智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)和驗(yàn)證需要大量道路測(cè)試，而傳統(tǒng)的道路和場(chǎng)地測(cè)試周期長、成本高、場(chǎng)景單調(diào)、安全無法保障，只靠傳統(tǒng)場(chǎng)地測(cè)試已無法驗(yàn)證其可靠性。以物理建模、環(huán)境模擬與數(shù)值求解等為核心的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)已成為開發(fā)和測(cè)試智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)與產(chǎn)品的重要方法。

在近日舉辦的2021世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)“未來汽車開發(fā)者大會(huì)”上，華為智能汽車解決方案BU(以下簡稱“華為”)與北京賽目科技有限公司(以下簡稱“賽目科技”)，正式對(duì)外發(fā)布了聯(lián)合開發(fā)的自動(dòng)駕駛功能云平臺(tái)。

事實(shí)上，除了上述兩家公司，Waymo、騰訊、百度也一直將云仿真平臺(tái)視為自己在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的核心能力。不止于此，以AutoX、文遠(yuǎn)知行、Pony.ai、希迪智駕等為代表的幾乎所有的自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司也都根據(jù)各自的需求，自主研發(fā)模擬仿真環(huán)境。

仿真測(cè)試領(lǐng)域吸引著自動(dòng)駕駛玩家爭相加碼，這場(chǎng)競爭的看點(diǎn)在哪?巨頭們到底用怎樣的打法完成市場(chǎng)割據(jù)?

市場(chǎng)空間巨大

自動(dòng)駕駛測(cè)試是一個(gè)漫長且成本巨大的工作。根據(jù)美國蘭德公司的研究，自動(dòng)駕駛算法想要達(dá)到人類駕駛員水平至少需要累計(jì)177億公里的駕駛數(shù)據(jù)來完善算法。如果配置一支100輛自動(dòng)駕駛測(cè)試車的車隊(duì)，每天24小時(shí)不停歇路測(cè)，平均時(shí)速25英里(40公里)/小時(shí)來計(jì)算，需要500多年的時(shí)間才能完成目標(biāo)里程，期間所耗費(fèi)的時(shí)間和成本是難以承受的。

與此同時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車在實(shí)際道路行駛過程遇到的極端交通條件和危險(xiǎn)場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)困難，可遇不可求，且安全問題也是一大困擾。根據(jù)美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，汽車平均行駛43.6 萬英里(70 萬公里)才會(huì)發(fā)生一起事故，平均行駛1億英里(1.6億公里)死亡大約1人。

為了解決自動(dòng)駕駛道路測(cè)試的瓶頸，虛擬仿真技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用，將現(xiàn)實(shí)的交通環(huán)境和物理規(guī)則、運(yùn)轉(zhuǎn)邏輯復(fù)制到虛擬世界中，支持自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試，可以極大地提升測(cè)試效率，降低測(cè)試成本。

根據(jù)《中國自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)研究報(bào)告(2019)》的預(yù)測(cè)，未來5年仿真軟件與測(cè)試的國際市場(chǎng)總規(guī)?？稍诎賰|美元左右。不久前，《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》也明確提到要構(gòu)建“包括突破復(fù)雜環(huán)境感知、重點(diǎn)支持研發(fā)虛擬仿真、軟硬件結(jié)合仿真、實(shí)車道路測(cè)試等技術(shù)和驗(yàn)證工具，以及多層次測(cè)試評(píng)價(jià)系統(tǒng)、開展特定區(qū)域智能汽車測(cè)試運(yùn)行及示范應(yīng)用、驗(yàn)證車輛環(huán)境感知準(zhǔn)確率等工作內(nèi)容”的任務(wù)。

市場(chǎng)空間大，加之政策扶持，使得虛擬仿真測(cè)試成為自動(dòng)駕駛算法測(cè)試的行業(yè)通用手段。

科技巨頭爭相搶灘

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)逐漸向高級(jí)別發(fā)展，越來越多的核心功能模塊、人機(jī)交互模式及安全機(jī)制將會(huì)加入其中，隨之產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和計(jì)算量也會(huì)成倍提升。這也對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的測(cè)試驗(yàn)證能力提出了更高要求。

“傳統(tǒng)的仿真測(cè)試一般是單機(jī)仿真測(cè)試，但高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用，需要進(jìn)行龐大數(shù)量測(cè)試場(chǎng)景的仿真測(cè)試。海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，運(yùn)算及處理已經(jīng)成為擺在自動(dòng)駕駛研發(fā)道路上一道障礙，而云平臺(tái)的分布式架構(gòu)、加速計(jì)算能力以及高數(shù)據(jù)算力的特性，可以很好地解決這一問題，進(jìn)而能夠極大地提升系統(tǒng)研發(fā)和驗(yàn)證測(cè)試效率。因此，云仿真平臺(tái)必將是未來自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也會(huì)是企業(yè)開展自動(dòng)駕駛開發(fā)的核心技術(shù)壁壘之一。”相關(guān)人士對(duì)記者表示。

《中國自動(dòng)駕駛仿真技術(shù)藍(lán)皮書2020》指出，自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試平臺(tái)必須要具備幾種核心能力：真實(shí)還原測(cè)試場(chǎng)景的能力、高效利用路采數(shù)據(jù)生成仿真場(chǎng)景的能力、云端大規(guī)模并行加速的能力，使得仿真測(cè)試滿足自動(dòng)駕駛?cè)珬Ｋ惴ǖ拈]環(huán)。

為此，科技企業(yè)優(yōu)先布局，利用其在軟件以及人工智能方面的優(yōu)勢(shì)，自主研發(fā)虛擬仿真平臺(tái)。

騰訊自動(dòng)駕駛虛擬仿真平臺(tái)TAD Sim在設(shè)計(jì)之初，就有別于傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，是為自動(dòng)駕駛測(cè)試驗(yàn)證而專門設(shè)計(jì)開發(fā)，內(nèi)置厘米級(jí)高精度地圖，構(gòu)建了包含動(dòng)態(tài)和靜態(tài)要素真值數(shù)字孿生系統(tǒng)，用千變?nèi)f化的場(chǎng)景進(jìn)行自動(dòng)駕駛算法完備性的測(cè)試。在新推出的2.0版本中，有超過1000種場(chǎng)景類型，還可以通過泛化，生成萬倍以上規(guī)模的豐富場(chǎng)景，基于騰訊云計(jì)算并行加速，TAD Sim 2.0具備每日1000萬公里以上的測(cè)試能力，自動(dòng)駕駛的車輛可大量部署，進(jìn)行7×24不間斷測(cè)試，通過MMO同步技術(shù)保證數(shù)據(jù)同步，滿足高并發(fā)的測(cè)試需求。

百度自主研發(fā)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的自動(dòng)駕駛仿真系統(tǒng)由百度研究院機(jī)器人與自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，它不僅能大大降低仿真系統(tǒng)的測(cè)試成本，還在真實(shí)性和擴(kuò)展性方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

阿里達(dá)摩院對(duì)外發(fā)布了全球首個(gè)自動(dòng)駕駛“混合式仿真測(cè)試平臺(tái)”，該平臺(tái)采用虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的仿真技術(shù)，引進(jìn)真實(shí)路測(cè)場(chǎng)景和云端訓(xùn)練師。該平臺(tái)可以任意增加極端路測(cè)場(chǎng)景變量。在實(shí)際路測(cè)中，復(fù)現(xiàn)一次極端場(chǎng)景的接管可能需要1個(gè)月的時(shí)間，阿里混合式仿真測(cè)試平臺(tái)可在30秒內(nèi)模擬一次極端場(chǎng)景。每日虛擬測(cè)試?yán)锍炭沙^800萬公里，提升自動(dòng)駕駛AI模型訓(xùn)練效率。

華為的自動(dòng)駕駛云服務(wù)Octopus形為八爪魚，服務(wù)覆蓋自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)、模型、訓(xùn)練、仿真、標(biāo)注等全生命周期業(yè)務(wù)，向開發(fā)者提供包括數(shù)據(jù)服務(wù)、訓(xùn)練服務(wù)、仿真服務(wù)在內(nèi)的三大服務(wù)。在仿真訓(xùn)練服務(wù)方面，華為自動(dòng)駕駛云服務(wù)平臺(tái)內(nèi)置超過1萬個(gè)仿真場(chǎng)景，覆蓋智能駕駛、主動(dòng)安全、危險(xiǎn)場(chǎng)景等六大場(chǎng)景，并且支持將路測(cè)數(shù)據(jù)場(chǎng)景轉(zhuǎn)換為仿真場(chǎng)景，每日虛擬測(cè)試?yán)锍炭沙^500萬公里。

最新發(fā)布的自動(dòng)駕駛功能云平臺(tái)是華為和賽目科技共同打造的國內(nèi)首個(gè)自主可控的自動(dòng)駕駛功能云平臺(tái)，打通工具模塊與場(chǎng)景數(shù)據(jù)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)通過預(yù)期功能安全分析，自動(dòng)生成預(yù)期功能安全測(cè)試場(chǎng)景庫，進(jìn)行自動(dòng)化仿真測(cè)試并生成殘余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告的測(cè)試驗(yàn)證閉環(huán)。滿足自動(dòng)駕駛算法驗(yàn)證對(duì)海量場(chǎng)景的要求，高效構(gòu)建特殊場(chǎng)景和危險(xiǎn)場(chǎng)景，加速解決長尾問題，提升自動(dòng)駕駛算法的魯棒性。

AutoX的大規(guī)模仿真大數(shù)據(jù)云平臺(tái)可保持7×24小時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)每天車隊(duì)在真實(shí)世界里積累的海量測(cè)試運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加工和壓縮、質(zhì)量監(jiān)督、自動(dòng)標(biāo)注、結(jié)構(gòu)化測(cè)試。在挖掘出RoboTaxi路采的高價(jià)值數(shù)據(jù)點(diǎn)后，大數(shù)據(jù)云平臺(tái)會(huì)以1000倍量級(jí)對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)大增強(qiáng)，帶來更大量級(jí)、更高難度的虛實(shí)混合仿真數(shù)據(jù)。為了能以最低成本支持系統(tǒng)高速迭代快速升級(jí)，AutoX還打造了可拓展、可衡量的分布式仿真平臺(tái)，支持大規(guī)模手工和自動(dòng)場(chǎng)景的產(chǎn)生。通過構(gòu)建大規(guī)模場(chǎng)景庫、周邊工具鏈及評(píng)估器，實(shí)現(xiàn)完全確定性仿真，確保場(chǎng)景可100%多次重復(fù)再現(xiàn)。

文遠(yuǎn)知行仿真系統(tǒng)積累了多達(dá)48萬個(gè)場(chǎng)景數(shù)據(jù)、超過2億的三維物體標(biāo)注數(shù)據(jù)，云端模擬平臺(tái)可每天運(yùn)行百萬公里的測(cè)試?yán)锍獭?/p>

應(yīng)用尚存在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)層面難題

國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心總經(jīng)理原誠寅在“2021世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)——補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈與轉(zhuǎn)型升級(jí)”主題峰會(huì)上談到，雖然國內(nèi)建設(shè)了很多測(cè)試示范區(qū)，但如何才能更高效地利用虛擬仿真測(cè)試平臺(tái)去替代道路測(cè)試，究竟需要測(cè)試多少里程才能上路?仍然是行業(yè)存在的難題。

他指出，目前國內(nèi)的虛擬仿真測(cè)試平臺(tái)還存在三個(gè)弊端：第一，無法覆蓋所有的場(chǎng)景，這使仿真測(cè)試的結(jié)果不足以替代真實(shí)的道路情況。第二，無法實(shí)現(xiàn)所有模塊的仿真測(cè)試功能，仍然需要多個(gè)仿真軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。第三，仿真環(huán)境缺乏物理現(xiàn)實(shí)的真實(shí)性和豐富性，并且訓(xùn)練效果有限，可擴(kuò)展性差。

此外，原誠寅提到，傳感器模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型以及道路環(huán)境模型的準(zhǔn)確性都會(huì)影響到仿真測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此提高仿真測(cè)試結(jié)果的可信度也是當(dāng)前的一大挑戰(zhàn)。

除了技術(shù)本身的難題外，仿真測(cè)試軟件的評(píng)價(jià)體系尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，“不同企業(yè)采用的仿真軟件系統(tǒng)架構(gòu)和場(chǎng)景庫構(gòu)建方法不盡相同，導(dǎo)致很難建立統(tǒng)一規(guī)范的仿真測(cè)試評(píng)價(jià)體系。”中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長公維潔在上述會(huì)議中談到。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，以及國家的大力扶持，虛擬仿真測(cè)試有望得到快速推進(jìn)。目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的仿真測(cè)試占到99.9%，已經(jīng)是全球行業(yè)的共識(shí)，越來越多的企業(yè)關(guān)注仿真測(cè)試，包括技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)的發(fā)展等，明年中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心也會(huì)發(fā)布關(guān)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的場(chǎng)景庫和仿真平臺(tái)，希望能助力行業(yè)發(fā)展，共同把平臺(tái)搭好。(記者 李亞楠)