自动驾驶，催生百亿美元“仿真赛道”

图片来自《特定授权》，预计到2023年，自动驾驶模拟软件的市场规模将超过100亿美元。传统上，模拟主要用于回放汽车在现实世界中收集的传感器数据，并验证汽车的自动驾驶软件是否能够妥善处理困难的情况。例如，测试车辆的摄像头可能会记录行人在夜间过马路的视频。软件开发人员可以在每次更新自动驾驶软件时使用这个视频来验证软件仍然正确地检测行人。但是这对于大规模生产来说是不够的。在过去的两年里，许多公司已经开始为R&D和自动驾驶测试建立自己的模拟平台，但它们确实消耗了大量的能源和资源。对于开发自动驾驶汽车的公司来说，模拟测试工具是无价的资产。这些工具用于验证系统的可扩展性和安全性(特别是对于无法真实模拟的边缘场景)，也用于训练机器学习算法。但并不是每个公司都有资源从头开始构建自己的软件模拟器。这就是为什么一位前谷歌产品经理成立了一家名为Applied Intuition的公司，该公司为自动驾驶开发、测试和部署提供基本的模拟工具。成功上市两年后，该公司正准备用新资本扩张。该公司总部位于硅谷，在底特律、东京和慕尼黑设有办事处。应用直觉宣布刚刚完成4000万美元的B轮融资，总融资额超过5000万美元。新的投资将使该公司加速其在国际市场的扩张。与一些传统的模拟平台不同，Applied Intuition的集成开发环境使用户能够模拟其技术堆栈的每个组件。这与一些公司类似于视频游戏的模拟引擎形成鲜明对比，这些引擎通常以视觉效果为目标，而不是逼真的物理效果。在Applied Intuition提供的本地和云平台上，开发人员可以导入感兴趣位置的地图(以及该环境中对象的行为)，并使用拖放场景编辑器来生成置换以覆盖边缘情况。他们能够运行自动驾驶软件的大量场景，使用基于网络的可视化工具来逐步执行代码，通过URL跟踪进度，并与合作者分享结果。根据该公司的描述，客户可以使用他们的解决方案来模拟数百万Pb的数据。通常，客户可以在两周内将他们的解决方案与现有软件集成。基于微软的Azure云平台，用户可以快速创建完全集成的端到端开发环境，并共享信息、模拟、驾驶日志和分析。这是由于该公司的主要团队成员都来自经验丰富的公司，包括谷歌、Alphabet的X-Lab、Waymo、微软、亚马逊、英伟达、苹果、Aptiv和博世，以及通用汽车、沃尔沃、丰田、福特和特斯拉等汽车制造商。众所周知，道路测试显然是自动驾驶开发过程中必不可少的一部分，但这些系统迄今为止仍然缺乏验证安全关键软件的详细要求和架构，根据行业默认指标，需要数十亿英里的道路测试。这就导致了自动驾驶模拟平台的诞生，最典型的案例就是Waymo。今年7月，它宣布了其最新的里程碑:模拟自动驾驶测试的总里程已达100亿英里。此外，考虑到人工智能(深度学习)在自动驾驶的感知和决策过程中的比重越来越大，它在某种意义上仍然是一个黑匣子，不符合汽车安全标准的最高级别d (ASIL D)。“自动驾驶的发展需要设计安全门架构，以确定人工智能系统的输出是否违反任何安全规则。如果违反了安全规则，架构会根据规则激活相应的机制，”ANSYS相关负责人表示。这个系统需要验证，在合理的时间内验证的唯一方法是通过模拟。例如，ANSYS medini analysis通过实施关键安全分析方法，如故障模式和影响分析(FMEA ),帮助管理安全验证过程，同时支持电气/电子系统和软件控制的安全分析和安全相关功能设计……符合ISO 26262标准。ANSYS还为自动驾驶系统的虚拟测试提供了完整的闭环仿真平台，包括物理上精确的传感器模型、虚拟环境和场景，以及虚拟SIL和HIL测试。这种集成的解决方案可以实现基于深度学习和其他自动驾驶系统的端到端安全。模拟平台的重要性在于，对于工程师来说，开发这些功能所需的算法和传感器配置，以及1000万英里的道路测试仍然无法产生足够有价值的数据。为了达到这个数量级，Waymo花了几年时间，而模拟可以达到每天1000万英里。此外，它允许随机模拟注入破坏性的低概率事件。物理仿真模型的有效使用使设计人员能够检测这些事件将如何影响整个端到端系统，从传感器数据采集到执行器输入处理。模拟也被列为未来自动驾驶测试的标准。Nvidia推出的Drive Constellation平台正在与德国认证机构TUV SUD合作，共同创建自动驾驶汽车的测试和许可标准。该系统由两种不同的云计算解决方案组成。第一个服务器使用Nvidia的GPU运行Drive Sim的软件，生成一个真实的虚拟世界，并将其输入到虚拟汽车的传感器中。第二台服务器由Drive AGX车载计算机供电，然后处理模拟的传感器数据。作为一个基于云计算的仿真平台，DRIVE Constellation可以使用户每年驾驶超过10亿英里，接近3000辆虚拟测试车辆。同时，作为一个开放平台，它允许合作伙伴集成环境模型、车辆模型、传感器模型和交通场景。丰田是Drive Constellation的第一家汽车制造商客户。然而，丰田也投资了虚拟模拟软件初创公司Parallel Domain。按照丰田人工智能风险投资负责人的说法，要达到所谓的数百亿或数千亿英里的测试，唯一的方法就是模拟驾驶。Parallel Domain是丰田在过去几年投资了1400多个项目的19家公司之一。对于已经拥有自己的动态驾驶模拟平台的丰田来说，Parallel Domain将地图渲染成逼真的3D环境的能力是一个非常吸引人的地方。就像丰田一样，全球几乎所有参与自动驾驶研发的汽车制造商都需要部署模拟测试。以色列仿真软件开发商Cognata去年获得了奥迪的仿真平台合同。该公司的股东包括捷豹路虎和法雷奥参与的汽车技术基金。Cognata的模拟引擎是围绕几个基础构建的:TrueLife 3D Mesh、Physics Studio和一个将两者结合起来的模拟引擎，提供了一个四层虚拟世界。根据Cognata的说法，第一层是静态层，“以编程方式构建世界的‘数字双胞胎’，如道路本身、建筑或城市基础设施。”这是自动生成3D环境的过程。在这个过程中，您可以开始构建特定的场景，包括您想要测试的任何特定的边缘用例。第二层是动态层。这是动态对象被添加到静态层的地方，例如“从特定地理位置复制司机、行人和骑自行车的人来模拟习惯性行为”，以填充街道。第三层是传感层。Cognata平台的一个特点是，开发者可以将传感器集成到虚拟环境中。主流的激光雷达、雷达和摄像头等默认传感器都可以使用，但Cognata的服务也允许用户通过工具链技术上传和安装新的传感器。最后的第四层是云层。这一层利用云计算的能力来组合所有以前的层，允许在虚拟环境中直接测试复杂的场景。今年3月，Cognata宣布与英伟达合作，使用英伟达的DRIVE Constellation提供基于其平台的高精度场景和交通模型，以优化虚拟模拟的有效性。目前，全球有数十家仿真工具创业公司，如Cognata、Metamoto、Applied Intuition等，包括一些传统的商业仿真工具巨头。高拱智能汽车预测，随着自动驾驶仿真技术的成熟，可能会走上一条相对于自动驾驶汽车的道路，就像EDA走相对于半导体的道路一样。EDA软件起源于学术界，后来被采用……半导体制造商加速芯片开发。最终，Cadence和Mentor Graphics等独立公司出现，向芯片制造商提供EDA软件。同样，自动驾驶汽车仿真软件正在从自动驾驶汽车公司的内部解决方案转变为独立公司的产品，更多的初创企业进入了这一领域。

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