模擬道路讓自動(dòng)駕駛汽車更安全

無論是人類駕駛還是計(jì)算機(jī)駕駛，在開發(fā)任何車輛時(shí)，安全性都是最重要的因素。

模擬場(chǎng)景之于自動(dòng)駕駛的必要性

在自動(dòng)駕駛車輛的開發(fā)過程中，必須在各種駕駛條件下反復(fù)評(píng)估自動(dòng)駕駛技術(shù)，以確保其安全性要優(yōu)于人類駕駛。有時(shí)，這意味著我們需要在實(shí)際道路上進(jìn)行真實(shí)場(chǎng)景測(cè)試，與此同時(shí)，也體現(xiàn)了使用模擬場(chǎng)景來增加實(shí)際行駛里程數(shù)的必要性。

特別需要注意的是，在測(cè)試不同以往的危險(xiǎn)駕駛條件時(shí)，模擬會(huì)發(fā)揮很大的效用。模擬的靈活性和多功能性使其顯得尤其有價(jià)值。

如果不使用模擬，在確定自動(dòng)駕駛汽車如何應(yīng)對(duì)某些實(shí)際場(chǎng)景時(shí)會(huì)非常危險(xiǎn)，比如一個(gè)小孩突然從停泊的車輛后面沖到街上，抑或是另一輛車闖紅燈。

先進(jìn)的圖形技術(shù)可以復(fù)制現(xiàn)有場(chǎng)景并對(duì)其進(jìn)行修改。例如，即使住在沙漠里，模擬也可以根據(jù)場(chǎng)景需要制造一場(chǎng)暴風(fēng)雪?；蛘?，它可以調(diào)整太陽的位置，使其看起來像日出或日落時(shí)的場(chǎng)景，從而讓車輛“看不見東西”。模擬可以提供一種可控的方式，針對(duì)一些有可能會(huì)將測(cè)試駕駛員置于危險(xiǎn)當(dāng)中的各種情況來進(jìn)行建模，例如在高速路面上放塊黑冰。

此外，模擬還支持在短時(shí)間內(nèi)測(cè)試眾多場(chǎng)景。在慕尼黑舉辦的 GTC 歐洲大會(huì)的開幕主題演講中，英偉達(dá)黃仁勛告訴聽眾，通過借助NVIDIA DGX和新型 TensorRT 3進(jìn)行超實(shí)時(shí)模擬，工程師可以在 5 小時(shí)內(nèi)模擬駕駛 300,000 英里。這意味著基本上可以在兩天的時(shí)間內(nèi)模擬美國(guó)境內(nèi)所有已鋪設(shè)好的道路。

要想讓模擬能夠有效地訓(xùn)練和測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車，數(shù)字世界必須像真實(shí)世界一樣運(yùn)作。由 GPU 提供支持的精細(xì)圖形和強(qiáng)大物理引擎可以提供必要的真實(shí)性。

創(chuàng)建模擬后，它必須與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相連。NVIDIA 的統(tǒng)一 GPU 架構(gòu)使得自動(dòng)駕駛技術(shù)能夠在研究實(shí)驗(yàn)室或數(shù)據(jù)中心的模擬環(huán)境與真實(shí)車輛上搭載的 NVIDIA DRIVE PX 之間輕松切換。

GTC 大會(huì)上展示的模擬技術(shù)

DRIVE PX 是一臺(tái)人工智能 (AI) 車載計(jì)算機(jī)，它可以融合來自各種自動(dòng)駕駛傳感器的數(shù)據(jù)，運(yùn)行自動(dòng)駕駛所需的復(fù)雜軟件算法，然后向汽車發(fā)送自動(dòng)駕駛指令。

DRIVE PX 還可以配置成收集模擬傳感器數(shù)據(jù)并輸出模擬駕駛命令的模式。在 GTC 歐洲大會(huì)上，有多家公司發(fā)表了演講并做出了演示，介紹他們?nèi)绾瓮ㄟ^這種方式利用 DRIVE PX。

IPG Automotive 的 Dominik D?rr 介紹了虛擬原型和傳感器模型。他們公司的自動(dòng)駕駛解決方案為自動(dòng)駕駛工程師提供了一種方法，來整合各種開發(fā)成果進(jìn)行整體測(cè)試。D?rr 稱，這樣可以在完成整個(gè)原型之前對(duì)各個(gè)功能或網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行早期測(cè)試。

這些虛擬原型在 DRIVE PX 上運(yùn)行，而 DRIVE PX 被配置為在模擬環(huán)境中導(dǎo)航。DRIVE PX 會(huì)像在真實(shí)世界中那樣評(píng)估模擬環(huán)境，并適時(shí)的指明駕駛方向。通過這一流程，工程師可以評(píng)估他們新開發(fā)的自動(dòng)駕駛解決方案是否能夠正常工作。

來自VI-grade的 Roberto De Vecchi 與來自合作伙伴 AddFor 的 Enrico Busto一起討論如何對(duì)駕駛軟件的準(zhǔn)確性以及這一軟件對(duì)車內(nèi)人員的影響進(jìn)行測(cè)試。為此，他們使用的駕駛模擬器將人類駕駛員的操作與運(yùn)行在 DRIVE PX 上的自動(dòng)駕駛軟件相結(jié)合。在進(jìn)行此類測(cè)試后，可以確定軟件是否可以正常工作，并且評(píng)估車輛中乘客的體驗(yàn)。

英偉達(dá)演示了NVIDIA汽車團(tuán)隊(duì)如何利用 8 個(gè) NVIDIA DGX 系統(tǒng)在5個(gè)小時(shí)內(nèi)模擬駕駛 300,000 英里，以展示模擬技術(shù)在創(chuàng)造自主汽車中的重要作用。這個(gè)“再模擬”系統(tǒng)讓車隊(duì)只需要兩天就可以走遍美國(guó)所有的道路。

海量數(shù)據(jù)助力自動(dòng)駕駛

Rodolphe Tchalekian 介紹了 ESI Group 的模擬軟件 Pro-SiVIC 如何為機(jī)器學(xué)習(xí)算法的測(cè)試與訓(xùn)練而創(chuàng)造逼真的實(shí)時(shí) 3D 虛擬環(huán)境。

想為自動(dòng)駕駛創(chuàng)建新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，就需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。如果從真實(shí)世界中收集這些數(shù)據(jù)，就必須先為這些數(shù)據(jù)加上標(biāo)簽，然后自動(dòng)駕駛算法才能進(jìn)行消化并從中學(xué)習(xí)。然而，模擬數(shù)據(jù)可以在創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)加上標(biāo)簽，這樣可以節(jié)省大量時(shí)間。

利用合成數(shù)據(jù)集訓(xùn)練新算法之后，ESI 會(huì)使用 DRIVE PX 驗(yàn)證它能否正常工作。

來自 TASS International 的 Martijn Tideman 在 GTC 歐洲大會(huì)的一場(chǎng)分會(huì)上重點(diǎn)介紹了他們 PreScan 模擬平臺(tái)。PreScan 是一個(gè)基于物理性質(zhì)的模擬平臺(tái)，用于評(píng)估自動(dòng)駕駛和其他汽車應(yīng)用程序。

過去，PreScan 一直用于測(cè)試駕駛員輔助功能以及車輛與車輛之間的通信功能。最近，TASS 已使用 PreScan 數(shù)據(jù)來訓(xùn)練和驗(yàn)證自動(dòng)駕駛所需的深度學(xué)習(xí)算法。

Tideman 分享了與德國(guó)人工智能研究中心及西門子公司合作完成的項(xiàng)目的成果，展示了合成數(shù)據(jù)對(duì)于深度學(xué)習(xí)的價(jià)值。該項(xiàng)目得出的結(jié)論是，在訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)駕駛算法時(shí)，向真實(shí)數(shù)據(jù)中增加合成數(shù)據(jù)比單獨(dú)使用真實(shí)數(shù)據(jù)更有效。

繼在慕尼黑舉辦的大會(huì)之后，NVIDIA 主持召開了 GPU 技術(shù)大會(huì)以色列場(chǎng)開幕式。模擬初創(chuàng)公司 Cognata 向由五個(gè)裁判組成的評(píng)審團(tuán)介紹了其業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，最終贏得NVIDIA人工智能初創(chuàng)公司挑戰(zhàn)賽。

Cognata 利用獲得專利的算法，打造具有逼真車輛以及行人行為的模擬城市。該公司還在模擬環(huán)境中重現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)以確保模擬傳感器的運(yùn)作方式與在真實(shí)世界中完全相同。

從訓(xùn)練到測(cè)試，模擬都在改善自動(dòng)駕駛成果。它不僅節(jié)省了訓(xùn)練過程所用的時(shí)間，而且提高了性能，并且有助于真實(shí)世界中相對(duì)不安全或不可行的測(cè)試場(chǎng)景。

人類駕駛員在實(shí)際道路上評(píng)估新自動(dòng)駕駛技術(shù)的效果依然是必要的。但我們同樣可以通過模擬來補(bǔ)充真實(shí)世界的駕駛時(shí)數(shù)，讓道路對(duì)所有駕駛者來說都更加安全。

結(jié)束語

AI計(jì)算平臺(tái)、開放自主汽車平臺(tái)、支持 Level 5 自主駕駛的AI車載計(jì)算機(jī)以及AI 機(jī)器人模擬器Project Isaac，英偉達(dá)的這些創(chuàng)新技術(shù)為即將到來的車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代提供安全護(hù)航。

正如黃仁勛所說，這樣的工作讓人振奮，計(jì)算機(jī)行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)對(duì)過去無法解決的問題，這是一個(gè)嶄新的計(jì)算時(shí)代。