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在角逐自動駕駛的高風險競賽中,多年來逐漸形成了一道深刻的理念與工程分歧。
一方是幾乎整個汽車與科技行業,他們推崇名為 ** 傳感器融合(sensor fusion)** 的方案 —— 一種 “雙保險” 式的思路,將攝像頭、雷達與激光雷達(LiDAR)結合,構建出冗余、多層級的環境感知體系。
另一方則只有特斯拉孤身一人,它大膽且極具爭議地押注在單一感知模式上 ——純視覺、基于攝像頭的感知方案。
特斯拉主動拆除并停用雷達等硬件的決定,曾遭到廣泛質疑,但這一舉措源于其對人工智能與自然智能本質的、基于第一性原理的堅定信念。想要理解特斯拉為何下此重注,首先必須弄明白:特斯拉究竟否定了什么。
1、什么是傳感器融合?
傳感器融合的概念其實非常簡單。它的目標是利用不同類型傳感器各自的獨特優勢,為車輛周圍環境構建一個單一、統一且高度魯棒(穩定可靠)的模型。每種傳感器都有其優缺點,理論上,將它們融合在一起可以彌補各自單獨使用時的短板。
攝像頭能提供最豐富、分辨率最高的數據,像人類一樣以色彩和紋理感知世界。它們可以識別路牌文字、區分交通燈顏色,并理解復雜的視覺場景。其主要缺點是:在惡劣天氣和低光照條件下性能會下降,且難以精確測量相對速度。
雷達非常擅長測量物體的距離和速度,即使在極端天氣下也能正常工作。它能輕松 “看穿” 雨、霧、雪,但缺點在于分辨率較低。無論如何計算,想要在單一方向上達到單個攝像頭的分辨率,需要一個 12 英尺 × 12 英尺、成本高達數百萬美元的雷達陣列。它能告訴你 “有東西” 以及 “它移動得多快”(前提是物體在運動),但很難判斷物體是什么,也難以識別靜止物體。
激光雷達(LiDAR)工作原理類似雷達,但使用激光,能生成環境的精確3D 點云地圖。它在測距和形狀感知上精度極高,可以構建極其精細的三維環境模型。主要缺點是:成本相對較高,且在惡劣天氣(尤其是霧、雪、雨)中性能會下降。激光雷達還有一個短板:采集的數據量極大,僅第一步數據處理就需要巨大的算力。
這是行業內成熟的技術方案,Waymo、Cruise 等公司都在采用:將三類傳感器的數據融合,打造一套具備內置冗余的感知系統。
2、特斯拉的起點:多傳感器方案
對很多人來說,這已是一段被遺忘的歷史,但特斯拉并非從一開始就采用純視覺路線。從推出到 2021 年,早期的 Autopilot 系統同時配備了攝像頭和前向雷達,雷達由博世等專業汽車傳感器廠商提供。
這是一套常規的傳感器融合方案:雷達作為主要傳感器,用于測量前車距離與速度,從而實現交通感知巡航控制以及早期版本的 FSD Beta 功能。
多年來,這種多傳感器方案一直是行業標準。即便特斯拉自研了專屬 FSD 芯片,外界仍普遍認為雷達會繼續作為核心部件,成為不斷發展的視覺系統的安全兜底。
然而在 2021 年,特斯拉做出了一次極為激進的轉向。
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3、轉折點:特斯拉為何放棄雷達方案
這一轉變始于 2021 年夏天,特斯拉宣布將在新款 Model 3 和 Model Y 上移除雷達,全面轉向名為 ** 特斯拉視覺(Tesla Vision)** 的純攝像頭系統。
此舉源于埃隆?馬斯克基于第一性原理的核心理由:傳感器數據沖突會帶來安全風險—— 這一觀點他至今仍在堅持。
激光雷達和雷達會因傳感器沖突而降低安全性。如果激光雷達 / 雷達與攝像頭的數據不一致,該信誰? 這種傳感器信息模糊帶來的是風險上升,而非下降。這就是 Waymo 無法在高速公路上行駛的原因。 我們在特斯拉上關閉雷達,就是為了提升安全性。
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埃隆?馬斯克的觀點是,傳感器融合會催生一個全新且更危險的問題:傳感器沖突。
當兩種不同的傳感器系統給出相互矛盾的信息時,車輛該相信哪一個?哪種傳感器才算 “更精準” 或 “更安全”?是由車輛在當下實時判斷,還是由工程師提前設定好優先級?傳感器信息的模糊性本身就存在風險,因為決策模塊可能會因此陷入癱瘓,尤其是在安全優先的場景下。
這并非單純的理論思辨,特斯拉的完全自動駕駛(FSD)工程師也給出了具體實例。在同一討論中,特斯拉人工智能工程師蔡允達指出,雷達存在根本性缺陷:它無法正確區分無法產生頻率偏移的靜止物體、橫截面細小的物體,或是雷達反射率低的物體。這正是過去困擾特斯拉的 ** 無故急剎(幽靈剎車)** 問題的根源 —— 車輛可能會把路邊靜止的天橋或丟棄的鋁罐誤判為停下的車輛,從而觸發不必要的制動。
在特斯拉看來,實現通用化自動駕駛的路徑,是攻克視覺感知。人類依靠雙眼這兩臺 “生物攝像頭” 和強大的神經網絡就能駕駛。他們的核心判斷是:如果能讓計算機視覺做到完美,那么其他任何傳感器往好了說是多余干擾,往壞了說就是危險歧義的來源。
4、當下方向:純視覺路線的愿景
如今,每一輛全新特斯拉都完全依賴特斯拉視覺系統(Tesla Vision),由 8 顆攝像頭提供支持。該系統通過復雜的神經網絡構建出三維矢量空間的環境模型,車輛據此進行分析與行駛決策。
關于純視覺路線,還有一段耐人尋味的插曲。特斯拉推出第四代硬件(現稱 AI4)時,新款 Model S 和 Model X 都搭載了全新的高清雷達。但為堅定踐行純視覺路線,特斯拉從未在完全自動駕駛(FSD)功能中啟用這些雷達。
事實上,FSD 表現最成熟的反而是特斯拉銷量最高的車型 Model Y,而非配備額外傳感器的車型。盡管特斯拉可能會從這些雷達采集部分數據、驗證系統性能,但雷達并未真正納入 FSD 的感知體系。
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5、 二選一的結局:非成即敗
特斯拉放棄傳感器融合方案,是其自動駕駛路線與行業其他廠商最核心的區別。這是一場孤注一擲、高風險高回報的豪賭,而目前來看,特斯拉明顯占據上風。
特斯拉、埃隆?馬斯克、阿肖克及特斯拉 AI 團隊一致認為:想要打造一套具備類人智能、可規模化、通用型的自動駕駛系統,唯一路徑就是徹底攻克視覺感知難題。如果這一判斷正確,他們將打造出比競品那些造價高昂、堆滿傳感器的車型成本更低、擴展性極強的系統。
如果判斷失誤,他們最終可能遭遇性能瓶頸,只能回頭加裝傳感器 —— 但到目前為止,這類瓶頸尚未出現任何端倪。
如今,特斯拉已全力押注純視覺系統,其技術進展與能力毋庸置疑。
(來源:notateslaapp、半導體行業觀察)
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