论文部分内容阅读
在刚刚过去的2021 年上海车展之上，采埃孚全球首发了新一代的ProAI产品，并赋予其首个中文名称“采睿星”。正如采埃孚董事会成员柯皓哲博士（Dr.Holger Klein）在发布现场所说：“采睿星（ProAI）是目前世界上最具灵活性、可拓展性且功能最为强大的车载超级计算机。”不少读者可能曾在咱们杂志的技术文章里，或多或少见过这个为了自动驾驶而生的车载超级计算机产品，那本期可以具体了解到这套系统到底有多“Pro”，又具有多少“AI”。
全球首發车载超级计算机 “采睿星”（ProAI） 
ProAI的出现为业界投下了一颗核弹“
时间倒流，ZF ProAI产品的首次出现可以回溯到2017年的CES展台之上，由采埃孚采用英伟达芯片联合打造开发的ProAI原型机，甫一面世即震动了整个自动驾驶相关业界。并不是说当年的ProAI原型机性能有多么的彪悍，更多原因来自于，采埃孚认为自动驾驶技术将逐步走向标准化产品，具备标准接口的ProAI将能匹配不同的主机厂客户。在达到规模化生产后，降本盈利也将得到保证。加之ProAI原型机的合作方，正是来自动驾驶芯片帝国皇冠上的明珠企业英伟达。从2015年具有2Tops算力的英伟达Drive PX开始，历经8Tops算力的Drive PX2、具有30Tops算力的DriveXavier以及200Tops算力的DRIVE AGXOrin，仅5年时间英伟达让自动驾驶平台的单芯算力提升了100倍。当位居世界汽车零部件供应商第二位的采埃孚，联手长期霸占自动驾驶芯片产业王座的英伟达，发出超前当代的产品规划时候，就如在当年自动驾驶技术看似依然遥远，各大车企仍浅尝即止，供应商们也摇摆不定的年代之中，投下了一颗不小的业界ProAI的出现为业界投下了一颗核弹“核弹”。
算上本次上海车展所发布的采睿星（ProAI），采埃孚ProAI车载超级电脑系列已发布了多种不同型号的产品。值得留意的是，这些产品尽管具有Gen1、Gen2、Gen3等代数后缀，但不应简单将其视为迭代更替的产品，而更应将其归类为一个品类之下的家族产品。简单举一个例子大家可能更为明白， ProAI产品可以视为决定了电脑处理性能的处理器，譬如英特尔的I3、I5以及I7处理器，主频不一样、价格不一样、所对应的游戏或者工作软件强度不一样罢了。ProAI的不同代数对应着不同适用的场景如L2 、L2-L4甚至更高。产品生命周期之中会并列共存，并几乎可以涵盖了目前自动驾驶所需面对的所有应用场景与案例。主机厂可依据自身所需达成的效果，自由选择的不同算力型号，可谓丰俭由人。
ZF ProAI Gen1是2018年量产的首款产品，这款具有1Tops算力的低成本型号，可以搭载于所有满足NCAP 2022 年标准的车辆上。Gen1虽然长得和原型机几无二异，但该型号在发布时配备的并非英伟达芯片，而采用了Xilinx FPGA，且可以因应要求搭载其他不同处理器芯片。业界普遍认为之所以搭载FPGA，是因为FPGA更适用于当时普遍所需求的“传感器融合”功能，更好地收集和融合处理来自于各种传感器的信息。在2018年CES展期间，应用了ProAI技术于百度自动驾驶技术的盼盼用车原型车在硅谷百度研发中心亮相，展示了一番实力。
第一代采埃孚ProAI已经可量产并实际装车应用
ZF ProAI Gen2分为具有10-15Tops算力的Small Xavier S与内嵌英伟达芯片，具有20-25Tops算力的Standard Xavier两种型号。所具备的计算能力分别对应实现部分和高度自动化的L2和L3级别自动驾驶需求。ProAI Gen2低配型号模样与Gen1类似，高配型号除了尺寸上明显增加，其较Gen1的纯铝壳被动散热增加了液冷主动散热模式，从侧面反映其性能提升，同时增加的大量传感器接口，也代表了将会支持允许主机厂根据最终的应用来自定义功能。
历代ProAI产品 
盼达用车成为首批ProAI系统的实际用户 
ProAI Gen 1从发布到量产仅半年时间 
ProAI Gen2增加大量传感器接口 
同期揭示发布的还有ZF ProAI Gen3，这款产品首次革命性地提出了模块化架构。不同应用场景需求之下，通过三块可自由搭配组合各种芯片的集成式主板，为L4级别自动驾驶提供实时数据处理能力。通俗表达之下，就是Gen3成为电脑主板，而在上面可以放置不同的运算核心，譬如英伟达、赛灵思甚至其他兼容芯片，芯片之间协同工作而并非排他存在。这在当时特别令人侧目，毕竟不少传感器对于不同的芯片支持，还真的有所对应，组合下来的整套系统满负荷算力可达到惊人的90Tops。
ProAI Robo Think模块化并能叠加并联提升算力 
ProAI Gen3亮点在可更换组合不同核心 
见识过采埃孚的疯狂行为，却没想到还能见识到更为疯狂的想法，在接下来的一年时间，采埃孚再次选择，不但首先表达出对于L3级别极其模糊定位的不看好，宣布放弃L3级别自动驾驶研发，更同期发布了性能更为强大的系统，命名之中也已经没有了Gen4后缀，而改称为ZF ProAI RoboThink。面对性能不断提升的传感器数据带宽以及L4级别以上的实时峰值处理需求，ProAI RoboThink自带图像处理器，拥有逾150 teraOPS的计算能力（相当于每秒150万亿次计算），且可模块化叠加组合最多4个单元，实现约 600 teraOPS的总计算能力。这也难怪 ProAI 的强大性能与灵活性令英伟达（NVIDIA）在推出其崭新的Level2 NVIDIA DRIVE AutoPilot时，将采埃孚作为其首选合作伙伴。
新一代采睿星（ProAI）
了解完ProAI 这个大家庭所有成员，不妨看看为什么需要采睿星（ProAI）？如开篇所说的，驾驶是一样确定性极其不稳定的操作项目，考究的是驾驶员所具备的五官协调性外加大脑的判断能力。如果将自动驾驶领域不可或缺的人工智能视为保证安全以及各种操作行为的判断能力，那么采睿星可以视为支撑人工智能的物理大脑存在。毕竟对于自动驾驶来说，人工智能绝对不是空中楼阁，更不是虚无缥缈的柏拉图式存在。
当宛如人类五官的各类传感器，如毫米波雷达、摄像头、激光雷达甚至内部观察系统以及声音麦克风等，在行驶期间纷纷汇集而来大量实时数据的时候。终归需要如采睿星这般具有强大分析能力的人工大脑将其妥善处理并告诉车辆此刻应该做出的反应是什么。
话又说回来，当今的人工智能尽管已经取得长足进步，可对于这花花世界而言，人工智能依然只能算襁褓之中的婴儿。对于公开道路上行驶所涉及一切实时变换的随机情况，最好的方式不是通过填鸭式教育（预编程设定）去固化它的思维，而更应该不断地陪它玩耍不同的游戏（训练学习），不断去开发训练其大脑（采睿星），让AI真正去学习、去解读，成长起做出自我应对的判断能力。现在的视觉系统，不正是通过深度卷积神经网络在不断玩扫雷游戏么？现代车辆上搭载的软件功能日益增多。软件把各传感器获取的信息与智能执行器相结合，实现驾驶员辅助系统等强大功能，从而提供更高的舒适性、安全性和电动车续航里程。而智能化软件算法，或者称之为人工智能是使之成为现实的关键。在未来的电子电气架构中，运算能力和核心软件功能将集中于几个域或区域控制器。采睿星就是这其中的一个。
采睿星将会是AI训练的最强大脑 
模块化层叠可让ProAI性能爆表 
采睿星可接入比上一代ProAI更多的傳感器与执行器 
采睿星（ProAI）小尺寸下通配各种冷却方式
采睿星（ProAI）的强大体现在方方面面，首先体现在标准化以及可扩展性上。其延续了RoboThink 的模块化设计，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。从首代制定出并坚持至今标准连接器，与市场上所有常用插头兼容，方便所有客户在匹配时候的通用性。除了采埃孚的自有解决方案，采睿星还提供极大的软件灵活性，可运行来自主机厂或第三方开发商提供的程序和操作系统。
另一個强大体现在性能。当你处理完一个Word文档之后，想来一盘全帧率满效果的3A 游戏大作，发现机子跑不起来会十分尴尬，所以估计不会有人嫌弃自己的电脑性能过于强大。采睿星（ProAI）似乎看透了这一点，本代产品可根据L2到L5不同级别应用场景及对应运算需求，实现从20 TOPS到1000 TOPS的运算能力。每个单元的运算能力高达250 TOPS。这比上一代产品ZF ProAIRoboThink高出66%。性能的提升不代表能耗就必然提升。平均3Tops/瓦的能耗比上代降低了70%。即便如此，对于满负荷功耗随之而来的散热问题也早被考虑在内。主动风冷、被动风冷和水冷，三种可选冷却方式工作居然能被设计成安装尺寸完全相同。这让壳体仅为240×138×49mm 的采睿星，相比以往型号明显更为紧凑轻便，因此在安装选择方面更加灵活自由。实话说，第一眼看到的时候，还真有一点高端显卡的既视感。
特别值得一提的是，作为一款车载产品，内部搭载的高科技设备必须保证在严苛环境下的稳定性和可靠性。可靠性层面也涉及到来自于网络攻击的可能，所以采睿星还提供ASIL-D级别计算性能，针对网络威胁具备最新防护措施，等同于买电脑附赠了防火墙功能。
十五年前，如果有人问时任IT记者的我最想拥什么，估计大家得到的答案可能会是一台属于个人的超级计算机;十五年后，倘若再有人问已身为汽车记者的我，最想拥有的东西会是什么？可能答案会是采睿星，也就是那台采埃孚集团刚在上海车展所发布的下一代车载超级电脑ProAI，因为我一直幻想着日后的智能车辆是我自己亲手组装的，而我要确保这台车的“智商时刻在线”！
ProAI所引爆的业界核弹
时间倒流，ZF ProAI产品的首次出现可以回溯到2017年的CES展台之上，由采埃孚采用英伟达芯片联合打造开发的ProAI原型机，甫一面世即震动了整个自动驾驶相关业界。并不是说当年的ProAI原型机性能有多么的彪悍，更多原因来自于，采埃孚认为自动驾驶技术将逐步走向标准化产品，具备标准接口的ProAI将能匹配不同的主机厂客户。在达到规模化生产后，降本盈利也将得到保证。加之ProAI原型机的合作方，正是来自动驾驶芯片帝国皇冠上的明珠企业英伟达。从2015年具有2Tops算力的英伟达Drive PX开始，历经8Tops算力的Drive PX2、具有30Tops算力的DriveXavier以及200Tops算力的DRIVE AGXOrin，仅5年时间英伟达让自动驾驶平台的单芯算力提升了100倍。当位居世界汽车零部件供应商第二位的采埃孚，联手长期霸占自动驾驶芯片产业王座的英伟达，发出超前当代的产品规划时候，就如在当年自动驾驶技术看似依然遥远，各大车企仍浅尝即止，供应商们也摇摆不定的年代之中，投下了一颗不小的业界ProAI的出现为业界投下了一颗核弹“核弹”。
ProAI的大家族
算上本次上海车展所发布的采睿星（ProAI），采埃孚ProAI车载超级电脑系列已发布了多种不同型号的产品。值得留意的是，这些产品尽管具有Gen1、Gen2、Gen3等代数后缀，但不应简单将其视为迭代更替的产品，而更应将其归类为一个品类之下的家族产品。简单举一个例子大家可能更为明白， ProAI产品可以视为决定了电脑处理性能的处理器，譬如英特尔的I3、I5以及I7处理器，主频不一样、价格不一样、所对应的游戏或者工作软件强度不一样罢了。ProAI的不同代数对应着不同适用的场景如L2 、L2-L4甚至更高。产品生命周期之中会并列共存，并几乎可以涵盖了目前自动驾驶所需面对的所有应用场景与案例。主机厂可依据自身所需达成的效果，自由选择的不同算力型号，可谓丰俭由人。
ZF ProAI Gen1是2018年量产的首款产品，这款具有1Tops算力的低成本型号，可以搭载于所有满足NCAP 2022 年标准的车辆上。Gen1虽然长得和原型机几无二异，但该型号在发布时配备的并非英伟达芯片，而采用了Xilinx FPGA，且可以因应要求搭载其他不同处理器芯片。业界普遍认为之所以搭载FPGA，是因为FPGA更适用于当时普遍所需求的“传感器融合”功能，更好地收集和融合处理来自于各种传感器的信息。在2018年CES展期间，应用了ProAI技术于百度自动驾驶技术的盼盼用车原型车在硅谷百度研发中心亮相，展示了一番实力。
ZF ProAI Gen2分为具有10-15Tops算力的Small Xavier S与内嵌英伟达芯片，具有20-25Tops算力的Standard Xavier两种型号。所具备的计算能力分别对应实现部分和高度自动化的L2和L3级别自动驾驶需求。ProAI Gen2低配型号模样与Gen1类似，高配型号除了尺寸上明显增加，其较Gen1的纯铝壳被动散热增加了液冷主动散热模式，从侧面反映其性能提升，同时增加的大量传感器接口，也代表了将会支持允许主机厂根据最终的应用来自定义功能。
同期揭示发布的还有ZF ProAI Gen3，这款产品首次革命性地提出了模块化架构。不同应用场景需求之下，通过三块可自由搭配组合各种芯片的集成式主板，为L4级别自动驾驶提供实时数据处理能力。通俗表达之下，就是Gen3成为电脑主板，而在上面可以放置不同的运算核心，譬如英伟达、赛灵思甚至其他兼容芯片，芯片之间协同工作而并非排他存在。这在当时特别令人侧目，毕竟不少传感器对于不同的芯片支持，还真的有所对应，组合下来的整套系统满负荷算力可达到惊人的90Tops。
见识过采埃孚的疯狂行为，却没想到还能见识到更为疯狂的想法，在接下来的一年时间，采埃孚再次选择，不但首先表达出对于L3级别极其模糊定位的不看好，宣布放弃L3级别自动驾驶研发，更同期发布了性能更为强大的系统，命名之中也已经没有了Gen4后缀，而改称为ZF ProAI RoboThink。面对性能不断提升的传感器数据带宽以及L4级别以上的实时峰值处理需求，ProAI RoboThink自带图像处理器，拥有逾150 teraOPS的计算能力（相当于每秒150万亿次计算），且可模块化叠加组合最多4个单元，实现约 600 teraOPS的总计算能力。这也难怪 ProAI 的强大性能与灵活性令英伟达（NVIDIA）在推出其崭新的Level2 NVIDIA DRIVE AutoPilot时，将采埃孚作为其首选合作伙伴。
为什么需要采睿星（ProAI）
了解完ProAI 这个大家庭所有成员，不妨看看为什么需要采睿星（ProAI）？如开篇所说的，驾驶是一样确定性极其不稳定的操作项目，考究的是驾驶员所具备的五官协调性外加大脑的判断能力。如果将自动驾驶领域不可或缺的人工智能视为保证安全以及各种操作行为的判断能力，那么采睿星可以视为支撑人工智能的物理大脑存在。毕竟对于自动驾驶来说，人工智能绝对不是空中楼阁，更不是虚无缥缈的柏拉图式存在。
当宛如人类五官的各类传感器，如毫米波雷达、摄像头、激光雷达甚至内部观察系统以及声音麦克风等，在行驶期间纷纷汇集而来大量实时数据的时候。终归需要如采睿星这般具有强大分析能力的人工大脑将其妥善处理并告诉车辆此刻应该做出的反应是什么。
话又说回来，当今的人工智能尽管已经取得长足进步，可对于这花花世界而言，人工智能依然只能算襁褓之中的婴儿。对于公开道路上行驶所涉及一切实时变换的随机情况，最好的方式不是通过填鸭式教育（预编程设定）去固化它的思维，而更应该不断地陪它玩耍不同的游戏（训练学习），不断去开发训练其大脑（采睿星），让AI真正去学习、去解读，成长起做出自我应对的判断能力。现在的视觉系统，不正是通过深度卷积神经网络在不断玩扫雷游戏么？现代车辆上搭载的软件功能日益增多。软件把各传感器获取的信息与智能执行器相结合，实现驾驶员辅助系统等强大功能，从而提供更高的舒适性、安全性和电动车续航里程。而智能化软件算法，或者称之为人工智能是使之成为现实的关键。在未来的电子电气架构中，运算能力和核心软件功能将集中于几个域或区域控制器。采睿星就是这其中的一个。
采睿星（ProAI）的强大之处
采睿星（ProAI）的强大体现在方方面面，首先体现在标准化以及可扩展性上。其延续了RoboThink 的模块化设计，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。从首代制定出并坚持至今标准连接器，与市场上所有常用插头兼容，方便所有客户在匹配时候的通用性。除了采埃孚的自有解决方案，采睿星还提供极大的软件灵活性，可运行来自主机厂或第三方开发商提供的程序和操作系统。
另一個强大体现在性能。当你处理完一个Word文档之后，想来一盘全帧率满效果的3A 游戏大作，发现机子跑不起来会十分尴尬，所以估计不会有人嫌弃自己的电脑性能过于强大。采睿星（ProAI）似乎看透了这一点，本代产品可根据L2到L5不同级别应用场景及对应运算需求，实现从20 TOPS到1000 TOPS的运算能力。每个单元的运算能力高达250 TOPS。这比上一代产品ZF ProAIRoboThink高出66%。性能的提升不代表能耗就必然提升。平均3Tops/瓦的能耗比上代降低了70%。即便如此，对于满负荷功耗随之而来的散热问题也早被考虑在内。主动风冷、被动风冷和水冷，三种可选冷却方式工作居然能被设计成安装尺寸完全相同。这让壳体仅为240×138×49mm 的采睿星，相比以往型号明显更为紧凑轻便，因此在安装选择方面更加灵活自由。实话说，第一眼看到的时候，还真有一点高端显卡的既视感。
特别值得一提的是，作为一款车载产品，内部搭载的高科技设备必须保证在严苛环境下的稳定性和可靠性。可靠性层面也涉及到来自于网络攻击的可能，所以采睿星还提供ASIL-D级别计算性能，针对网络威胁具备最新防护措施，等同于买电脑附赠了防火墙功能。
结语：
十五年前，如果有人问时任IT记者的我最想拥什么，估计大家得到的答案可能会是一台属于个人的超级计算机;十五年后，倘若再有人问已身为汽车记者的我，最想拥有的东西会是什么？可能答案会是采睿星，也就是那台采埃孚集团刚在上海车展所发布的下一代车载超级电脑ProAI，因为我一直幻想着日后的智能车辆是我自己亲手组装的，而我要确保这台车的“智商时刻在线”！