Tesla рассказала подробности о своем компьютере и Autopilot 3.0

Вчера вечером состоялась большая презентация Tesla, на которой Илон Маск и его коллеги сообщили массу интересных подробностей о созданном ими бортовом компьютере для 3-й версии автопилота (Autopilot 3.0, который приходит на смену нынешнему Autopilot 2.5).

Как уже рассказывал Gadgets News, в качестве бортового компьютера в автомобилях Tesla использовались сначала EyeQ3 (процессор, разработанный израильской компании Mobileye, впоследствии приобретенной Intel), а затем Drive PX 2 (Nvidia). Потом в Tesla решили создать свой процессор, заточенный специально для нейросетей. Помимо прочего, он должен был отвечать двум требованиям: производительность не ниже 50 TOPS при энергопотреблении не выше 100 Вт.

С этой целью три года назад, в феврале 2016, в компанию был приглашен Пит Бэннон (Pete Bannon). До этого он проектировал мобильные процессоры в Apple, где в свою очередь начал работать с тех пор, как 2008 году та приобрела компанию P. A. Semi. Через полтора года, к августу 2017, процессор Tesla был спроектирован и успешно проявил себя в первых же испытаниях, проведенных в декабре того же года. После небольших доработок в июле 2018 процессор был запущен в массовое производство. С декабря 2018 он стал устанавливаться в автомобилях Tesla сотрудников компании, с марта текущего года — во всех выпускаемых автомобилях Model S и Model X, и наконец с начала апреля — в Model 3.

На экране снизу вы видите компьютер Tesla для Autopilot 3.0:

Два крупных чипа слева и справа Tesla называет компьютерами. Они идентичны, но работают независимо друг от друга, подобно двигателям реактивного самолета. Если отказал один (что, по словам Илона Маска, гораздо менее вероятно, чем потеря сознания водителем), автопилот будет работать на другом (очевидно, с вдвое меньшей производительностью). Каждый чип работает на отдельной операционной системе и взаимодействует только с половиной камер, радаров и ультразвуковых датчиков — но таким образом, чтобы они охватывали весь периметр обзора.

Кристалл процессора создан на базе 14-нм техпроцессора FinFET от компании Samsung, имеет площадь 260 мм² и содержит 6 млрд транзисторов (для сравнения, у 7-нм процессора Apple A12 площадь 87.7 мм² и 6.9 млрд транзисторов).

Кристалл процессора включает следующие компоненты:

• последовательный порт камер с пропускной способностью 2.5 млрд пикселей в секунду
• процессор обработки изображений (ISP) с пропускной способностью 1 млрд пикселей в секунду
• видеокодер H.265
• оперативная память LPDDR4 со 128-разрядным интерфейсом, скоростью 4266 Гбит/с и пропускной способностью до 68 Гб/с (объем памяти не сообщается)
• ЦПУ из 12 ядер ARM Cortex-A72, работающих с частотой 2.2 ГГц
• ГПУ, который при тактовой частоте 1 ГГц выдает производительность 600 гигафлопс (FP32?)
• НПУ со встроенной статической памятью с произвольным доступом (SRAM) объемом 32 Мб и производительностью 36 TOPS на тактовой частоте 2 ГГц. Таких НПУ на одном процессоре имеется два, соответственно общая производительность процессора составляет 72 TOPS, а всей системы — 144 TOPS.
• системы безопасности, в числе прочего обеспечивающие работу только кода, криптографически подписанного Tesla.

Предметом особой гордости Tesla является спроектированное в компании НПУ (нейропроцессор), обеспечивающее обработку 2.1 тыс кадров в секунду. НПУ выполняет 34,275 MOPS в операциях свертки, 576 MOPS в операциях обратной свертки, 123 MOPS в функциях активации и 13 MOPS в операциях субдискретизации.

Tesla сравнила свой новый компьютер с нынешней аппаратной платформой Autopilot 2.5. Как я уже говорил, в последнем используется Drive PX 2 (Nvidia), правда не в стандартной комплектации. Напомню, что Drive PX 2 выходил в двух версиях:

• AutoChauffeur: 2 SoC (ЦПУ+ГПУ) + 2 дискретных графических ускорителя, с энергопотреблением 250 Вт и обработкой 2.8 тыс кадров в секунду
• AutoCruise: 1 SoC (ЦПУ+ГПУ) с энергопотреблением 10 Вт.

Однако «вскрытие» показало (см. фото сверху), что для Autopilot 2.5 Tesla использует кастомную версию Drive PX 2, занявшую между двумя официальными промежуточное положение. Судя по сравнению на вчерашней конференции, её энергопотребление составляет 57 Вт — у нового компьютера для Autopilot 2.5 оно выросло на четверть, до 72 Вт. Стоимость компьютера Tesla на 20% ниже. По сравнению с Drive PX 2 AutoChauffeur (2.8 тыс к/с), скорость компьютера Tesla (2.3 тыс к/с) составляет 82%, а энергопотребление — меньше 30% (72 Вт vs 250 Вт).

Tesla сравнила свою разработку с еще одним предназначенным для автопилота компьютером Nvidia, Drive Xavier. Nvidia выпускала его в двух версиях: 30 TOPS / 30 Вт и 20 TOPS / 20 Вт. Для этого сравнения Tesla выбрала последний, приписав ему 21 TOPS.

Справедливости ради стоит упомянуть и Drive PX Pegasus (2017), позиционируемый Nvidia в качестве компьютера для автопилота 5-го уровня. Его производительность составляет и вовсе 320 TOPS, правда ценой энергопотребления в 500 Вт. Кстати, Nvidia уже успела отреагировать на вчерашнее сравнение компьютера Tesla с собственными, и апеллировала она при этом как раз к Pegasus. А заодно напомнила, что на подходе её новый компьютер для беспилотных автомобилей, двухпроцессорный Orin.

	Кастомный Drive PX 2 (Autopilot 2.5)	Drive PX/AGX Xavier	Drive PX/AGX Pegasus	Tesla (Autopilot 3.0)
Производительность	110 к/с	20 TOPS	320 TOPS	144 TOPS 2300 к/с
Энергопотребление	57 Вт	20 Вт	500 Вт	72 Вт

Илон Маск объявил, что созданный в Tesla процессор является лучшим в мире (при том, что был разработан всего за три года компанией, выпускающей автомобили) и предназначен для полного автопилота. От последнего, по его словам, автомобили Tesla отделяет лишь программное обеспечение, которое достигнет 100% автопилота где-то во 2 кв 2020 и к концу того же года, как он надеется, будет одобрено регуляторами.

Отвечая на вопросы журналистов, Илон Маск коснулся и вопроса о лидарах, которые, как известно, Tesla в свои автомобили не ставит (в отличие от большинства других производителей). «Лидары — бессмысленная затея. Каждый, кто полагается на лидары — обречен. Обречен! Дорогие сенсоры, которые не нужны. Этот как иметь кучу дорогих аппендиксов… Вот увидите!«, заявил глава Tesla. Аналогичной оценки удостоились и HD Maps — использование беспилотным автомобилем предварительно построенной подробной трехмерной карты местности, по которой он ездит.

Маск также вскользь упомянул, что в Tesla уже проектируют 2-е поколение автомобильного компьютера, который будет по меньше мере в три раза «лучше» и выйдет примерно через два года.

Вторая часть презентации была посвящена программному обеспечению, и поэтому на ней выступил руководитель соответствующих разработок Андрей Карпатый, летом 2017 года сменивший на этой должности Криса Лэттнера. После вводной лекции о том как работают нейронные сети, он рассказал об огромном преимуществе реального опыта, накапливаемого сотнями тысяч (по словам Маска, их 425 тысяч) автомобилей Tesla, уже наездивших на автопилоте свыше 112 млн км. Этот опыт используется в том числе и избирательно, когда разработчики обнаруживают какую-нибудь нестандартную ситуацию — например, закрепленный на автомобиле велосипед. Чтобы обучить автопилот распознавать их как одно целое, среди видео, записанного камерами сотен тысяч автомобилей Tesla, автоматически отыскиваются соответствующие кадры, после чего автопилот обучается правильно воспринимать эту нестандартную ситуацию. Аналогичным образом автопилот обучается предсказывать, что тот автомобиль спереди справа сейчас начнет выезжать на нашу полосу (очевидно это происходит в случаях, когда на своей полосе он догоняет другие автомобили). Или что дорога за углом будет проходить по такой-то траектории (и значит надо начинать поворот руля).

Илон Маск сделал также заявления относительно планов на будущее:

• До конца текущего года выпуск Model S/X/3 будет доведен до 10 тыс в неделю. В более долгосрочной перспективе, через 5-6 лет, он рассчитывает увеличить выпуск примерно в 10 раз — подобно тому, как это произошло за последние пять лет.
• В следующем году будут запущены роботакси.

На последних следует остановится подробнее. Речь идет о такси, полностью управляемых автопилотом, без таксиста-водителя. Как уже рассказывал Gadgets News, аналогичные планы на конец 2018 строила принадлежащая Google компания Waymo, однако в результате автопилот в автомобиле страхует живой водитель за рулем. И это при том, что по оценкам некоторых людей, тестировавших нынешний Autopilot 2.5, по возможностям автопилота Tesla отстает от Waymo на несколько лет.

Так что главная интрига заключается в том, кто прав: многочисленные скептики или неисправимый оптимист Илон Маск. В ходе вчерашней презентации он неоднократно употребил термин «полный автопилот», обещал, что он не будет привязан к конкретным геозонам, и даже пояснил, что с помощью автопилота можно будет совершить поездку, проспав всю дорогу. И все это Маск уверенно обещает до конца следующего года. А не позднее чем через два года обещает выпуск версий автомобилей Tesla и вовсе без руля.

С одной стороны, Илон Маск славится своими чрезмерно оптимистичными прогнозами и нарушением обещанного графика. В том числе в вопросе автопилота — еще в декабре 2015 он высказал предположение, что полный автопилот появится примерно через два года (т.е. не позднее 2018). Любопытно, что за 15 месяцев до этого Маск называл сроки, совпадающие с его нынешним прогнозом — 5-6 лет (т.е. в 2019-2020). Не прибавляет оптимизма и недавнее заявление главы Ford, что в компании переоценили скорость разработки беспилотных автомобилей, и что область применения первых таких моделей в 2021 году будет ограниченной.

А с другой стороны, мы имеем дело с чрезвычайно одаренным инженером и предпринимателем, который со своей талантливой командой создал первый по-настоящему массовый электромобиль и первую частную космическую компанию, успешно соперничающую с такими гигантами как Boeing, Lockheed Martin и российская аэрокосмическая индустрия. В качестве руководителя Tesla, Илон Маск в курсе всех достижений компании на поприще создания беспилотного автомобиля. К тому же речь идет об уникальной компании, сосредоточившей в своих руках сразу несколько направлений: производство автомобилей (включая двигатели с батареями), проектирование компьютера и программного обеспечения для автопилота, постоянный сбор огромного количества информации для его обучения.

В этом смысле апеллирование к скромным возможностям и даже ошибкам Autopilot 2.5 не вполне корректно. Релиз Autopilot 3.0, распознающего светофор и дорожные знаки, состоится в этом году, однако выполнение этих функций Tesla продемонстрировала еще осенью 2016. Причем на вопрос «Кто будет нести ответственность за ДТП, совершенное по вине автопилота — владелец автомобиля или Tesla?», Маск ответил, что Tesla.

Впрочем, нельзя исключать и того, что Маск делает такие громкие обещания для того, чтобы максимально мобилизовать свою команду на достижение этой сверхзадачи в максимально короткие сроки — и ради этого готов рискнуть своей репутацией. Также он возможно рассчитывает на то, что задержку обещанного к концу 2019 автопилота можно будет списать на проволочки с регуляторами.

Роботакси очень интересны и как новая сфера бизнеса, в которую возможно собирается вступить Tesla. Как известно, её автомобили можно не только покупать, но и брать в лизинг (аренду) — причем недавно компания объявила, что в отношении Model 3 он не дает права выкупа. Это значит, что получая в свое распоряжение поддержанные автомобили, ранее побывавшие в лизинге, Tesla сможет пополнять ими флотилию беспилотных такси, заявив о себе как крупном провайдере услуг такси и конкуренте таких компаний как Uber.

Напоследок — статистика от Илона Маска. Полная стоимость владения автомобилем на ДВС в США составляет $0.385 на километр. Средняя стоимость райдшеринга (совместного использования автомобиля через поиск попутчиков) составляет $2-3. А стоимость пользования роботакси, вместе с накладными расходами, Маск оценивает в $0.18, причем в будущем она будет снижаться. Валовая прибыль от одного роботакси составит около $30 тыс в год, а срок его эксплуатации — 11 лет. Кстати заявленный ресурс Model 3 — 1.6 млн км. Его нынешняя батарея рассчитана на 480-800 тыс км, но в следующем году Маск рассчитывает приступить к выпуску батареи, ресурс которой составит 1.6 млн км, как у всего автомобиля.

Если привести этот денежный поток к текущей стоимости, то стоимость роботакси составит $200 тыс (что вероятно подразумевает получение прибыли при покупке роботакси ниже этой стоимости). Очевидно эти выкладки глава Tesla привел для того, чтобы предложить роботакси в качестве объекта инвестиций.

Маск также заявил, что к середине 2020 года по дорогам будет ездить миллион автомобилей Tesla с полным автопилотом, и добавил, что к тому времени будет свыше миллиона роботакси. Здесь этот термин употреблен им не вполне корректно, поскольку получается, что все автомобили Tesla будут «таксовать». Что касается миллиона автомобилей, то с учетом 425 тысяч экземпляров на сегодня, компании для этого придется наладить выпуск 10 тысяч штук в неделю не позднее середины этого года.

Ну и в заключение — свежая демонстрация 3-й версии автопилота Tesla: