未來(lái)汽車：AI及工業(yè)元宇宙技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的創(chuàng)新

（文/程文智）NVIDIA舉辦的GTC大會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了第14個(gè)年頭，如今它已成為全球最重要的AI大會(huì)之一。在這場(chǎng)為期4天的活動(dòng)中，NVIDIA及其合作伙伴介紹了如何提供訓(xùn)練和部署尖端AI服務(wù)所需的各種技術(shù)，發(fā)布了一系列面向元宇宙、汽車、量子計(jì)算等領(lǐng)域的新進(jìn)展。

這包括NVIDIA托管在微軟Azure上的兩款云產(chǎn)品：NVIDIA Omniverse Cloud平臺(tái)即服務(wù)（Platform-as-a-service，簡(jiǎn)稱 PaaS）與 NVIDIA DGX Cloud AI 超級(jí)計(jì)算服務(wù)。企業(yè)能夠通過(guò)前者即時(shí)訪問(wèn)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、部署和管理工業(yè)元宇宙應(yīng)用所需的全棧環(huán)境，并通過(guò)后者即時(shí)訪問(wèn)基礎(chǔ)設(shè)施和軟件以訓(xùn)練用于生成式 AI 等開(kāi)創(chuàng)性應(yīng)用的高級(jí)模型。

以汽車行業(yè)為例，目前已經(jīng)有一些汽車制造商開(kāi)始利用NVIDIA Omniverse平臺(tái)和AI技術(shù)，來(lái)推動(dòng)其產(chǎn)品生命周期的數(shù)字化進(jìn)程，包括概念產(chǎn)出、風(fēng)格設(shè)定、外觀設(shè)計(jì)與工程制造、軟件開(kāi)發(fā)與電子元器件、智能工廠、自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)以及零售等各個(gè)階段。

AI與Omniverse幫助汽車制造商實(shí)現(xiàn)全工作流轉(zhuǎn)換

據(jù)NVIDIA介紹，客戶可以通過(guò)Omniverse Cloud連接并使用NVIDIA合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品。Omniverse Cloud 由NVIDIA OVX計(jì)算系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，可賦能企業(yè)開(kāi)發(fā)人員自定義平臺(tái)即服務(wù)中提供的基礎(chǔ)應(yīng)用：

• Omniverse USD Composer（原 Omniverse Create）：可用于組裝基于通用場(chǎng)景描述（USD）框架的應(yīng)用、整合工業(yè)虛擬世界、創(chuàng)建數(shù)字孿生。
• Omniverse USD-GDN Publisher：可將產(chǎn)品適配器等交互式 USD 應(yīng)用部署至 NVIDIA Graphics Delivery Network，以通過(guò)流式傳輸在任何地點(diǎn)的任何設(shè)備提供先進(jìn)的 3D 體驗(yàn)。
• NVIDIA Isaac Sim：可用于 AI 機(jī)器人訓(xùn)練和仿真。
• NVIDIA DRIVE Sim：可用于自動(dòng)駕駛汽車測(cè)試和驗(yàn)證。
• Omniverse Replicator：可生成 3D 合成數(shù)據(jù)，用于提升計(jì)算機(jī)視覺(jué) AI 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度和精度。

其實(shí)Omniverse Cloud 是基于寶馬集團(tuán)、吉利路特斯、捷豹路虎等早期 Omniverse Enterprise 客戶的成功經(jīng)驗(yàn)所構(gòu)建而成。因此寶馬集團(tuán)成為了首家采用Omniverse構(gòu)建全數(shù)字化智能工廠的汽車制造商，寶馬集團(tuán)董事會(huì)成員Milan Nedeljkovi?在GTC主題分享中展示了寶馬公司德布勒森電動(dòng)汽車工廠的虛擬規(guī)劃過(guò)程，他表示，因?yàn)閷汃R公司的工廠和工廠規(guī)劃人員遍布世界各地，規(guī)劃流程十分復(fù)雜，加上他們使用了眾多的軟件工具和流程來(lái)連接不同地區(qū)和時(shí)區(qū)的人員，而且數(shù)據(jù)會(huì)在各種系統(tǒng)和工具中單獨(dú)管理，此時(shí)，如果想要將許多工具、數(shù)據(jù)集和遍布全球的專家串聯(lián)起來(lái)，難度非常大。

而通過(guò)基于 USD的開(kāi)發(fā)平臺(tái) Omniverse，及開(kāi)發(fā)的自定義Omniverse應(yīng)用（例如一個(gè)名為 Factory Explorer 的新應(yīng)用），寶馬能夠連接來(lái)自 Siemens Process Simulate、Autodesk Revit、Bentley Systems MicroStation 等領(lǐng)先工業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和工程工具的現(xiàn)有軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，以及全球?qū)＜覉F(tuán)隊(duì)聯(lián)系在一起，使其處于統(tǒng)一視圖中。

“Omniverse是云原生，同時(shí)不限平臺(tái)，可讓團(tuán)隊(duì)隨時(shí)隨地在我們的虛擬工廠中開(kāi)展協(xié)作?！?Milan Nedeljkovi?在分享中表示。

除了寶馬集團(tuán)，吉利路特斯也正在利用Omniverse構(gòu)建工廠的數(shù)字孿生，以優(yōu)化制造流程；梅賽德斯-奔馳在其全球各地的工廠使用Omniverse來(lái)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和優(yōu)化其制造和裝配設(shè)施，該公司開(kāi)發(fā)了自身生產(chǎn)環(huán)境的全保真數(shù)字孿生，讓遍布全球各地的團(tuán)隊(duì)能夠以全新方式展開(kāi)實(shí)時(shí)協(xié)作，加速?zèng)Q策制定；捷豹路虎則使用Omniverse生成合成數(shù)據(jù)以訓(xùn)練AI模型，并基于真實(shí)駕駛場(chǎng)景來(lái)驗(yàn)證自動(dòng)駕駛感知和控制算法，此外，汽車制造商可將Omniverse 與其先進(jìn)的車輛動(dòng)力學(xué)模型、虛擬電子控制單元（ECU）以及虛擬汽車網(wǎng)絡(luò)和云基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合，以賦能其團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)軟件概念快速迭代。

AI與Omniverse加速自動(dòng)駕駛測(cè)試
NVIDIA DRIVE Sim平臺(tái)，這是一個(gè)基于Omniverse而構(gòu)建的物理精準(zhǔn)的仿真平臺(tái)，能夠運(yùn)行大規(guī)模、精確的多傳感器模擬，能快速、高效地進(jìn)行自動(dòng)駕駛汽車的大規(guī)模測(cè)試與驗(yàn)證。DRIVE Sim可以提供時(shí)間準(zhǔn)確的仿真，且支持整條開(kāi)發(fā)工具鏈，因此工程師可在該平臺(tái)運(yùn)行相關(guān)部件或整個(gè)系統(tǒng)的仿真。

工程師通過(guò)DRIVE Sim，可反復(fù)進(jìn)行常規(guī)駕駛場(chǎng)景的仿真，并實(shí)現(xiàn)一些在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行測(cè)試可能風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大的罕見(jiàn)和危險(xiǎn)情況的仿真。另外，DRIVE Sim中的神經(jīng)重建引擎（NRE）可以將真實(shí)世界的駕駛記錄帶入仿真中，生成可交互的仿真場(chǎng)景。

汽車制造商可以使用Omniverse平臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)虛擬的汽車模型，包括車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、輪胎等部件，借助硬件的閉環(huán)支持，可以在虛擬汽車內(nèi)評(píng)估在量產(chǎn)車上運(yùn)行的完整軟件堆棧。軟件工程師可以在實(shí)際汽車出現(xiàn)之前，與硬件工程師協(xié)同工作以完善設(shè)計(jì)。使用全HIL平臺(tái)來(lái)測(cè)試全封閉式的自動(dòng)駕駛軟件堆棧，能夠仿真車輛行駛過(guò)程中的主要參數(shù)。同時(shí)通過(guò)VR增強(qiáng)的車艙仿真，可以完成艙內(nèi)硬件閉環(huán)顯示。

設(shè)計(jì)師完成基本設(shè)計(jì)后，將拓展到DRIVE Sim，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的測(cè)試場(chǎng)景，仿真各種路況和天氣條件，從而測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車的性能和安全性。通過(guò)這種虛擬測(cè)試，制造商可以更加全面地了解自動(dòng)駕駛汽車的性能和安全性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

也就是說(shuō)，采用DRIVE Sim能在很大程度上加快自動(dòng)駕駛汽車開(kāi)發(fā)流程，降低成本，并解決現(xiàn)實(shí)世界測(cè)試中存在的數(shù)據(jù)采集和場(chǎng)景多樣性等問(wèn)題，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。未來(lái)，隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，DRIVE Sim平臺(tái)將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為汽車行業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng)新。

NVIDIA DRIVE為汽車行業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng)新
隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)成為汽車行業(yè)的一個(gè)熱門話題。自動(dòng)駕駛汽車可以提高駕駛的安全性和舒適性，減少交通事故和擁堵，為人們帶來(lái)更加便利的出行體驗(yàn)。而NVIDIA DRIVE平臺(tái)則是未來(lái)自動(dòng)駕駛汽車的核心技術(shù)之一，其強(qiáng)大的計(jì)算能力和完整的軟件套件使其得到了眾多汽車制造商的青睞。

據(jù)了解，目前NVIDIA DRIVE已經(jīng)與捷豹路虎、沃爾沃、奔馳、蔚來(lái)、智己等整車制造商達(dá)成了自動(dòng)化駕駛方面的合作。而且上汽飛凡、廣汽埃安、小鵬、德賽西威、智己、華人運(yùn)通、蔚來(lái)、百度Apollo等合作伙伴在近期的上海車展上展示了基于NVIDIA DRIVE打造的軟件定義汽車與智能出行解決方案。

此外，比亞迪也宣布了將會(huì)在其新一代王朝和海洋系列車型中搭載NVIDIA DRIVE Orin中央計(jì)算平臺(tái)；富士康將作為一級(jí)制造商，面向全球汽車市場(chǎng)生產(chǎn)基于NVIDIA DRIVE Orin的ECU。據(jù)悉，富士康生產(chǎn)的電動(dòng)汽車將采用DRIVE Orin ECU和DRIVE Hyperion傳感器架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的駕駛功能。

車規(guī)級(jí)NVIDIA DRIVE Orin系統(tǒng)級(jí)芯片可實(shí)現(xiàn)254TOPS的性能，用于處理自動(dòng)駕駛汽車中同時(shí)運(yùn)行的大量應(yīng)用和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，它達(dá)到了ISO 26262 ASIL-D等系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。

其實(shí)NVIDIA在去年秋季GTC大會(huì)上還推出了另一個(gè)算力更高的中央計(jì)算平臺(tái)NVIDIA DRIVE Thor，它是軟件定義汽車的計(jì)算堆棧，用于提供一個(gè)安全、可移動(dòng)的下一代自動(dòng)駕駛平臺(tái)。Thor是汽車計(jì)算性能的一個(gè)重大飛躍，與Orin相比，NVIDIA將Thor計(jì)算能力提升了8倍以上，達(dá)到了2000TOPS。

與Orin平臺(tái)一樣，NVIDIA DRIVE Thor平臺(tái)也通過(guò)了ASIL-D和ISO 26262安全認(rèn)證。如今，主動(dòng)安全、自動(dòng)停車、駕駛員監(jiān)控、攝像頭后視鏡、信息娛樂(lè)系統(tǒng)等都在單獨(dú)的處理器上運(yùn)行。將來(lái)，所有這些功能都將在一個(gè)中央處理器上運(yùn)行。

據(jù)悉，Thor可被配置為多種模式，可以將其2000TOPS和2000TFLOPS，全部用于自動(dòng)駕駛工作流，也可以將其配置為將一部分用于駕駛艙AI和信息娛樂(lè)，一部分用于輔助駕駛。Thor允許并發(fā)的、對(duì)時(shí)間敏感的多進(jìn)程無(wú)中斷運(yùn)行。

由于Thor支持FP8，動(dòng)態(tài)范圍比INT8寬得多，使其對(duì)訓(xùn)練后量化參數(shù)的依賴性更小。其架構(gòu)包括轉(zhuǎn)化器引擎（Transformer Engine），能在每層中智能管理和動(dòng)態(tài)選擇FB8位和16位計(jì)算，與前幾代相比AI推理速度快30倍。

其實(shí)，NVIDIA DRIVE平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)不僅在于其強(qiáng)大的計(jì)算能力，還在于其完整的軟件配套。NVIDIA DRIVE平臺(tái)可以支持多種傳感器和算法，包括激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、深度學(xué)習(xí)算法等，可以適應(yīng)不同的自動(dòng)駕駛場(chǎng)景和需求。此外，NVIDIA還在與全球各大汽車制造商和供應(yīng)商合作，共同推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展。

未來(lái)，NVIDIA還將繼續(xù)投入大量資源和精力，推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，為汽車行業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng)新。