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

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、思考型機器、機器人汽車……對于智能汽車的表述眾多，而其本質是機器實現(xiàn)感知、決策及操作的過程。100多年之后，朝著實現(xiàn)自動駕駛的大方向，汽車智能化產業(yè)、軟硬件迭代不斷提速，正在催生新的技術賽道以及巨大的機遇。

其中，模仿人類大腦工作方式的類腦技術，被認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性計算架構，且有望取代GPU。Gartner人工智能技術專家阿蘭表示：“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，類腦技術進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、實時性及ADAS補充技術

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、計算、運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，運轉一個超級感知+計算的系統(tǒng)，也意味著每小時需要相當可觀的功耗為支撐。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)航能力之間的關系。以低延遲、低功耗為標志的類腦技術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。

類腦技術受生物大腦啟發(fā)，在20世紀90年代誕生。科學家們關注到昆蟲用接近于零的算力，卻能適應自然環(huán)境，進行飛行、覓食、認知、決策及意識，呈現(xiàn)出比現(xiàn)有人工智能強大得多的性能。然而，直到最近數年，摩爾定律、能耗及發(fā)熱等問題推動著技術專家尋求更高性能的計算、更少的數據、更好的存儲技術，類腦技術才越發(fā)獲得關注，目標在于讓設備仿照生物大腦的方式來傳遞及處理信息，同時僅消耗超低能耗。

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

據報道，在2020年，奔馳以“研究類腦芯片如何提升能耗、速度以及精準度等汽車相關的人工智能用例”加入英特爾神經擬態(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。據報道，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，預計到2 0 2 4年～2025年，奔馳推出的新生代和中型車平臺打造的下一代產品中的功能和設計，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，運用了事件相機。據報道，這項技術能夠在5ms內檢測車前方障礙物，作為ADAS系統(tǒng)的補充，增強雷達、激光雷達和攝像頭系統(tǒng)，提升在車外“鬼探頭”等方向的解決方案。Terranet稱該技術將“重新定義安全”，旨在保護汽車內外人員生命，并已經開始路面測試。

寶馬探索類腦+智能座艙，動態(tài)視覺方案提升安全域高交互

時識科技Speck

在完全自動駕駛到來之前，汽車先迎來了人機交互方式的智能化——以更精準的手勢、人臉、注意力、語音等識別為基礎，智能座艙將實現(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，車內系統(tǒng)便能主動觀察、理解、預判人的狀態(tài)，甚至在人并未意識到自身需求時，便及時給出提示及反應，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時識科技宣布正在與寶馬展開探索，圍繞一款結合動態(tài)視覺傳感器及類腦處理器的SoC——Speck。

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

DTS AutoSense

據報道，這款純端動態(tài)視覺解決方案首次在類腦芯片中融合DVS事件相機及類腦處理器，模擬圖像信息從生物視網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計，通過事件驅動特征，打破傳統(tǒng)以幀為限的靜態(tài)視覺限制，僅捕捉畫面中的關鍵信息（事件），可減少10倍～1000倍數據，用可低至毫瓦的功耗，完成端上實時視覺交互類任務：比如手勢、姿態(tài)和意圖檢測等。

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

2021年，另一神經擬態(tài)視覺解決方案公司普諾飛思與Xperi旗下DTS公司合作，以事件驅動技術，進行D M S類腦解決方案開發(fā)。據了解，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，該方案僅報告光流變化，即最關鍵的動態(tài)信息，如人的面部表情等。對此，Xperi首席技術官表示：“實時監(jiān)測不易察覺、感知的面部與眼球動作，能夠拯救生命?！?/p>

據世界衛(wèi)生組織的報告顯示，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DMS監(jiān)管導入，最為關鍵的駕駛員狀態(tài)、頭部姿勢、眼皮張開、視線方向等監(jiān)測功能，與類腦技術事件驅動、實時監(jiān)控、低功耗等優(yōu)勢對應。無論汽車迎來何種駕駛方式，減低人為操作的缺點并降低駕駛危險，將是駕駛永恒的核心。

更多企業(yè)聚焦類腦+自動駕駛

可以看到的是，奔馳、寶馬等汽車巨頭與SynSense時識科技、普諾飛思、Brainchip 等新興企業(yè)相繼在類腦領域展開動作。此外，更多的企業(yè)也已經展開了相關試水。有消息稱，F(xiàn) o r d、V a l e o 已著手嘗試ADAS方向的類腦芯片應用。時識科技也已宣布與武漢大學于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，對遮擋場景進行多視角拍攝并實現(xiàn)高質量目標成像，對準的正是機器人、自動駕駛等領域。憑借功耗和實時性方面的特長，類腦技術在高速避障方向上的嘗試也有望與攝像頭、毫米波及激光雷達等方案形成差異化且互為補充的發(fā)展。隨著自動駕駛技術逐漸走向成熟，類腦技術必然迎來更多企業(yè)嘗試挖掘其應用價值，其未來表現(xiàn)值得關注。