編者語(yǔ)：「智駕最前沿」微信公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：C-0587，獲取本文參考報(bào)告：《從特斯拉視角，看智能駕駛研究框架》pdf下載方式。

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，智能駕駛已成為汽車行業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。特斯拉作為該領(lǐng)域的先行者，通過(guò)對(duì)算法、硬件、數(shù)據(jù)閉環(huán)和市場(chǎng)戰(zhàn)略的深度布局，為自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展提供了重要借鑒。

特斯拉智能駕駛歷史復(fù)盤

1.1 智能駕駛的起步：從模塊化規(guī)則驅(qū)動(dòng)到端到端算法

特斯拉智能駕駛的技術(shù)進(jìn)化過(guò)程早在2014年就已開始。彼時(shí)，特斯拉與Mobileye合作，將其EyeQ3芯片引入智能駕駛系統(tǒng)，為其自動(dòng)駕駛奠定了初步的基礎(chǔ)。Mobileye基于規(guī)則的算法在單目相機(jī)下進(jìn)行車距測(cè)量，通過(guò)圖像中的物體像素高度和相機(jī)焦距估算距離，實(shí)現(xiàn)了早期車距監(jiān)測(cè)的功能。然而，這一方法在路況變化、復(fù)雜障礙物識(shí)別上存在較大局限。例如，在2016年特斯拉發(fā)生的致命事故中，由于Mobileye的規(guī)則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別拖掛白色貨車與天空背景的差異，導(dǎo)致了致命誤判 。這一事件凸顯了規(guī)則驅(qū)動(dòng)方法在高度不確定的駕駛環(huán)境中的局限性。傳統(tǒng)的模塊化方法在開發(fā)時(shí)依賴于人工定義的規(guī)則，因此在處理未見(jiàn)過(guò)的復(fù)雜路況時(shí)，系統(tǒng)的識(shí)別和判斷能力會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。Mobileye提供的算法本質(zhì)上是一個(gè)封閉的黑盒，難以靈活更新和改進(jìn)；這也直接促使特斯拉在2017年轉(zhuǎn)向自研端到端的感知系統(tǒng)，依托:Transformer+BEV + Occuopancy的主流架構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)了感知側(cè)的全面進(jìn)化。特斯拉意識(shí)到，如果智能駕駛技術(shù)要實(shí)現(xiàn)普及和安全保障，必須打破傳統(tǒng)的規(guī)則驅(qū)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)以深度學(xué)習(xí)算法為核心的端到端控制系統(tǒng)，從而為系統(tǒng)提供更強(qiáng)的學(xué)習(xí)和泛化能力。

1.2 端到端算法的引入：感知側(cè)的轉(zhuǎn)型

端到端算法的核心在于用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)替代傳統(tǒng)的模塊化方法，實(shí)現(xiàn)從傳感器輸入到車輛控制的直接映射。2017年，特斯拉正式引入卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）并開始構(gòu)建以端到端算法為核心的智能駕駛感知系統(tǒng)。在此過(guò)程中，特斯拉聘請(qǐng)了在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域頗具影響力的Andrej Karpathy，并提出了“Software 2.0”的概念。與傳統(tǒng)的由專家定義特征和規(guī)則的“Software 1.0”不同，“Software 2.0”強(qiáng)調(diào)用數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)提取特征，實(shí)現(xiàn)感知、決策和控制的自動(dòng)化。Karpathy在加入特斯拉后，利用CNN模型設(shè)計(jì)了能夠自主學(xué)習(xí)和理解環(huán)境特征的系統(tǒng)，推動(dòng)智能駕駛從模塊化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向了端到端結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)演進(jìn)在特斯拉的智能駕駛系統(tǒng)中最為典型的應(yīng)用就是BEV+Transformer架構(gòu)。BEV技術(shù)提供了車輛周圍環(huán)境的全局視角，將多個(gè)攝像頭拍攝的2D圖像合成為3D空間圖像，從而幫助系統(tǒng)更準(zhǔn)確地識(shí)別周圍環(huán)境中的障礙物和行駛路線 。通過(guò)引入自注意力機(jī)制的Transformer模型，特斯拉的感知系統(tǒng)可以從局部像素特征提取中解放出來(lái)，基于全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行更為高效的環(huán)境感知處理，大大提升了智能駕駛系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

CNN工作過(guò)程示意圖

1.3 感知側(cè)端到端算法的實(shí)現(xiàn)：從BEV到Occupancy網(wǎng)絡(luò)

BEV和Transformer的結(jié)合顯著增強(qiáng)了特斯拉系統(tǒng)的環(huán)境感知能力。然而，智能駕駛環(huán)境的復(fù)雜性要求系統(tǒng)具備更高的適應(yīng)性和泛化能力。特斯拉進(jìn)一步提出Occupancy網(wǎng)絡(luò)，將BEV從二維擴(kuò)：數(shù)據(jù)閉環(huán)的關(guān)鍵提升在數(shù)據(jù)閉環(huán)的過(guò)程中，數(shù)據(jù)標(biāo)注的準(zhǔn)確性和高效性對(duì)算法性能至關(guān)重要。特斯拉從2019年開始逐步建設(shè)自有標(biāo)注團(tuán)隊(duì)，將傳統(tǒng)的2D人工標(biāo)注拓展到4D自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)。4D自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)能夠在空間和時(shí)間維度上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)注，涵蓋深度、速度和加速度等信息，使系統(tǒng)能夠更加精準(zhǔn)地分析和理解駕駛環(huán)境。傳統(tǒng)的人工標(biāo)注不僅成本高、速度慢，還易受人為主觀因素影響，而4D自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)則能夠大幅提升標(biāo)注速度和一致性，使得大量數(shù)據(jù)能夠快速投入訓(xùn)練，極大縮短了系統(tǒng)優(yōu)化的周期。

特斯拉標(biāo)注演進(jìn)史

特斯拉的4D自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)能夠替代近500萬(wàn)小時(shí)的人工標(biāo)注作業(yè)量，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動(dòng)識(shí)別圖像中的場(chǎng)景特征，并在標(biāo)注數(shù)據(jù)時(shí)糾正細(xì)微錯(cuò)誤，使得數(shù)據(jù)標(biāo)注更加精確。由于自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)的效率顯著高于人工操作，特斯拉能夠在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的泛化能力。這種自動(dòng)化數(shù)據(jù)標(biāo)注技術(shù)也為特斯拉的數(shù)據(jù)閉環(huán)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，使其能夠以更快的速度進(jìn)行算法迭代，從而保持在行業(yè)中的技術(shù)領(lǐng)先地位。

1.4 自研Dojo算力中心：支撐閉環(huán)的核心硬件

在數(shù)據(jù)閉環(huán)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，計(jì)算能力是支撐大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練的基礎(chǔ)。為此，特斯拉投入巨資自研了Dojo超級(jí)計(jì)算機(jī)，并在2021年推出D1芯片。Dojo不僅是一個(gè)算力中心，更是特斯拉數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)體系的核心支撐。與傳統(tǒng)的GPU架構(gòu)相比，Dojo系統(tǒng)以更高的性能和效率進(jìn)行專門優(yōu)化，特別是面向特斯拉的自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)，Dojo能夠在自動(dòng)標(biāo)注、占用網(wǎng)絡(luò)等核心任務(wù)中實(shí)現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)GPU高3-4倍的計(jì)算效率。

特斯拉Dojo歷史進(jìn)展梳理

Dojo的核心在于其高帶寬和低延遲的訓(xùn)練體系。如每個(gè)D1芯片配有高達(dá)645mm2的晶體管集成面積，并擁有高達(dá)362 TFLOPS的算力，這使得特斯拉能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。通過(guò)Dojo，特斯拉可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)億幀視頻數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和迭代，從而極大提升了數(shù)據(jù)閉環(huán)的整體效率。Dojo不僅是特斯拉數(shù)據(jù)閉環(huán)體系的計(jì)算支柱，更是其保持技術(shù)領(lǐng)先的關(guān)鍵要素之一。特斯拉在2024年預(yù)計(jì)將Dojo的算力擴(kuò)展至100 Exa-FLOPS，這將使其在智能駕駛領(lǐng)域的算力儲(chǔ)備遠(yuǎn)超同業(yè)，為未來(lái)的算法優(yōu)化和大模型訓(xùn)練提供充足的算力保障 。

特斯拉智能駕駛未來(lái)研判框架

2.1 算法收斂：感知和規(guī)控側(cè)的大模型趨勢(shì)

特斯拉在感知側(cè)的端到端算法和規(guī)控側(cè)的端到端控制系統(tǒng)推動(dòng)了智能駕駛算法的逐步收斂趨勢(shì)。2021年特斯拉推出BEV+Transformer架構(gòu)，2022年又將Occupancy網(wǎng)絡(luò)引入感知系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的全局感知，Transformer架構(gòu)為系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的特征提取和環(huán)境理解能力，大幅提升了智能駕駛的環(huán)境識(shí)別準(zhǔn)確度。在規(guī)控側(cè)，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合蒙特卡羅樹算法，特斯拉實(shí)現(xiàn)了對(duì)路徑規(guī)劃的端到端控制，使得系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中具備更高的決策效率。從當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展來(lái)看，智能駕駛算法正在逐步向大模型方向發(fā)展。隨著計(jì)算資源的增加和數(shù)據(jù)規(guī)模的擴(kuò)大，感知和規(guī)控側(cè)的算法模型將逐步從規(guī)則驅(qū)動(dòng)走向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度學(xué)習(xí)模式。大模型的優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)跨領(lǐng)域的知識(shí)和數(shù)據(jù)融合，提高系統(tǒng)在不同場(chǎng)景中的識(shí)別和決策能力。大模型帶來(lái)的性能躍升也促使特斯拉在硬件層面加大了Dojo的算力投入，以支撐其智能駕駛“GPT時(shí)刻”的到來(lái)，即通過(guò)規(guī)模化訓(xùn)練獲得顯著的性能提升。特斯拉的Dojo計(jì)算能力將在2024年實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)展，為大規(guī)模端到端智能駕駛模型提供支持，從而加速其自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的全面升級(jí)。

2.2 數(shù)據(jù)競(jìng)賽與閉環(huán)優(yōu)化：未來(lái)的核心競(jìng)爭(zhēng)力

數(shù)據(jù)是智能駕駛系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵。特斯拉通過(guò)龐大的車隊(duì)積累和仿真模擬，構(gòu)建了行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)閉環(huán)體系，為其智能駕駛系統(tǒng)提供了源源不斷的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。在自動(dòng)駕駛的未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中，數(shù)據(jù)閉環(huán)的建設(shè)將成為車企的重要競(jìng)爭(zhēng)力之一。特斯拉的閉環(huán)數(shù)據(jù)體系不僅包含實(shí)際路況數(shù)據(jù)，還涵蓋了影子模式挖掘的長(zhǎng)尾場(chǎng)景、仿真模擬的數(shù)據(jù)補(bǔ)充和自動(dòng)標(biāo)注的高效處理。未來(lái)的數(shù)據(jù)競(jìng)賽將聚焦于如何更快地獲取和處理大量高質(zhì)量數(shù)據(jù)。特斯拉通過(guò)推出FSD V12進(jìn)一步提升了智能駕駛的滲透率，并以低價(jià)策略鼓勵(lì)用戶生成更多駕駛數(shù)據(jù)。此外，特斯拉還通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)積分等手段激勵(lì)用戶在不同駕駛場(chǎng)景中使用智能駕駛功能，從而為系統(tǒng)帶來(lái)更多的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。隨著特斯拉總FSD行駛里程在2024年預(yù)計(jì)突破17億英里，其數(shù)據(jù)閉環(huán)體系的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯，使其在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。

2.3 任務(wù)導(dǎo)向與分步端到端：智能駕駛的未來(lái)路徑

隨著智能駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，任務(wù)導(dǎo)向和分步端到端將成為未來(lái)智能駕駛發(fā)展的重要趨勢(shì)。在大模型的支撐下，智能駕駛系統(tǒng)能夠根據(jù)特定任務(wù)定向優(yōu)化系統(tǒng)性能，從而滿足不同駕駛場(chǎng)景的需求。特斯拉在2023年推出的端到端智能駕駛?cè)蝿?wù)分步模塊，將其智能駕駛功能細(xì)化到停車、泊車和路徑規(guī)劃等不同任務(wù)中，并通過(guò)分步迭代的方式持續(xù)優(yōu)化。

智能駕駛端到端設(shè)計(jì)理念

例如，在智能泊車場(chǎng)景中，特斯拉基于端到端大模型，通過(guò)統(tǒng)一的感知、決策和控制體系，將泊車過(guò)程中的感知、路徑規(guī)劃和停車控制多合一，實(shí)現(xiàn)對(duì)車位的精準(zhǔn)定位和自動(dòng)泊車操作。小米在其代客泊車場(chǎng)景中也采用了類似的端到端模型，這一模式通過(guò)大規(guī)模學(xué)習(xí)和推演，不斷提升泊車準(zhǔn)確度和操作流暢性。通過(guò)任務(wù)導(dǎo)向的細(xì)分，特斯拉不僅可以進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)，還能夠在不同場(chǎng)景下提供更高效的解決方案。

特斯拉視角的市場(chǎng)應(yīng)用與未來(lái)戰(zhàn)略

3.1 智能駕駛的市場(chǎng)化挑戰(zhàn)：法規(guī)與成本

盡管特斯拉在智能駕駛技術(shù)上取得了顯著進(jìn)展，但在實(shí)際市場(chǎng)推廣中依然面臨法規(guī)和成本的多重挑戰(zhàn)。首先，智能駕駛的廣泛應(yīng)用要求法律體系的配套完善。目前各國(guó)在智能駕駛的安全標(biāo)準(zhǔn)、事故歸責(zé)、數(shù)據(jù)隱私等方面尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，特斯拉在全球范圍內(nèi)的推廣因此受到限制。尤其在中國(guó)市場(chǎng)，特斯拉需要滿足數(shù)據(jù)合規(guī)和本地化要求，為此投入了大量資源以確保FSD系統(tǒng)的順利落地。此外，智能駕駛系統(tǒng)的高成本也是制約市場(chǎng)化推廣的一個(gè)因素。特斯拉通過(guò)FSD芯片自研降低了硬件成本，但系統(tǒng)的整體成本仍然較高。特斯拉采用了“訂閱+買斷”相結(jié)合的模式，使得更多消費(fèi)者能夠以較低的成本體驗(yàn)到智能駕駛功能。通過(guò)逐步降低FSD的訂閱和買斷價(jià)格，特斯拉有效提升了市場(chǎng)滲透率。隨著硬件成本的進(jìn)一步下降，特斯拉的智能駕駛系統(tǒng)將逐步擴(kuò)展到更多的車型中，推動(dòng)智能駕駛的普及。

3.2 技術(shù)展望：從軟件定義汽車到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)汽車

隨著智能駕駛系統(tǒng)的日益成熟，汽車正從傳統(tǒng)的硬件產(chǎn)品轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能產(chǎn)品。特斯拉的智能駕駛系統(tǒng)以數(shù)據(jù)為核心，以自研計(jì)算平臺(tái)Dojo為支撐，使其具備了高效的數(shù)據(jù)閉環(huán)迭代能力。未來(lái)，智能駕駛技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步加速汽車從“軟件定義”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)變。特斯拉通過(guò)大規(guī)模的數(shù)據(jù)積累和自主研發(fā)，正在推動(dòng)這一變革，并已率先進(jìn)入智能駕駛的深水區(qū)。在這一趨勢(shì)下，數(shù)據(jù)隱私和安全將成為未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。特斯拉在實(shí)現(xiàn)智能駕駛系統(tǒng)的全球擴(kuò)展過(guò)程中，需要在保證數(shù)據(jù)合規(guī)和隱私保護(hù)的前提下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和跨境傳輸。為此，特斯拉不斷加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全措施，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)監(jiān)管環(huán)境。未來(lái)隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)汽車的普及，如何在合規(guī)的前提下高效利用數(shù)據(jù)將成為每個(gè)車企面臨的共同挑戰(zhàn)。

結(jié)論

特斯拉智能駕駛系統(tǒng)的發(fā)展路徑顯示了自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心趨勢(shì)，即從模塊化走向端到端，從規(guī)則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)對(duì)算法、數(shù)據(jù)和硬件的綜合布局，特斯拉在智能駕駛領(lǐng)域取得了顯著突破。未來(lái)，隨著智能駕駛技術(shù)的進(jìn)一步成熟和數(shù)據(jù)閉環(huán)的完善，智能駕駛的普及將成為大勢(shì)所趨。然而，法規(guī)的完善、成本的下降和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)將是智能駕駛廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。特斯拉在智能駕駛上的成功經(jīng)驗(yàn)為行業(yè)提供了寶貴的參考。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)駕駛市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)體系和高效計(jì)算平臺(tái)將成為車企在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中的重要武器。在未來(lái)的智能駕駛市場(chǎng)中，特斯拉的技術(shù)創(chuàng)新和戰(zhàn)略布局將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展方向。

審核編輯 黃宇