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近日，第十届国际智能网联汽车技术年会CICV 2023在京举办，地平线副总裁、智能驾驶产品线研发负责人吴中勤出席“自动驾驶商业化推进”主题峰会，并发表《用户驱动 以人为本：地平线助力汽车智能化变革新征程》主题演讲。
在演讲中，吴中勤分享了地平线在车载智能芯片和自动驾驶算法方案领域的最新实践。他表示，地平线智能计算架构BPU可通过软硬结合的极致优化实现“智能进化”，而新一代BPU纳什将是智能汽车时代的最优选择。
地平线副总裁、智能驾驶产品线研发负责人吴中勤出席CICV 2023
吴中勤还提到，当前的智能驾驶交付项目还没有达到高标准化，地平线坚持以终为始，软硬结合，并笃行开放共赢的理念，与合作伙伴携手驱动自动驾驶的持续演进。“智能是机器走向未来，并为人类提供更多帮助的必经之路。技术存在的意义，是让人更加伟大，从繁重、重复性的工作中解放出来，从事更有创新性的工作。”
新一代BPU纳什架构：智能汽车时代的最优选择
智能计算架构BPU（Brain Processing Unit）是地平线自动驾驶最核心的IP，聚焦最新的深度神经网络，可以兼容最新算法，并支持灵活、可编辑的各种加速器单元。针对自动驾驶工况，为了最大限度适配业务场景，地平线基于丰富的实践经验对BPU智能计算架构进行大量优化的同时，也充分满足功能安全需求。随着智能化的演进和深入，智能汽车对算力的需求也越来越大，对此，地平线还特别优化了计算密度和能量效率，从而实现更高算力、更低功率。
从BPU伯努利、BPU贝叶斯，到BPU纳什，BPU架构历经数次变迁，全面覆盖征程2、征程3、征程5三代车规芯片，以及下一代芯片。
作为智能计算架构，BPU具有“智能进化”的能力。吴中勤表示：“地平线的理念是通过算法、编译器、BPU架构设计三者相结合，在软硬协同极致优化的同时，经数据驱动实现自动化验证，持续寻找智能计算架构最优解，驱动智能进化‘加速度’”。
其中，编译器的智能进化，让计算更开放。地平线的编译器优化通过AI迭代，在确定算力、确定算法模型和网络结构的情况下，可以使算法效能再上一个台阶。最早的编译器基于规则实现，在转变为数据驱动后，使编译速度提升了10倍。如今，地平线的编译器又从数据驱动转变为强化学习，通过算法驱动BPU软硬件优化，大幅提升可编程性，进一步将模型推理性能提升了超过20%。
BPU架构的智能进化，让计算更高效。以BPU贝叶斯为例，其最大的特点是具有极大带宽，支持两级存储、近存计算、大并发数据桥以及脉动张量计算核。而在BPU纳什中，不仅增加了新一级Memory Cache，同时对Transformer各种算子以及各种变形计算也进行了紧耦合的计算设计，使芯片能够极大加速Transformer及相关计算。
地平线还提出了智能计算的新摩尔定律，即真实计算效能=理论峰值计算效能×计算资源的有效利用率×算法效率。吴中勤表示：“真实的计算效能是单位金钱获得的帧率，它又来自于计算效能和单位瓦特功耗，以及单位成本的比较。地平线还通过编译器的优化，将芯片利用率从业界普遍的20%~40%的水平提升到80%以上。此外，帧率也和算力、算法及数据紧密相关，想要打造智能计算的新摩尔定律，三者缺一不可，同时还要做好功耗和成本的平衡。”
对此，吴中勤总结认为，BPU纳什是智能汽车时代的最优选择，它打造了超异构计算核心增强算力的多样性，对前沿算法优化取得了最佳算法效率，能够支持各种各样Transformer，同时通过AI辅助设计大幅提升了可编程性。
BPU纳什实现了多项突破性核心技术，首先是首次使用了三级存储架构，极致优化了大参数下的带宽瓶颈，并做到核间高效协同；其次，还引入多脉动立体加速引擎，实现了灵活的引擎间数据流动，并做到高能耗和低带宽占用。
BPU纳什还支持紧耦合异构计算，使异构计算多个核心紧密地耦合在BPU单元上，高效加速不同类型数据处理；首次支持虚拟化操作，可以使用小切片的大算力单元，实现利用率最大化，透明式提升多任务并行处理能力；支持数据变换引擎，可灵活支持Transformer大量细小算子的操作。
BPU纳什还支持浮点向量加速单元，兼顾通用性和灵活性，对关键算子具有更好的精度需求；支持多向数据流动，对BPU之间以及多个SoC之间的数据流动进行了动态调度和灵活调优；实现了数据驱动的功耗优化，通过数据驱动的方式，针对神经网络数据动态范围特性，优化每款芯片的计算通路和能耗，可降低30%的功耗。
吴中勤表示：“一个时代有一个时代的计算架构。在个人电脑时代、智能手机时代，以及过去互联网蓬勃发展的云计算时代，CPU和GPU都起了重要作用。在智能机器人时代，因为对智能计算和计算架构的高需求，BPU会是智能机器人时代的制胜选择。”
以终为始，软硬结合，驱动自动驾驶持续演进
在活动上，吴中勤还分享了地平线在软硬结合和研发平台上的实践经验。他提到，“智能汽车的发展非常之快，如果地平线只做裸芯片，会给业界应用带来极大挑战。因此，地平线一直坚定软硬结合的理念，为最好的算法设计最先进的芯片，为最先进的芯片适配和优化最佳的算法。”
“自动驾驶可能是人类工业史上最有挑战的系统工程。”吴中勤表示，“在智能化交付过程中，地平线作为一个供应商，迄今为止尚未看到有哪个项目能够做到高度的标准化，无论是底软、中间件、操作系
统还是上层的感知、传感器以及各种工况条件，仍然没有收敛。我们相信为了达到更长远的目标，需要以终为始，软硬结合，驱动自动驾驶的持续演进。”
地平线在今年提出了基于BEV+Transformer的端到端的算法算法框架，并已经将这套架构的部分模块应用于征程5芯片，包括纯视觉BEV动静态环境感知，基于Transformer的道路关联关系识别，以及所有道路参与者的轨迹预测，这些最先进的技术都会即将达到量产状态。这样的技术和模型，需要更大规模的神经网络参数来支撑，预计未来参数规模将达到百万亿级别。为了满足不断创新的算法和模型规模，算力和带宽的需求也提高了至少1~2个数量级。
基于征程5芯片的BEV感知即将于今年量产，可以支持城区和高速上的智能驾驶，且性能业界领先。其中，单征程5平台可实现高速NOA，并支持部分城区特性；双征程5平台则支持城区NOA。此外，地平线通过感知实现实时道路元素的构建和拓扑关系的推导，可以通过感知直接输出目标轨迹和预测，性能显著超越非BEV的传统方案。
针对中国智能驾驶道路环境复杂等特点，地平线也带来了极致的用户体验。无论是复杂拓扑的无保护左转、无保护右转路径和时机选择、拥堵博弈匝道汇出，还是停车下客规划避让等等，基于征程5芯片的自研算法在应对这些场景时均有出色表现。
为应对海量数据处理和巨量模型训练需求，地平线构建了高效的基础设施，从算力规模，到4D标注效率，再到仿真测试里程，都将持续演进。地平线推出的艾迪开发云基础设施，利用端到端数据驱动算法，构建整个数据闭环，可以实现高效挖掘和量产经验的沉淀。
开放共赢，全维利他，打造草木繁荣的生态
当前，地平线构建了开放的生态型合作模式，不仅有底层芯片助力合作伙伴开发智能驾驶方案，同时还有开放的参考算法设计，以及软件中间件和研发平台，都可以赋能产业伙伴进行高效开发。吴中勤表示，“我们的目标是希望大家一起努力，把整个自动驾驶商业闭环真正的走通。”
目前，基于地平线芯片的量产车型已达50余款，前装定点车型超过120个，同时征程芯片的出货量也超过了300万。根据市场评估，地平线在L2+的NOA市场已占据49%的份额。
吴中勤强调，“地平线会基于整个芯片平台、工具链和基础操作系统等做好底层支撑，联合上下游合作伙伴，共创、共建、共享智能驾驶开放生态货架，全方位助力车企与Tier1的高效开发与集成落地，抢占市场先机，赢得商业成功。”
人工智能技术的发展将给汽车行业带来深远影响，从技术创新到产业分工都迎来了底层重构的新机遇。凭借对智能时代产业趋势和格局的深刻理解，地平线充分将“软硬结合”和“开放共赢”的理念贯穿于产品研发和生态构建的全链条，以数据驱动推动智能计算架构的智能进化，以生态货架模式满足车企的差异化需求，自下而上，打通智能汽车创新落地的最佳路径，合力迈向行业发展的新征程。
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