安全之于自动驾驶汽车,不是一个可选项,也不是一个特性,而始终是重中之重。安全始于一类新型的计算机、一套新的软件以及一种新的芯片。
从一开始,NVIDIA就将安全纳入了适用于自动驾驶汽车的NVIDIA DRIVE计算机的设计中。包括硬件和软件堆栈,专家在计算系统的方方面面都采用了安全技术。他们使用的所有研发工具和方法,都要确保开发的软件达到预期性能,安全可靠且有备份;并且确定了严格的工艺流程,确保没有任何安全死角。
“安全第一”的计算机设计等同于零部件专业知识、架构、设计、工具、方法和最佳实践的结合。安全无处不在,贯穿我们的工程文化。
顶级专家认证,Xavier的架构以安全为先
我们并没有就此止步。我们邀请了全球顶尖的汽车安全和可靠性公司 TÜV SÜD,对我们新型NVIDIA Xavier 系统级芯片 (SoC) 进行安全概念评估。TÜV SÜD是一家拥有150年历史的德国公司,拥有2.4万名员工。他们按照国家和国际标准对汽车、工厂、建筑物、桥梁和其他基础设施的安全、耐用性和质量进行评估。
“NVIDIA Xavier是我们评估过的最复杂的处理器之一,” TÜV SÜD RAIL负责Xavier的首席评估员Axel Köhnen说道。“我们进行了深入的技术评估,证实Xavier系统级芯片架构适用于自动驾驶汽车的应用程序,NVIDIA也一直致力于实现安全的自动驾驶。”
专为安全需求服务的计算速度
作为全球首个自动驾驶处理器,Xavier是迄今为止最复杂的系统级芯片,拥有超过90亿个晶体管,可以处理海量数据。Xavier的 GMSL(千兆多媒体串行链路)高速IO将其与迄今为止最大阵列的激光雷达、雷达和摄像头传感器连接起来。
该系统级芯片内置六种处理器:ISP(图像信号处理器)、VPU(视频处理单元)、PVA(可编程视觉加速器)、DLA(深度学习加速器)、CUDA GPU和CPU,每秒可进行近40万亿次运算,仅深度学习就高达30万亿次。这一处理水平比我们上一代DRIVE PX2参考设计要强大10倍,可应用于如今最先进的生产车型中。
这不仅仅体现了我们产品的计算速度,而且对安全性至关重要。
多样性和冗余度并存所需的性能
Xavier是自动驾驶汽车的大脑。从安全的角度来说,这意味着研发时需始终考虑多样性、冗余度和故障检测。传感器、专业处理器、算法、计算机,乃至汽车的驱动,均利用多种方式实现每一功能,这就是多样性。每一关键功能都配有备用系统,以保证冗余度。
例如,雷达、激光雷达和摄像头所探测到的物体将由不同的处理器处理,并利用各种计算机视觉、信号处理和点云算法进行感知。各种深度学习网络能同时运行,辨识出应避开的物体的同时,其他网络则能确定哪一条是可以安全驾驶的道路,实现多样性和冗余度。不同的处理器可以同时运行不同的算法,相互支持,减少未能检测到单点故障的可能性。
Xavier SoC 内置六种处理器,达到每秒 40 万亿次运算。
Xavier还配有多种硬件诊断。利用同步比较器可在硬件中复制并选出关键的逻辑区域;内存上的纠错码能检测到故障并提高可用度;内置独特的自我检测功能有助于通过诊断找到芯片上的所有故障。
Xavier的安全架构由300余名架构师、设计师和安全专家历经多年努力研发而成,他们分析了超过150个与安全有关的模块。有了Xavier,汽车行业就能达到最高的功能安全评级:ASIL-D。
为安全需求实现多样性和冗余度需要进行大量额外的处理。对于自动驾驶汽车来说,处理能力等同于安全。
达到最高标准
为了确保Xavier达到我们设计的预期,数千名工程师编写了数百万行代码。
我们创建了公开的平台DRIVE,让世界上最好的汽车公司的专家们加入其中,发挥行业优势。我们也邀请了全球最有权威的TÜV SÜD安全专家进行评估,结果表明Xavier达到了汽车行业的功能安全标准 ISO 26262。
由全球主要标准化机构-国际标准化组织制定的ISO 26262是道路车辆系统、软件和硬件功能安全领域中最具权威性的国际标准,要求计算系统能避免、识别并解决故障。
为了达到这一标准,一款系统级芯片不仅要有能在运行时检测到硬件故障的架构,开发时还要注意减少潜在的系统故障。这意味着它必须尽可能地避免故障,即使在无法避免的情况下也能检测到故障并有所反应。
TÜV SÜD的团队确定Xavier的架构达到了ISO 26262标准,可以避免可能导致严重伤害的不合理风险。
走向零事故的道路
NVIDIA最重要的努力之一就是有朝一日,我们发明的技术可以消除道路上的事故。我们倍受鼓舞,希望可以成功解决这一重大计算挑战,带来深远的社会影响。
从Xavier处理器开始,我们重新发明了计算技术的各个方面。我们达成的处理能力并不是追求速度,而是为了安全。我们以最高的标准(ASIL-D和ISO 26262)要求自己,并请顶级专家来检测和挑战。
虽然前方的路还很长,但这一目标值得我们所有努力。
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