高性能计算机加持下的自动驾驶

　　智能汽车是未来汽车发展的方向，其中最重要的技术之一是自动驾驶。自动驾驶汽车需要人工智能的辅助和海量的计算能力，中央处理器是核心。多年来，德国采埃孚集团（ZF）持续聚焦出行领域的变革，提出自动驾驶技术及其他创新解决方案，不断丰富和完善在电驱动、自动驾驶、车辆运动控制和集成式安全系统等领域的产品，为消费者提供安全、清洁、智能的全新出行体验。

　　今天，让我们走近采埃孚新一代“采睿星”（ZF ProAI）超级计算机，看看这款中央计算机能为汽车实现L5级自动驾驶功能发挥哪些作用。

　　“采睿星”超级计算机

　　现代车辆具有越来越多的软件功能，以驾驶员辅助系统为例，要在电动驾驶时提供更高的舒适性、安全性和电动车续航里程，只能通过智能化软件算法实现。在未来的新车辆平台中，电气和电子架构（E/E架构）将发生巨大变化，内核由高性能计算机组成。

　　作为中央计算机，“采睿星”可以用作中央控制器、域控制器或区控制器，完美地满足制造商对软件定义车辆及其新E/E架构的要求。它是市场上最灵活、可扩展和功能最强大的车载超级计算机之一，适用于任何车辆类型并支持L2到L5所有等级的自主或自动驾驶。

　　据采埃孚透露，这款超级计算机将于2024年开始量产，且市场需求很高，该公司未来将会为全球乘用车和商用车制造商提供百万个“采睿星”单元，同样将在2024年开始搭载在量产车型上的还有采埃孚中间件。作为连接软件应用程序和车辆硬件组件的连接器，采埃孚中间件可以减少接口，保证与系统所有部分的快速通信，帮助降低系统集成的复杂性。

　　性能齐全能耗低

　　“采睿星”采用模块化设计，这意味着它可以根据特定应用场景及其所需计算能力，匹配不同制造商提供的片上系统（SoC）变体，其连接器也与市场上所有常用插头兼容，以实现客户首选的解决方案。

　　除了采埃孚的自有解决方案，它还能够运行来自整车其它开发商或第三方供应商提供的程序和操作系统。标准化的连接器或连通更多采埃孚“采睿星”单元的可供选项，使其可以灵活地在任何车型上安装和使用。

　　采埃孚在很多方面对这款超级计算机进行了升级，使其具备前所未有的强大功能。根据L2到L5不同级别应用场景及对应运算需求，可实现从20teraOPS到1000teraOPS的运算能力，这相当于每秒一千万亿次的计算机运算，是市面上目前比较高的水平。每个单元的运算能力高达250TOPS，比上一代产品采埃孚ProAI RoboThink高出66%。这款超级计算机在性能提升的同时大幅降低能耗，平均每瓦3TOPS，这比上一代降低了70%。作为一款车载产品，内部搭载的高科技设备即便在严苛环境下也能保证稳定性和可靠性。同时，它还提供ASIL-D级别计算性能，针对网络威胁装备了全新的防护措施。

　　不仅如此，采埃孚还给“采睿星”添加多种可选的冷却系统，使整车制造商可以通过单一类型的控制单元，为其全平台、软件应用和电子电气架构的用户提供定制化解决方案，在提高效率的同时降低成本，灵活地安装在任何车型上。根据客户不同的性能需求，这款超级计算机有主动风冷、被动风冷和水冷三种冷却方式可供选择，而这三种冷却方式的安装尺寸是完全相同的。“采睿星”使用相同的24×14×5cm标准壳体，与以往型号相比显得更为紧凑轻便，在安装选择方面更加灵活自由。

　　值得一提的是，“采睿星”的人工智能针对深度学习进行了优化，使得高级安全功能的能力得到了进一步增强。它通过360°图形处理器融合了所有可用的传感器信息，包括来自雷达、激光雷达、摄像头和音频模式识别等环境测量数据，可节省必要的安装空间。采埃孚还为“采睿星”提供了数据测量接口（MDI），该接口可以将收集到的传感器数据转存到中央存储系统，以实现开发和测试的目的，使得开发者能够更容易地为自动驾驶系统“训练”人工智能。

　　开放平台多功能

　　作为采埃孚的重磅产品系列，ProAI最早在2017年国际消费类电子产品展（CES）上亮相。过去几年，它随着行业变革不断更新换代。ProAI产品系列为软件算法的定制及融合提供了一个开放的平台，同时支持传统功能和人工智能算法。除此之外，ProAI产品系列也支持汽车领域中常见的各种操作系统，比如AutoSAR,AdaptiveAutoSAR或QNX，并能支持其他新开发的平台。

　　采埃孚首席执行官沃夫翰宁·施艾德（Wolf-Henning Scheider）表示：“我们充分发挥了我们在提供批量生产超级计算机方面的优势。采埃孚ProAI产品系列开放的软件架构所具备的灵活性、模块化和可扩展性，能满足各项应用的需求，且能运用于各个工业领域和自动驾驶的各个阶段。”

　　采埃孚第一代ProAI车载计算机是入门级型号，具备足够的处理能力和接口，获得了NCAP 2022五星评级，能轻松连接摄像头和雷达的必备传感器组，集成相关的安全功能；第二代ProAl车载计算机采用高效的NVDIA Xavier-s或全能标准Xavier芯片配置，处理能力强，具有足够的计算能力，支持L2级自动驾驶及L3级自动驾驶；第三代ProAI车载计算机是一款模块化车用超级计算机，处理能力强，可匹配多种硬件和软件。它提供了广泛的模块化功能，并在三块性能主板上集成了不同的芯片。可根据客户的需求进行配置，为L4级自动驾驶提供最高90万亿次计算。

　　采埃孚第四代ProAI车载计算机是ZF ProAI RoboThink，亮点是模块化的硬件理念和开放的软件架构。它新增可拓展的计算能力和自带的图像处理器，拥有逾150 teraOPS的计算能力，这相当于每秒150万亿次的计算机运算，可模块化组合最多4个单元，实现约600teraOPS的总计算能力，适用于L4级以上的自动驾驶解决方案。基于该系统的模块化和可扩展的特点，ZF ProAI RoboThink可按照应用场景所需进行配置，适用场景包括ADAS车辆、自动驾驶车辆、商用车及工业领域，同时可为摄像头、激光雷达和雷达系统的传感器数据提供整合平台，用户可自行定制软件架构。

　　在早前的国际消费电子展上，采埃孚展示了ZF ProAI RoboThink应用在一辆自动驾驶出租车的实例。这辆出租车的座舱由采埃孚和弗吉亚联合开发，没有传统的方向盘和踏板，只给使用者提供三块屏幕。驾驶操作由后台完成，充当指挥官的ZF ProAI RoboThink不但要通过集成摄像头、雷达和激光雷达数据，完成环境参数的复杂计算，还要通过综合云端、支付系统和最佳路线规划与执行程序，来整合用户数据，打通了车辆与路端和车辆与人的互通。它娴熟地处理庞大的传感器数据，然后将其转换成清晰的图像，作为对车辆下达指令的基础。通过采埃孚的执行系统，这些指令实现对包括底盘系统、传动系统、转向系统、刹车和乘员安全系统在内的运动控制。ZF ProAI RoboThink也允许用手动驾驶代替机器人自动驾驶，使用驾驶舱中的集成操作杆操作。

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