類腦技術(shù)打造低功耗、低延遲新型人工智能系統(tǒng)有望讓自動(dòng)駕駛更智能和安全

自汽車誕生之日起，人類便開始了對智能汽車的探索與想象。人工智能司機(jī)、思考型機(jī)器、機(jī)器人汽車……對于智能汽車的表述眾多，而其本質(zhì)是機(jī)器實(shí)現(xiàn)感知、決策及操作的過程。100多年之后，朝著實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的大方向，汽車智能化產(chǎn)業(yè)、軟硬件迭代不斷提速，正在催生新的技術(shù)賽道以及巨大的機(jī)遇。

其中，模仿人類大腦工作方式的類腦技術(shù)，被認(rèn)為是汽車智能化的創(chuàng)新路徑。至2025年，類腦芯片有望成為前沿人工智能部署的引領(lǐng)性計(jì)算架構(gòu)，且有望取代GPU。Gartner人工智能技術(shù)專家阿蘭表示：“行業(yè)正在尋找開發(fā)人工智能系統(tǒng)的新路徑，在降低功耗的情況下。”最近兩年，類腦技術(shù)進(jìn)入智能汽車賽道的消息不斷傳來。

奔馳試水類腦芯片，挖掘能效比、實(shí)時(shí)性及ADAS補(bǔ)充技術(shù)

為了讓汽車更智能地看、聽、理解，一系列視覺、語音等用于輔助駕駛的傳感器被更廣泛地使用。而為了讓汽車的綜合感知、計(jì)算、運(yùn)行變得更加靈敏及順滑，對域控制器、芯片的算力需求也不斷提高。

值得注意的是，運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)超級(jí)感知+計(jì)算的系統(tǒng)，也意味著每小時(shí)需要相當(dāng)可觀的功耗為支撐。隨著新能源汽車的越發(fā)普及，汽車廠商變得更加注重智能化與汽車能耗、續(xù)航能力之間的關(guān)系。以低延遲、低功耗為標(biāo)志的類腦技術(shù)正是在此背景下吸引著廠商躍躍欲試，而奔馳成為了先行者之一。

類腦技術(shù)受生物大腦啟發(fā)，在20世紀(jì)90年代誕生。科學(xué)家們關(guān)注到昆蟲用接近于零的算力，卻能適應(yīng)自然環(huán)境，進(jìn)行飛行、覓食、認(rèn)知、決策及意識(shí)，呈現(xiàn)出比現(xiàn)有人工智能強(qiáng)大得多的性能。然而，直到最近數(shù)年，摩爾定律、能耗及發(fā)熱等問題推動(dòng)著技術(shù)專家尋求更高性能的計(jì)算、更少的數(shù)據(jù)、更好的存儲(chǔ)技術(shù)，類腦技術(shù)才越發(fā)獲得關(guān)注，目標(biāo)在于讓設(shè)備仿照生物大腦的方式來傳遞及處理信息，同時(shí)僅消耗超低能耗。

IBM、英特爾近年相繼研發(fā)出模仿人腦的神經(jīng)擬態(tài)研究型芯片。面向應(yīng)用端的商用類腦芯片研發(fā)則由SynSense時(shí)識(shí)科技等創(chuàng)新科技公司主導(dǎo)，并首先聚焦不依賴云但對效率有著極高要求的邊緣計(jì)算應(yīng)用。

據(jù)報(bào)道，在2020年，奔馳以“研究類腦芯片如何提升能耗、速度以及精準(zhǔn)度等汽車相關(guān)的人工智能用例”加入英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)。2022年1月，奔馳推出VISION EQXX概念車，搭載Brainchip公司神經(jīng)形態(tài)芯片，并將其用在了喚醒系統(tǒng)中——喚醒速度是傳統(tǒng)語音控制的5倍～10倍。據(jù)報(bào)道，這輛“像人一樣思考”的概念車一次充電可行駛超過1 0 0 0公里，預(yù)計(jì)到2 0 2 4年～2025年，奔馳推出的新生代和中型車平臺(tái)打造的下一代產(chǎn)品中的功能和設(shè)計(jì)，將依托該概念車打造。

此外，近期奔馳與瑞典輔助駕駛系統(tǒng)開發(fā)商Terranet展開合作。該合作圍繞Terranet開發(fā)的Voxelf low傳感器技術(shù)，運(yùn)用了事件相機(jī)。據(jù)報(bào)道，這項(xiàng)技術(shù)能夠在5ms內(nèi)檢測車前方障礙物，作為ADAS系統(tǒng)的補(bǔ)充，增強(qiáng)雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭系統(tǒng)，提升在車外“鬼探頭”等方向的解決方案。Terranet稱該技術(shù)將“重新定義安全”，旨在保護(hù)汽車內(nèi)外人員生命，并已經(jīng)開始路面測試。

寶馬探索類腦+智能座艙，動(dòng)態(tài)視覺方案提升安全域高交互

時(shí)識(shí)科技Speck

在完全自動(dòng)駕駛到來之前，汽車先迎來了人機(jī)交互方式的智能化——以更精準(zhǔn)的手勢、人臉、注意力、語音等識(shí)別為基礎(chǔ)，智能座艙將實(shí)現(xiàn)更靈敏的多模態(tài)高交互。理想的狀態(tài)是無需人為介入操作，車內(nèi)系統(tǒng)便能主動(dòng)觀察、理解、預(yù)判人的狀態(tài)，甚至在人并未意識(shí)到自身需求時(shí)，便及時(shí)給出提示及反應(yīng)，保證更安全的駕駛。

在傳統(tǒng)方案之外，2 0 2 2年4月，成立于瑞士的類腦芯片開發(fā)商SynSense時(shí)識(shí)科技宣布正在與寶馬展開探索，圍繞一款結(jié)合動(dòng)態(tài)視覺傳感器及類腦處理器的SoC——Speck。

據(jù)悉，這款動(dòng)態(tài)視覺SoC將主要用于智能座艙方面的探索。“為保證人機(jī)共駕，需對駕駛員、安全員以及周邊環(huán)境進(jìn)行長時(shí)間的持續(xù)監(jiān)控，低功耗類腦芯片能大幅度延長監(jiān)控時(shí)長，做到真正的always-on。”SynSense時(shí)識(shí)科技首席算法工程師戴蘭在采訪中說。

DTS AutoSense

據(jù)報(bào)道，這款純端動(dòng)態(tài)視覺解決方案首次在類腦芯片中融合DVS事件相機(jī)及類腦處理器，模擬圖像信息從生物視網(wǎng)膜至大腦的處理方式，是一套很小的“類眼”+“類腦”系統(tǒng)，無需額外攝像頭。該方案使用異步電路設(shè)計(jì)，通過事件驅(qū)動(dòng)特征，打破傳統(tǒng)以幀為限的靜態(tài)視覺限制，僅捕捉畫面中的關(guān)鍵信息（事件），可減少10倍～1000倍數(shù)據(jù)，用可低至毫瓦的功耗，完成端上實(shí)時(shí)視覺交互類任務(wù)：比如手勢、姿態(tài)和意圖檢測等。

對比傳統(tǒng)成像方式，動(dòng)態(tài)視覺技術(shù)還帶來更高的動(dòng)態(tài)范圍，能夠應(yīng)對更惡劣光照條件下的識(shí)別，不連接云端、不抓取生物特征的圖像，還將更能保護(hù)隱私。

2021年，另一神經(jīng)擬態(tài)視覺解決方案公司普諾飛思與Xperi旗下DTS公司合作，以事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)，進(jìn)行D M S類腦解決方案開發(fā)。據(jù)了解，Xper與Seeing Machines、Smart Eye等同為DMS系統(tǒng)（駕駛員狀態(tài)監(jiān)測）開發(fā)公司。同樣，該方案僅報(bào)告光流變化，即最關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)信息，如人的面部表情等。對此，Xperi首席技術(shù)官表示：“實(shí)時(shí)監(jiān)測不易察覺、感知的面部與眼球動(dòng)作，能夠拯救生命。”

據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告顯示，80%的交通事故由疲勞造成，而分心駕駛則造成25%的交通事故死亡。隨著歐洲D(zhuǎn)MS監(jiān)管導(dǎo)入，最為關(guān)鍵的駕駛員狀態(tài)、頭部姿勢、眼皮張開、視線方向等監(jiān)測功能，與類腦技術(shù)事件驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、低功耗等優(yōu)勢對應(yīng)。無論汽車迎來何種駕駛方式，減低人為操作的缺點(diǎn)并降低駕駛危險(xiǎn)，將是駕駛永恒的核心。

更多企業(yè)聚焦類腦+自動(dòng)駕駛

可以看到的是，奔馳、寶馬等汽車巨頭與SynSense時(shí)識(shí)科技、普諾飛思、Brainchip 等新興企業(yè)相繼在類腦領(lǐng)域展開動(dòng)作。此外，更多的企業(yè)也已經(jīng)展開了相關(guān)試水。有消息稱，F(xiàn) o r d、V a l e o 已著手嘗試ADAS方向的類腦芯片應(yīng)用。時(shí)識(shí)科技也已宣布與武漢大學(xué)于CVPR聯(lián)合發(fā)布基于類腦事件流與圖像幀的合成孔徑成像技術(shù)，對遮擋場景進(jìn)行多視角拍攝并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量目標(biāo)成像，對準(zhǔn)的正是機(jī)器人、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。憑借功耗和實(shí)時(shí)性方面的特長，類腦技術(shù)在高速避障方向上的嘗試也有望與攝像頭、毫米波及激光雷達(dá)等方案形成差異化且互為補(bǔ)充的發(fā)展。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)逐漸走向成熟，類腦技術(shù)必然迎來更多企業(yè)嘗試挖掘其應(yīng)用價(jià)值，其未來表現(xiàn)值得關(guān)注。