自動駕駛的過去、現在、未來,特斯拉能勝出嗎?(Part 1)
文章推薦指數: 80 %
Google旗下的Waymo、GM投資的Cruise是L4無人駕駛技術領先的前兩大公司,Amazon則收購了Zoox。
但金融時報2021年7月的文章,質疑Google跟Amazon是否 ...
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自動駕駛的過去、現在、未來,特斯拉能勝出嗎?(Part1)
9/12/2021
自動駕駛發展的正確路線?
Robotaxi:HaveGoogleandAmazonbackedtheWrongTechnology?
FinancialTimes,July19,2021
Google投資的Waymo、GM投資的Cruise是目前
L4Robotaxi無人駕駛技術領先的前兩大公司,Amazon也收購了Zoox,但金融時報2021年7月的文章,質疑Google跟Amazon是否支持了錯誤的技術路線!
了解自動駕駛技術公司的過去、現在,看看未來Tesla特斯拉是否能脫穎勝出。
自動駕駛進化時程,MercedesL3限制在60km/hr以下高速公路,Source:
美股探路客整理
Takeaways閱讀重點:
自動駕駛分為兩種開發路線:MoonshotSolution一步登天式、StepbyStep
漸進式
Waymo、Cruise是Moonshot方式兩大領先公司
Moonshot方式面臨的窘境:承諾太多、耗時太長、成果太少
Comma.ai天才駭客GeorgeHotz認為Tesla將領先推出L4、L5自動駕駛
自動駕駛可分為PrivateAutonomousVehicles、Robotaxi兩大市場
Waymo、Cruise等Robotaxi公司10年內,都不太可能影響Tesla
的私有自動駕駛市場
《兩種自動駕駛發展路線》
根據美國汽車工程師學會SAE,自動駕駛一共可分為6個等級
Level,從毫無任何駕駛輔助的L0,到最高等級、完全無需人類介入的 L5
全自動駕駛。
自動駕駛發展路線也分為金融時報稱為“MoonshotSolution”「一步登天」的路線、從
L2往上發展到L4、L5的“StepbyStep”漸進式路線。
美國汽車工程師學會自動駕駛分類,Source:
Synopsys、美股探路客整理
路線1:一步登天"Moonshot"Solution方案、商業化緩慢
基於Level4無人駕駛技術不可能從Level2漸進發展而來的假設,新創公司都採取跳過L2、L3,直接「一步登天」的方式開發無人駕駛技術,金融時報稱為"Moonshot"的方式。
其特點是:
需要多種傳感器融合Sensorfusion,車款改裝後價格超過20萬美金,幾乎不可能成為消費者自有車款
以Robotaxi(無人駕駛計程車)服務、卡車、物流等商業應用為主要發展方向
需要高精密地圖HDmap,協助精準車道定位、交通號誌、道路標誌位置、道路及周邊細節如消防栓、路肩高度等特徵識別
限定在高精地圖覆蓋範圍、政府監管核准區域運行
以Waymo的第五代無人駕駛車為例,改裝Jaguar的i-Pace共需要:
5個光達LiDAR:一個360度遠距、4個周邊中距
6個雷達Radar
29個攝影機
價格、外型幾乎注定不可能走入尋常百姓家,成為私有自動駕駛車,而高精地圖的覆蓋率、更新頻率是另一個廣泛使用的障礙。
Waymoi-PaceRobotaxiSensors傳感器配置,Source:WaymoBlog
~Google/Waymo~
2021年8月Google旗下的Waymo宣佈將在舊金山向特定客戶提供服務,舊金山的多霧、多雨、複雜地形,較之前在鳳凰城大多天氣晴朗、街道方正的環境,帶來更嚴苛的挑戰。
據
TheVerge報導,Waymo在舊金山的服務:(1)車上需配有安全駕駛(2)客戶需簽署保密協議!
依據鳳凰城的經驗,一切順利的話還需要再近一年時間,才有機會對一般消費者開放。
2021年8月Waymo宣佈在舊金山推出Robotaxi服務,Source:WaymoBlog
2009年Google就開始無人駕駛技術的開發,經過漫長的10年,2019年10月才終於在亞利桑那州的鳳凰城,向特定用戶提供無人駕駛計程車
(Robotaxi)服務。
經過一年時間驗證,2020年
10月才向一般大眾開放,但也只在限定的600平方英里範圍內提供服務。
Google無人駕駛開發里程碑,2018年獨立成Waymo,Source:WaymoBlog
~Cruise~
另一家Cruise於2013年成立、2015年取得加州監理所DMV
核准,在有安全駕駛狀況下進行無人駕駛測試,2016年被GM收購、2018年軟銀投資
22.5億美金、本田投資7.5億美金。
2020年10月成為第五家取得加州政府許可,在公開道路上進行完全無駕駛人道路測試的公司,其他四家分別是
Waymo、Nuro、Zoox(Amazon)、AutoX(中國)。
取得加州許可測試完全無人駕駛的公司及其自駕車,Source:美股探路客整理
2021年6月Cruise取得GM提供的50億美金信用額度,預計 2022年開始在GM的底特律工廠,生產沒有方向盤的電動無人小巴Cruise
Origin。
Cruise已經取得超過100億美金的資金,CEODanAmmann
說提供全球更安全、更潔淨、更方便的出行服務,這樣的資金一點都不多!
~L4自動駕駛技術排名~
根據加州監理所DMV提供的2019/12~2010/11資料,在加州測試里程最多的是
Cruise、Waymo次之,脫離自動駕駛里程表現排名最佳前三(距離越遠越好)
則是:Waymo、Cruise、AutoX,但AutoX在加州的測試里程,相比前兩名不到1/10。
Waymo剛剛宣佈在舊金山,以改裝Jaguari-Pace開始有限度的Robotaxi服務,Cruise
目前僅提供其公司員工試乘,規劃2022年在GM協助下生產客製的Cruise
Origin,AutoX則在2021年初宣佈在深圳提供試乘服務,商業化都差強人意。
加州DMV統計自動駕駛公司測試里程、平均脫離里程,Source:Statista
《一步登天路線的窘境》
2021年5月
TheVerge的文章
-「TheAutonomousVehicleWorldisShrinking-It'sOverDue」,道盡了採用
Moonshot路線開發自動駕駛公司的窘境:承諾太多、耗時太長、成果太少!
原本業界預期2020年或
2021年是自動駕駛開始普及的時間,如今產業卻還在在整併、小範圍驗證服務,原本最擔憂自動駕駛將影響其核心利益,大舉投入開發的網約車服務公司
Uber、Lyft,在這兩年則紛紛認賠退場。
2020年12月Aurora合併了Uber的自動駕駛部門,Uber還承諾投資Aurora
4億美金,等於是賠錢賣。
2021年4月Lyft以5.5億美金,將其有400個工程師的自動駕駛部門出售給Toyota
領導廠商Waymo也遭逢高層異動,2021年4月CEO宣佈離職,5月CFO、Headof
AutomotivePartnership汽車合作夥伴負責人也相繼離職
持續燒錢、看不到成果,讓投資人熱情逐漸消退,根據麥肯錫、金融時報的資料,2020年都會區自動駕駛的市場約超過
10億美金,但L1~L3輔助駕駛(ADAS、AdvancedDriverAssistantSystems)
市場卻高達200億~300億美金。
到2025年,前者市場仍只有50億~100億美金,ADAS系統卻高達600億~
800億美金,即便到了2030年市場規模差距仍然巨大,不禁令人質疑Moonshot
的發展路線很可能是錯誤的。
全球自動駕駛、ADAS市場,Source:麥肯錫、金融時報
路線2:漸進式發展StepbyStep、先上路賺錢
相較於各新創公司的一步登天策略,各車廠幾乎都是採用Mobileye、nVidia
的方案,發展L2、L3的先進駕駛輔助系統(ADAS,AdvancedDriverAssistantSystem)
,再透過投資、與新創合作來佈局L4、L5的無人駕駛技術。
Tesla雖然採取漸進式發展,但無人駕駛技術在2016年與Mobileye
分道揚鑣後,目前完全採用純視覺AI技術自行開發。
~Daimler賓士DrivePilotL3、nVidia技術~
2021年發表的MercedesSClass提供了稱為DrivePilot的Level3
閹割版輔助駕駛功能,賓士採用nVidia的方案,自行開發輔助駕駛技術,也跟BMW、多個自動駕駛陣營維持合作關係 。
稱為L3閹割版的原因,在於使用場景限制在行駛速度低於60公里/小時、預先核准的至少四線道高速公路區域內,系統有監控系統以確保駕駛不在睡覺狀態,因此目前只有塞車的高速公路才能使用,未來系統需要經軟體升級來達到更高適用車速。
此外,為確保安全,Mercedes還要求駕駛接受相關訓練,因此雖然向L3
跨出了一步,但Mercedes或nVidia的方案,距離真正的L3
系統仍有不少的問題需要克服。
DrivePilot技術的MercedesSClass,採用了
1個光達LiDAR、5個雷達Radar、8
個攝影機,配合高精密地圖,讓駕駛可以雙手離開方向盤、自動變道。
即使配備了LiDAR光達,DrivePilot的L3輔助駕駛目前的限制顯示,要發展到L4
無人駕駛明顯仍有巨大的差距。
MercedesBenzSClassDrivePilot系統傳感器,Source:Mercedes官網
~GMSuperCruiseL2、Mobileye技術~
GM已經退出台灣市場多年,但2020年美國消費者報導針對17家車廠、1家後裝的
ADAS系統所做的測試報告,GM旗下凱迪拉克品牌配置的SuperCruise,超越Tesla
的Autopilot,為車廠中得分第一。
其中得分最高的是Comma.ai的CommaTwo後裝系統,採用開源的OpenPilot
軟體,特斯拉TeslaAutopilot則在能力及性能(Capability&Performance)
項目取得最高分。
2020年美國消費者報導ADAS系統測試排名,Source:ConsumerReports2020
GMSuperCruise採用Mobileye的輔助駕駛方案,車身配置的傳感器包含7個雷達
Radar、5
個攝影鏡頭,在車內則另有一個監測攝影機、駕駛方向盤偵測、方向盤光條、震動座椅等,監測、提示駕駛系統狀態。
透過完整的駕駛監控、提醒系統,SuperCruise
可以讓駕駛放開雙手行駛。
也因此讓其在ConsumerReports評比中的三個項目Keeping
DriverEngaged、ClearWhenSafetoUse、UnresponsiveDriver中,得分超過Tesla
特斯拉。
GMSuperCruise可讓駕駛放開雙手行駛,Source:cadillac.com
SuperCruise原先並不支援自動變道,但2021年的EnhancedSuperCruise
在增加了四個後方雷達後,已可以提供自動變道,但仍不支援出、入交流道。
此外,因為需要增加硬體,舊款無法升級為
EnhancedSuperCruise。
選配SuperCruise價格高達$8,850美金,即使是頂配車款也要額外的$2,500
美金,另外還需訂閱Onstar服務$25美金/月。
GMEnhancedSuperCruise,Source:Slashgrear.com
雖然能讓駕駛放手讓車輛自駕,但SuperCruise
需要高精密地圖配合GPS,讓車輛能維持車道居中,使其適用範圍侷限在少數高精密地圖覆蓋的高速公路。
下圖為GMSuperCruise
目前在美國支援的高速公路地圖,其密度並不高,尤其在西岸更是稀疏,並且不支援市區道路。
即使ConsumerReports
評比在車廠中排名第一,但其實用性限制很多,幾乎只對經常、長時行駛高速公路的族群有吸引力。
GMSuperCruise適用路線圖,Source:supercruise-map-viewer.cp.gm.com
~Comma.aiOpenPilot自動駕駛界的Android~
雖然Comma.ai不是車廠,其Commatwo在ConsumerReports
的評比中排名第一,值得介紹讓大家了解,Facebook上也有
CommaAiOpenPilotTaiwanGroup
社團。
Comma.ai是17歲就成為全球第一個成功越獄iPhone的天才駭客GeorgeHotz,在
2015年9月所成立,以成為自動駕駛界的Android為目標。
2016年因媒體報導,收到加州監理所警告未取得測試自駕車授權、美國國家公路交通安全管理局
NTHSA要求其預計發表的Commaone,需滿足聯邦車輛安全標準。
因此Hotz決定將其
輔助駕駛軟、硬體系統開源,軟體為OpenPilot,硬體設計為CommaNeo,強調其研究用途、不提供任何擔保。
2019年Hotz在MIT人工智慧/自動駕駛研究員
LexFridman的
Podcast節目訪談中表示,Waymo
對改善人類生活沒有價值,目前只是比較貴、比較慢版本的Uber😂,Tesla將領先贏得Level5的開發
(Podcast訪問39'23"處),而Comma.ai僅落後Tesla一到兩年,也將在其之後達到Level5。
Comma.ai在2020年CES推出$999美元的Commatwo,消費者購買硬體後,自行下載
OpenPilot軟體,透過安裝指南連接汽車控制系統,在
30分鐘不到時間內,將汽車升級到具備Level2的能力。
Comma.ai的Commatwo,Source:comma.ai
Comma2外觀類似行車記錄器,據Hotz自己表明內部只是一台手機,採用高通驍龍820
處理器,透過一個前置鏡頭監視駕駛、一個後置鏡頭監視前方道路,連接汽車的LKAS
(車道維持輔助)鏡頭、OBDII行車電腦控制系統,經CANBus
介面將汽車本身的雷達訊號接收進行sensorfusion,將車款升級到L2輔助駕駛功能:
自動車道居中
車距維持定速
車道變換輔助,特定車款可結合原有的盲點警示系統互動
駕駛監控
OTA軟體更新(其實就是一台手機的軟體更新)
根據
CarandDriver的測試,Commatwo的表現雖然不如Tesla的Autopilot,但較GM的SuperCruise
更佳,夜間表現更明顯勝出。
雖然Hotz已跟車廠談過合作,但Honda跟Toyota
都反對客戶安裝,並稱將影響原廠保固。
CarandDriver
文章的結論認為車廠太過短視,因為合作讓車廠能學習Comma.ai
如何以簡單的硬體達到傑出的效果!
2021年7月Comma.ai推出採用三個攝影鏡頭、$2,199的CommaThree,提供
360度視覺感知。
~特斯拉Tesla、晶片到系統軟硬整合~
2020年ConsumerReports的測試,特斯拉TeslaAutoPilot
輔助駕駛系統,在能力及性能(Capability&Performance)類別一共
30項測試中取得最高分,目前在市售量產車上ADAS功能領先,連Comma.ai的George
Hotz也認為Tesla的自動駕駛技術目前處於領先地位。
但也因為普羅大眾認為Tesla
具備最優秀的輔助駕駛功能,衍生出誤用、甚至濫用的問題,雖然Autopilot具備Level3的能力,但因2019年中之前出廠的車款,硬體尚未採用HW3.0,缺少駕駛監控攝影機,目前的Autopilot法規上仍屬於
Level2,需要駕駛專注、抱持接手控制的級別。
TeslaAutoPilot、Comma.aiComma3、GMSuperCruise三者比較
功能對比
TeslaAP
Comma.aiComma3
GMS.Cruise
高速公路
✓
✓
✓(註1)
高速變道
✓
✓
✓(註2)
號誌識別
✓(註3)
✗
✗
市區道路
✓
✓
✗
市區轉向
FSD(註4)
✗
✗
Handsfree
30sec
✓
✓
註1:僅限於開放的特定高速公路
註2:Enhance版本註3:限於HW3.0
註4:FSD目前為BetaV10僅提供部分客戶測試
Tesla第一代Autopilot採用Mobileye的方案,因事故、理念問題,在
2016年分道揚鑣,事實上
Mobileye認為無法從L2逐步升級到L4。
第二代硬體HW2.0改採nVidia
的硬體平台開發演算法,但一年不到時間,發現硬體滿足不了人工智能神經網路演算法的需求,在
2019年發表自己的FSD人工智能晶片,算力遠遠超過當時的nVidiaDrivePX2平台。
目前Tesla的FSD(FullSelf-Driving)測試顯示,其已經具備Level4的能力,在一般道路、高速公路都能運行,但因L4自動駕駛責任歸屬於車輛提供商,目前FSD仍以L2向政府申請,畢竟目前Beta版本測試需要駕駛專注、保持接手的狀態,實際上是L2的定義。
Tesla在軟硬整合走到自製晶片,跟AppleiOS/iPhone的發展一樣,難怪天才駭客GeorgeHotz稱Tesla為汽車界的Apple,而他的Comma.ai
要做汽車界的Android。
TeslaHardwarePlatform,Source:美股探路客整理
作為科技造車的領頭羊,Tesla主張漸進發展到Level5,而Google、Mobileye
則認為不可能從Level3進入Level4,因為技術路線差異甚大,Mobileye
認為Level3對車輛運行中需要人類接手的要求,實務上不可能實現。
“Level3isaveryproblematicniche.WedonotbelieveinLevel3,”-Intel
MobileyeCEOAmnonShashua
Tesla
在整個汽車業界、包含自動駕駛晶片供應商中,目前是唯一掌握從人工智能晶片、神經網路演算法、自駕策略演算法、超級電腦級神經網路訓練伺服器、整車設計製造技術的公司,超級電腦伺服器讓神經網路訓練時間大幅縮短,將加速Tesla自動駕駛的發展。
Tesla自動駕駛演算法系統架構,Source:TeslaAIDay
一個很好的實力驗證是2021年5月出廠的Model3、Y都移除了雷達
Radar,只仰賴車身的8個攝影機,在6月經過重新測試就取得美國IIHS
的五星安全評等,Tesla早已掌握超越Level2自動輔助駕駛的能力。
自動駕駛就是在訓練人工智能開車,而人工智能的神經網路需要大量數據訓練,2019年下半年出廠的
Tesla都具備了HW3.0/FSD晶片,2020年Tesla已經交付近
50萬輛,2021年預計交付超過
80萬輛,這些在道路行駛的車輛,都成為實際影像數據蒐集、訓練深度學習神經網路的來源。
截至2020Q1,Tesla車輛交付與硬體平台數據,Source:lexfridman.com
Tesla目前在私有自動駕駛領域領先所有競爭者,即使採用Mobileye方案的GMSuper
Cruise因增加了駕駛監測系統、更多警示功能,而在ConsumerReports測試項目總分較高,但在適用環境、功能上均遠不及Autopilot。
TeslaHW3.0已經增加鏡頭進行駕駛行為監測,剛剛發布的FSDV10Beta
仍有許多地方需要改進,還需要大量深度學習、更多Cornercases(極端情況)
的蒐集,訓練出的自動駕駛機器才能達到Level4,滿足任意道路都能自動駕駛的需求。
而EV電動車市占率、營收、交付數量仍在高速成長階段的
Tesla,仍專注於私有自動駕駛領域,與Waymo、Cruise等仍在Robotaxi
領域發展的公司,目前市場尚無重疊。
結語
自動駕駛的兩種發展路線,實際上也是現階段車廠跟新創所採取的不同發展途徑,現階段鎖定的其實是不同的市場需求。
根據2020年12月McKinsey麥肯錫的分析,自動駕駛市場其實區分為Private
AutonomousVehicles、Robotaxi(私有自動駕駛車、無人駕駛計程車)兩大類。
市場研究機構IDTechEx則將自動駕駛市場分為-私有、分享、出行服務三大類進行預測,在
2036年之前,私有、出行服務也就是私有自動駕駛車、無人駕駛計程車兩類市場規模相近。
AutonomousVehicleMarketForecast,Source:IDTechEx2021
根據金融時報的分析,目前Waymo等L4公司的Sensor傳感器成本,超過$3,400
美金,Tesla目前僅需8個攝影機,連雷達都不需要,成本估計可能不到$150美金、相差近23倍。
毫無疑問,Tesla目前在私有自動駕駛領域領先所有競爭者,EV電動車市占率、營收、交付數量仍在高速成長階段。
唯有進入Robotaxi競爭領域,才會面對Waymo、Cruise、甚至Mobileye(Mobileye計劃在德國推出Robotaxi服務)等L4公司的競爭。
自動駕駛等級所需Sensor傳感器成本,Source:FinancialTimes
按照目前推展速度與車輛成本,Waymo、Cruise的Level4Robotaxi服務,5
年內幾乎都不可能獲利,Uber、Lyft也未受到迫切影響的憂慮而退出競爭。
選擇直接開發L4
公司的車輛,需要的傳感器數量與成本,
2030年前幾乎不可能對私有車市場有任何影響。
限於篇幅與時間限制,我們在下一篇文章再深入探討Tesla發展L4自動駕駛,進入
Robotaxi市場跟Waymo、Cruise、Mobileye的競爭分析。
未完,待續……
光達
自動駕駛
自駕車
特斯拉
無人駕駛
Autonomousdriving
AutoX
Cruise
driverlessvehicle
FSD
fullself-driving
Investment
Mobileye
nVidia
Robotaxi
Tech
Tesla
Uber
Waymo
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