[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的“算力”是指車載計(jì)算平臺(tái)中用于執(zhí)行感知、決策、規(guī)劃和控制等算法的硬件性能指標(biāo)。之前給大家分享了算力的概念及作用，從概念上看，算力越強(qiáng)大，就意味著系統(tǒng)能夠處理更多的數(shù)據(jù)、更復(fù)雜的模型，并能在更短的時(shí)間內(nèi)作出精準(zhǔn)決策。那是否就代表著算力越高的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)就越好？

自動(dòng)駕駛依賴于攝像頭、激光雷達(dá)（LiDAR）、毫米波雷達(dá)等多傳感器融合以獲取車輛周圍環(huán)境的高精度信息。傳感器產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)量極其龐大，高分辨率攝像頭每秒就可能輸出數(shù)十幀、LiDAR每秒采集上百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)云。如果沒(méi)有足夠的算力，數(shù)據(jù)便難以及時(shí)完成預(yù)處理與特征提取，導(dǎo)致感知模型的幀率下降、延遲增加，進(jìn)而影響安全性。強(qiáng)大的算力可以支持更高分辨率、更大模型規(guī)模和更先進(jìn)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而在復(fù)雜場(chǎng)景中保持準(zhǔn)確的障礙物檢測(cè)與追蹤能力。但是，過(guò)度堆砌算力也會(huì)帶來(lái)邊際效用遞減的問(wèn)題，那就是在某一算力門檻之上，即便繼續(xù)提升，也只能換來(lái)有限的性能增益。

在決策與規(guī)劃環(huán)節(jié)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要根據(jù)感知結(jié)果進(jìn)行如車道保持、超車、避障等行為決策，并生成平滑且安全的軌跡。決策算法的復(fù)雜度與所需計(jì)算資源呈正相關(guān)。更高的算力能夠讓規(guī)劃算法采用全局優(yōu)化、模型預(yù)測(cè)控制（MPC）或強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法考慮更多的交通參與者和更細(xì)致的路徑優(yōu)化。然而，決策模塊同樣對(duì)實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求，通常需要在毫秒級(jí)完成一次規(guī)劃。此時(shí)，過(guò)度追求全局最優(yōu)解可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反而不如實(shí)時(shí)性更高但近似求解的方法安全可靠。因此，在規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要在“計(jì)算精度”與“響應(yīng)速度”之間尋求平衡，恰當(dāng)?shù)乃懔﹂T檻比無(wú)限制提升更為重要。

算力的提升往往也伴隨著更高的功耗與熱量輸出。在車載環(huán)境中，功耗和散熱能力直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。汽車電子系統(tǒng)對(duì)散熱設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的空間限制，風(fēng)道布局和被動(dòng)散熱器的體積也受到整車工業(yè)設(shè)計(jì)的制約。倘若一味追求峰值算力，可能導(dǎo)致電子控制單元（ECU）過(guò)熱或引發(fā)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。此外，過(guò)多的電能消耗還會(huì)加劇電動(dòng)車的續(xù)航焦慮。能源管理系統(tǒng)必須為高算力平臺(tái)預(yù)留足夠的功率預(yù)算，也會(huì)影響整車的電源分配與架構(gòu)。因此，算力提升需與能效比（即每瓦性能）同步提升，否則無(wú)法在車規(guī)級(jí)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

高性能計(jì)算平臺(tái)的芯片與散熱組件價(jià)格昂貴，尤其是在低批量生產(chǎn)或高品質(zhì)可靠性驗(yàn)證方面花費(fèi)巨大。自動(dòng)駕駛車輛對(duì)于車規(guī)級(jí)電子元件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格，其中包括對(duì)電磁兼容（EMC）、電氣強(qiáng)度、振動(dòng)與溫度循環(huán)測(cè)試等方面的全方位認(rèn)證。隨之增大的硬件投入會(huì)在整車成本中占據(jù)高比例，進(jìn)而影響商業(yè)化推廣的可行性。對(duì)于出行服務(wù)商或整車廠來(lái)說(shuō)，如何通過(guò)軟硬協(xié)同優(yōu)化、算法壓縮、模型剪枝等技術(shù)，以較低成本實(shí)現(xiàn)接近甚至達(dá)到高算力平臺(tái)的性能，才是實(shí)際落地的關(guān)鍵。

算力雖是硬件基礎(chǔ)，卻不是萬(wàn)能鑰匙。算法效率和軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣同樣決定了系統(tǒng)的綜合性能。一款精心優(yōu)化的感知或規(guī)劃算法，可能在中等算力平臺(tái)上就能流暢運(yùn)行；而一款未經(jīng)過(guò)代碼級(jí)優(yōu)化、頻繁調(diào)用分支預(yù)測(cè)和內(nèi)存跳轉(zhuǎn)的算法，則可能在高端GPU上都難以達(dá)到實(shí)時(shí)要求。因此，在開(kāi)發(fā)時(shí)不應(yīng)一味地追求過(guò)高的算力，還應(yīng)深入底層驅(qū)動(dòng)、并行計(jì)算框架和調(diào)度策略，通過(guò)多線程、多進(jìn)程與硬件加速協(xié)同工作，將算力優(yōu)勢(shì)最大化釋放。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)往往采用域控制器或集中式計(jì)算平臺(tái)，將原本分散在各個(gè)部件中的ECU匯聚到統(tǒng)一的高性能計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)資源共享與跨域協(xié)同。這樣的集中式架構(gòu)能夠充分利用大規(guī)模并行計(jì)算單元，但對(duì)算力的需求也更為集中和穩(wěn)定。相反，分布式架構(gòu)雖然算力單元分散、可擴(kuò)展，但對(duì)通信帶寬、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯綑C(jī)制提出了更高要求。無(wú)論哪種架構(gòu)，都必須在硬件算力和車載網(wǎng)絡(luò)性能之間做到恰到好處的匹配。

功能安全（Functional Safety）是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的生命線，ISO 26262等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的冗余與可用性有明確規(guī)定。算力越強(qiáng)意味著更多的處理器單元和更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，也就越難以實(shí)現(xiàn)高可靠級(jí)別的雙重冗余或故障隔離。一旦硬件出現(xiàn)故障，系統(tǒng)需要能夠在短時(shí)間內(nèi)切換到備用算力，從而保證最基本的感知與控制功能不中斷。這就要求平臺(tái)設(shè)計(jì)者在追求算力的同時(shí)，必須充分考慮系統(tǒng)的可控性、可診斷性與故障恢復(fù)能力。

算力的提升為新興技術(shù)的應(yīng)用提供了土壤。隨著深度學(xué)習(xí)模型日益復(fù)雜，如Transformer架構(gòu)在時(shí)序預(yù)測(cè)和行為預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，或者基于Large Language Model（LLM）的自然語(yǔ)言交互，均需要強(qiáng)大的運(yùn)行時(shí)算力支持。此外，一些前沿技術(shù)如神經(jīng)形態(tài)芯片（Neuromorphic Chip）、可編程邏輯設(shè)備（FPGA）與專用加速器（ASIC），都在高算力平臺(tái)上獲得更多試驗(yàn)與驗(yàn)證機(jī)會(huì)。從這個(gè)角度看，算力的提升為自動(dòng)駕駛技術(shù)生態(tài)注入了更多創(chuàng)新可能。

但算力的邊際效用并非無(wú)限延伸。在系統(tǒng)上線前，整車廠與自動(dòng)駕駛服務(wù)商通常會(huì)設(shè)定一個(gè)“算力預(yù)算”，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)與性能測(cè)試。預(yù)算之外的算力提升反而可能成為過(guò)度設(shè)計(jì)，增加車輛成本和功耗，卻對(duì)用戶體驗(yàn)的提升微乎其微。更何況，在不同的駕駛場(chǎng)景下，對(duì)算力的需求也不盡相同，高速公路場(chǎng)景下車速快、環(huán)境相對(duì)可控，算力需求相對(duì)集中在多車道融合與高精度定位；城市復(fù)雜道路場(chǎng)景下，涉及行人、自行車等多種交通參與者，則需要更高的感知精度與決策復(fù)雜度，但完整覆蓋所有場(chǎng)景也非單純堆算力可解。

基于上述多維度分析，我們可以得出，算力固然是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能否穩(wěn)健運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，但并非越大越好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要從全局出發(fā)，在算法效率、系統(tǒng)架構(gòu)、能耗與成本、安全與可靠性等方面進(jìn)行綜合平衡。通過(guò)軟硬協(xié)同優(yōu)化、模型輕量化設(shè)計(jì)、功能分層與分布式架構(gòu)，以及合理的算力預(yù)算策略，才能讓算力優(yōu)勢(shì)與整車性能、成本效益和產(chǎn)品安全形成最佳協(xié)同，推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇