為實際場景而生的BPU架構,地平線HorizonRobotics引領智能計算新征程
在智能駕駛領域,地平線(Horizon Robotics)的一些實踐成果無疑是具有一定前瞻性的。眾所周知,智能機器人時代要求計算能夠高效支撐從感知到交互到決策的完整閉環。而智能汽車作為機器人時代率先大規模落地的應用場景,從L2到L4每提升一級,所要處理的數據量和應對的場景將更為復雜,逐步推進從感知到決策全鏈條的計算由傳統的邏輯驅動向數據驅動演進。為了更好對應這一場景需求,地平線(Horizon Robotics)不斷深入研發,憑借領先的深度學習和決策推理算法開發能力,將算法集成在高性能、低功耗、低成本的智能計算平臺上,并自主設計研發了創新性的智能計算架構BPU(Brain Processing Unit),提供設備端上軟硬結合的智能解決方案。作為智能計算架構,BPU具有“智能進化”的能力,地平線通過算法、編譯器、BPU架構設計三者相結合,在軟硬協同極致優化的同時,經數據驅動實現自動化驗證,驅動智能進化“加速度”。
2015年9月,地平線(Horizon Robotics)啟動第一代智能計算架構 BPU 研發,截至目前已經推出四代BPU架構。第一代BPU架構2016年3月,地平線(Horizon Robotics)發布了第一代BPU架構——高斯架構,其可實現1080p@30fps,每幀檢測200個目標,同時檢測多達8類目標,支持目標識別。第二代BPU架構伯努利是地平線第二代BPU架構,于2017年推出,已應用于征程®2芯片、征程®3芯片和旭日®2芯片、旭日®3芯片,其中征程®2和征程®3,憑借在性價比、靈活性和可靠性各方面的優異表現,滿足著不同價位、不同動力車型的量產裝配需求。伯努利架構能夠更高效靈活地實現多類任務處理,對多類目標進行實時檢測和精準識別,可應用于自動駕駛視覺感知、高精建圖與定位,視覺ADAS和智能人機交互等智能駕駛場景。- 物體檢測、語義分割- MobileNet、EfficientNet- Depthwise/Group Convolution優化第三代BPU架構貝葉斯貝葉斯是地平線第三代BPU架構,于2019年推出,被廣泛應用于征程5®芯片,該芯片成為首款國產百TOPS算力計算方案,以領先的真實計算性能和對高等級算法模型的原生支持,持續助力車企打造差異化的高階智能駕駛產品。貝葉斯主要面向小batchsize降低延遲、DDR帶寬節省和對先進算法優化,在Warping、Vector、Softmax優化等方面進行了增強,從而更好地支持LSTM、BEV、Transformer這樣的前沿優秀算法,契合L2-L4級別自動駕駛場景,具備極高的能效比。第四代BPU架構經歷超300萬片前裝量產驗證和三代架構升級迭代,地平線于2023年推出全新一代智能計算架構——BPU®納什。BPU納什聚焦最新的神經網絡架構與高等級自動駕駛應用場景,利用深度學習加速計算創新技術,通過算法、編譯器、架構設計三者相結合,在軟硬結合極致優化的同時,經數據驅動實現自動化驗證,持續優化計算密度和能量效率,實現算法效率、靈活性和硬件效率的最優解,讓BPU擁有“智能進化”持續迭代的能力,成為智能駕駛“最強大腦”。納什BPU的硬件架構進行了多方面的系統性升級,除了規模更大、架構更加復雜,計算單元也更加豐富,對存儲、計算、數據總線帶寬相關技術都進行了重點優化。在存儲技術優化方面,BPU納什獨特設計三級存儲架構,核間高效協同,極致優化大參數下的帶寬瓶頸;多脈動立方加速引擎技術,靈活的引擎間數據流動實現高能效、低帶寬占用;數據排布變換引擎,靈活支持Transformer細小算子;浮點向量加速單元,具有通用、靈活的特性,滿足關鍵算子精度需求;緊耦合異構計算單元能夠加速不同類型數據處理;核內、核間、片間高效靈活的多向數據流動,實現計算動態調度與靈活調優;虛擬化技術,透明式提升多任務并行處理能力;數據驅動功耗優化,針對神經網絡數據動態范圍特性,降低功耗30%。據悉,地平線計劃在2024年推出的全新一代征程®6系列,將搭載BPU納什架構。
值得關注的是,地平線(Horizon Robotics)不但專注于研發,更注重在產業上下游建立開放式的合作模式。在2022年3月的中國電動汽車百人會論壇(2022)上,地平線(Horizon Robotics)創始人兼CEO余凱就宣布在其原有的商業模式基礎上,增加向部分整車廠開放其高性能自動駕駛處理器架構BPU IP授權,推動汽車芯片產業躍遷。地平線最新的BPU IP授權模式也取得了階段性進展,已確認與一家車企達成合作,同時在推進與其他車企的合作。可以說,品牌自身與上下游的協同努力,無疑會對計算效率的提升起到關鍵性的作用,從而帶來產業端的革命性變化。“賦能機器,讓人類生活更安全、更美好”,這是地平線(Horizon Robotics)一直以來的目標和愿景。今后,地平線(Horizon Robotics)也將繼續通過為汽車智能化發展提供更強勁的底層計算賦能,加速高等級自動駕駛功能的實現和用戶體驗的進一步升級,提供更堅實的保障、打開更廣闊的想象空間引領智能計算前沿范式,釋放汽車智能化時代無限潛能。
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