產(chǎn)品，Mobileye的技術(shù)已獲21家OEM廠商采用。

英特爾相當(dāng)看好自動(dòng)駕駛的市場(chǎng)潛力，該公司預(yù)期車(chē)輛的自動(dòng)化水平將會(huì)持續(xù)快速成長(zhǎng)。 根據(jù)產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告，第三級(jí)(L3)高度自主的自動(dòng)駕駛將在2017年現(xiàn)身;至2025年，L3車(chē)輛的市場(chǎng)滲透率預(yù)估將穩(wěn)步成長(zhǎng)至10%~20%，隨后在2025~2030年間迅速普及，而第四級(jí)(L4) 車(chē)輛預(yù)計(jì)將在2021年開(kāi)始在市場(chǎng)上出現(xiàn)。

英特爾并購(gòu)Mobileye，主要就是要借重Mobileye在先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)產(chǎn)品上所累積的圖像辨識(shí)與運(yùn)算、機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)分析與高精度圖資等技術(shù)，結(jié)合英特爾的高性能運(yùn)算和鏈接功能， 可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更完善的自動(dòng)駕駛平臺(tái)Intel GO(圖1)。

圖1 英特爾的自動(dòng)駕駛平臺(tái)Intel GO

Intel GO平臺(tái)提供的彈性架構(gòu)包含中央處理器(CPU)與現(xiàn)場(chǎng)可程序邏輯門(mén)陣列(FPGA)，以及深度學(xué)習(xí)所需的硬件加速技術(shù)。 且為了支持車(chē)聯(lián)網(wǎng)(Vehicle-to-everything, V2X)通訊，Intel并于今年年初推出Intel GO汽車(chē)5G平臺(tái)，提供更快速、以毫秒計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸速率和響應(yīng)時(shí)間。

建構(gòu)車(chē)聯(lián)網(wǎng) V2V/V2X技術(shù)扮要角

為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，車(chē)輛與車(chē)輛間(V2V)或是車(chē)輛與外界(V2X)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)愈顯重要。 永井指出，V2V/V2X主要訴求建立有效率的傳輸系統(tǒng)以及汽車(chē)事故的預(yù)防。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，此方面技術(shù)被定位成引領(lǐng)自動(dòng)駕駛的重要技術(shù)，而且受到高度的注目，但其中也有不少挑戰(zhàn)。

永井進(jìn)一步說(shuō)明，由于V2X的通訊頻率波段、通訊標(biāo)準(zhǔn)、以及安全規(guī)格等在中國(guó)、日本、歐洲、和美國(guó)都有所不同，因此在硬件設(shè)計(jì)上的負(fù)擔(dān)與針對(duì)每個(gè)區(qū)域的軟件優(yōu)化是V2X系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上的一大議題。 另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是因?yàn)橥ㄓ嵠脚_(tái)世代與汽車(chē)間的產(chǎn)品使用壽命的不匹配所導(dǎo)致。 同樣也很重要的是，近來(lái)通訊安全性也成為了汽車(chē)通訊需要解決的另一項(xiàng)優(yōu)先課題。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，ADI的完整通訊產(chǎn)品線可以解決不少問(wèn)題。 其中，ADI的RF高靈敏收發(fā)器技術(shù)已經(jīng)被使用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊系統(tǒng)、Femtocell/Picocell/Microcell蜂巢基地臺(tái)、以及通用型無(wú)線電系統(tǒng)中。

永井強(qiáng)調(diào)，這些技術(shù)讓車(chē)聯(lián)網(wǎng)業(yè)者僅需升級(jí)軟件就能夠統(tǒng)一不同區(qū)域與各種通訊世代的RF硬件平臺(tái)。 再者，ADI已自Sypris Electronics LLC取得全球信息網(wǎng)安全解決方案(CSS)，進(jìn)一步強(qiáng)化ADI針對(duì)V2X市場(chǎng)提供高性能鏈接解決方案的能力。 值得一提的是，ADI所推出的Drive 360平臺(tái)(圖2)，結(jié)合了ADI最先進(jìn)的傳感器、智能連接和安全通信解決方案等，進(jìn)一步推動(dòng)自動(dòng)駕駛車(chē)商業(yè)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖2 ADI的Drive 360平臺(tái)推進(jìn)自動(dòng)駕駛商業(yè)化目標(biāo)。

針對(duì)人工智能的導(dǎo)入，ADI則是透過(guò)該公司固有的信號(hào)調(diào)節(jié)技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法則等的結(jié)合，將焦點(diǎn)放在用以使系統(tǒng)優(yōu)化的智能型傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的減量，縮短延遲，以及減輕中央計(jì)算機(jī)的處理負(fù)載等。 再者，汽車(chē)人機(jī)接口也是ADI的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，透過(guò)優(yōu)化的人機(jī)接口設(shè)計(jì)來(lái)降低自動(dòng)駕駛汽車(chē)的出事率。 根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)TechNavio報(bào)告，2016年至2020年間，全球汽車(chē)用人機(jī)接口市場(chǎng)將出現(xiàn)7.59%的年復(fù)合成長(zhǎng)率(CAGR)。

德州儀器(TI)半導(dǎo)體營(yíng)銷(xiāo)與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勛琪強(qiáng)調(diào)，不同于其他業(yè)者的平臺(tái)采取「中央集權(quán)」的處理方式，TI更傾向于善用邊緣運(yùn)算(Edge Computing)，以減少功耗并避免過(guò)熱問(wèn)題產(chǎn)生。

再者，TI將進(jìn)一步在TDAx平臺(tái)上整合深度學(xué)習(xí)功能，基本上是由嵌入式視覺(jué)引擎核心負(fù)責(zé)運(yùn)行復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，而DSP核心則擔(dān)起運(yùn)行傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)算法的重任，以因應(yīng)自動(dòng)駕駛的需求進(jìn)展。

看好ASIC開(kāi)發(fā)需求 IP業(yè)者布局不落人后

除了芯片業(yè)者紛紛針對(duì)自駕車(chē)、ADAS展開(kāi)布局外，車(chē)廠跟一級(jí)供貨商(Tier 1)會(huì)不會(huì)模仿手機(jī)業(yè)者，自行動(dòng)手開(kāi)發(fā)芯片，也是個(gè)值得關(guān)注的話題。 事實(shí)上，從益華計(jì)算機(jī)(Cadence)的角度來(lái)看，這個(gè)趨勢(shì)正在醞釀當(dāng)中。 換言之，未來(lái)汽車(chē)芯片供貨商最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，很可能會(huì)是自己的客戶。

益華計(jì)算機(jī)亞太區(qū)總裁石豐瑜表示，從該公司近年來(lái)的客戶族群演變趨勢(shì)來(lái)看，由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集中度越來(lái)越高，因此半導(dǎo)體領(lǐng)域的客戶家數(shù)，基本上是持平甚至下滑的。 但另一方面，越來(lái)越多終端產(chǎn)品制造商、品牌業(yè)者為了創(chuàng)造產(chǎn)品差異化，紛紛開(kāi)始自行設(shè)計(jì)核心芯片，而且不獨(dú)手機(jī)業(yè)者如此，很多其他領(lǐng)域的OEM也開(kāi)始自己設(shè)計(jì)ASIC。 這些新客戶，是支撐益華過(guò)去幾年?duì)I運(yùn)很重要的生力軍。

那么，類(lèi)似的情況有沒(méi)有機(jī)會(huì)在汽車(chē)電子領(lǐng)域搬演? 負(fù)責(zé)汽車(chē)垂直市場(chǎng)發(fā)展的益華計(jì)算機(jī)新興技術(shù)副總裁Raja Tabet(圖3)給出了肯定的答案。

圖3 益華計(jì)算機(jī)新興技術(shù)副總裁Raja Tabet認(rèn)為，汽車(chē)Tier 1自行設(shè)計(jì)芯片的情況，可能會(huì)逐漸普及。

Tabet表示，目前該公司已經(jīng)開(kāi)始與某家Tier 1業(yè)者合作，由益華計(jì)算機(jī)提供完整、經(jīng)過(guò)TUV Sud審核的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具(EDA Tool)、通過(guò)ISO 26262等安全標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的汽車(chē)級(jí)硅智財(cái)(IP)， 再搭配益華工程團(tuán)隊(duì)提供的設(shè)計(jì)顧問(wèn)服務(wù)，開(kāi)始嘗試自己設(shè)計(jì)芯片。 這種業(yè)務(wù)模式對(duì)益華來(lái)說(shuō)，也是新的嘗試，但可以肯定的是，設(shè)備制造商對(duì)于擁有自己的芯片，是很有興趣的。

不過(guò)，芯片設(shè)計(jì)終究是另一門(mén)專(zhuān)業(yè)，Tier 1或汽車(chē)OEM要自己開(kāi)發(fā)芯片，有一定的技術(shù)門(mén)坎要跨越，而這也是益華會(huì)為客戶提供IC設(shè)計(jì)顧問(wèn)服務(wù)的原因。 益華的顧問(wèn)服務(wù)跟一般認(rèn)知的IC設(shè)計(jì)服務(wù)公司，如創(chuàng)意、智原提供的服務(wù)不同。 益華的顧問(wèn)服務(wù)重點(diǎn)在教導(dǎo)客戶的團(tuán)隊(duì)如何設(shè)計(jì)IC，而不是幫客戶做到設(shè)計(jì)定案(Tape-out)。

Tabet特別說(shuō)明，益華計(jì)算機(jī)的核心業(yè)務(wù)是提供EDA工具跟硅智財(cái)，傳統(tǒng)的IC設(shè)計(jì)服務(wù)不是該公司有興趣投入的領(lǐng)域。 為T(mén)ier 1客戶提供顧問(wèn)服務(wù)，純粹是著眼于培養(yǎng)客戶能力，進(jìn)而拓展EDA跟IP營(yíng)收的策略。

事實(shí)上，對(duì)汽車(chē)半導(dǎo)體業(yè)者來(lái)說(shuō)，汽車(chē)Tier 1自行開(kāi)發(fā)芯片，是一個(gè)必須密切觀察的趨勢(shì)。 身為世界前三大汽車(chē)Tier 1零組件大廠的德國(guó)博世集團(tuán)，才剛在2017年6月中宣布要在德勒斯登投資10億歐元，建造一座12吋晶圓廠。 雖然該12吋晶圓廠的產(chǎn)能未必全都會(huì)用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)芯片，但以博世在汽車(chē)零組件領(lǐng)域的份量，該投資案后續(xù)將會(huì)如何發(fā)展，仍值得觀察。

全自動(dòng)駕駛?cè)杂蟹ㄒ?guī)障礙待突破

自動(dòng)駕駛能夠減少事故、提升行動(dòng)力、使交通更加順暢等，自動(dòng)駕駛的進(jìn)展無(wú)疑將使得人類(lèi)生活更加便利。 然而，通往全自動(dòng)駕駛的道路上仍是困難重重。 挑戰(zhàn)之一，在于即使自動(dòng)駕駛科技的進(jìn)展可以提升安全性，然而，就如永井所言，無(wú)論意外發(fā)生率可以達(dá)到多低，事故永遠(yuǎn)無(wú)法降到零，因此就必須要制定一套法律制度，明定針對(duì)各種導(dǎo)致事故的情況應(yīng)采取何種類(lèi)型的行動(dòng)，以及在事故發(fā)生后， 道德及法律責(zé)任該如何厘清等。 這是科技之外需解決的問(wèn)題，唯有透過(guò)全面完善環(huán)境的建立，全自動(dòng)駕駛才有被廣泛接受的一天。