沉潛許久的新突破 Google 成功降低自動駕駛的關鍵成本

作者:國仁   |   2017 / 04 / 10

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:Joseph Wang


今年 1 月 8 日,Google 自動駕駛公司 Waymo CEO Krafcik 在底特律北美國際汽車展前夕宣布,其自動駕駛系統中的關鍵組件 — 雷射雷達的成本相對於項目開始之時,已經下降了百分之九十,從超過 7 萬美元直落至 7500 美元。

消息一出,業內普遍認為,重要零件成本的大幅下降將大大有助於 Google 加速其自動駕駛項目的商業化進程,甚至讓自動駕駛行業大踏步前進。然而如此振奮的消息,Waymo 卻未選在外界關注度極高的 CES 期間發布,在人看來,頗有些微妙的感覺。

Waymo 這家才獨立的公司是運用了何種神通,把價殺得如此厲害?是什麼讓 Waymo 避開了 CES 的聚光燈?只是時間上的巧合,還是另有隱情?

帶著這些疑惑,筆者多方求證,試圖進一步挖掘 Waymo 這次發布會提到的,以及未在發言中透露的訊息。

成本暴跌背後,偽降價還是真創新

Google 原本採用的是雷射雷達行業頭牌廠商 Velodyne 的頂級產品 HDL-64E,採用 64 線雷射規格,性能出眾。它應用發射雷射接收反射的原理,描繪出周圍空間的 3D 形態,精度極高,甚至能夠探測出百米內人類的細微動作。然而高階的性能背後是昂貴的價格,其價格高達 7 萬 5000 美元。加之其他設備,Google每輛測試車的自動駕駛組件簡直是天價。在 2012 年的無人駕駛汽車峰會上,Google透露,其自動駕駛汽車安裝了 15 萬美元的額外設備 — 價格是其測試用車雷克薩斯 RX450h 的 2 倍還多。

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(圖為 HDL-64E 機械式雷射雷達)

高昂的硬體成本成為了巨大的拖累,讓 Google 難以忍受。據外媒報導,Google 在前年年末開始招聘工程師,進行雷射雷達的自行研究與開發。一年多過後,這個一直沒有消息放出的團隊終於有了成果,拿出了分別負責探測遠方和近處的兩款雷射雷達,並將其成本降低了九成。

媒體紛紛喧囂:自動駕駛即將普及。但情況果真如此?

Google 何以將雷射雷達的成本降低如此之多,智東西了解到三種可能。

1、價格 ≠ 成本

根據國內自動駕駛公司的消息,雷射雷達的昂貴,一大原因其實是壟斷。在自動駕駛業內,雷達與攝影鏡頭提供的解決方案雖然價格較低,然而效果卻始終不如高階雷射雷達。大部分廠商為了保證安全與精確,往往採用最頂尖的雷射雷達。而目前最尖端的 64 線雷射雷達只有 Velodyne 一家公司能夠生產,這使得其在高階雷射雷達市場一家獨大,缺乏競爭,讓下游廠商沒有議價餘地。所以實際情況是,雷射雷達成本雖高,Velodyne 更多是憑藉著其壟斷地位,依靠“價格黑箱”,從下游廠商賺取著高額利潤。

所以 Waymo 將雷射雷達成本降低,並不應該以 7 萬 5000 美元的售價作為基準,而是應該以 HDL-64E 的製造成本價格來比較,不過這涉及商業機密,能夠製造該型雷射雷達的公司又僅此一家,信息透明度低,具體數額難以準確估計。

由此看來,Waymo 避開了汽車大廠齊齊亮相的 CES,而選在底特律北美車展前夕宣布這個消息,或許是出於底氣不足 — 本來東西就沒那麼貴,90% 其實是一個誇大的幅度。

2、或採用新技術

不過 Waymo 不選擇 CES,或許也是想要避開競爭對手,最大限度地吸引媒體注意力。在與一位來自清華大學的自動駕駛從業者交談中,筆者得知了 Waymo 雷射雷達降價的另外一種可能 —  Waymo 或許轉變了技術路徑,開發出了比其原本採用的機械式雷射雷達更便宜的固態雷射雷達。

機械式雷射雷達的高成本很大一部分來自於它的複雜結構,其中精密光學元件非常多,並且在自動駕駛需求中還需要多條 (8,16,32,64等規格) 雷射發射線,線數的增加大大增加了安裝調試的難度。更加致命的是,目前尚無能夠應對此種任務的自動化生產機器,所有機械雷射雷達都是熟練工一步步手工安裝並進行調試的。因此,生產雷射雷達需要耗費大量的人工,同時產能還低的可憐。人工成本高昂,難以大規模、自動化生產,使得機械式雷射雷達的價格居高不下。

正是這一點給了一家公司機會。德國新創公司 Quanergy 就看中了雷射雷達的大好前景,獨闢蹊徑,繞開了複雜的機械式結構,轉而製造靜止的、可大量生產的“固態”雷射雷達。通過類似於相控陣雷達的技術,固態雷射雷達可以調節雷射相位的發射器陣列來改變雷射的角度,用電磁的方法實現掃描。正如宙斯盾上的相控陣雷達,無需轉動,便能完成探測。

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(上圖灰色部分即為相控陣雷達)

固態雷射雷達直接將發射、接收、處理原件都做到了一張晶片上,可以直接和成熟的微電子產業合作,進行大規模、自動化生產。

Quanergy 生產的 8 線固態雷射雷達 S3,就將售價直接壓到了 300 美元以下,並且體積大大縮小,甚至可以直接嵌入車體。但是其中仍然存在其他技術難點,使得高性能的 64 線固態雷射雷達遲遲無法面世。

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(圖為 Quanergy S3)

Waymo 這一次突然宣布將成本極大降低,可能是在固態雷射雷達技術上取得了突破,生產出了性能夠用的新型固態雷射雷達。

不過由於固態雷射雷達無法 360 度轉動,不能探測自身背後,所以需要四枚分佈在車輛的四個角,相互配合。如果 Waymo 應用了這項技術,今後應該可以從其測試車的四角中看出端倪 (示意圖如下) 。

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3、工藝獲得突破

中國自動駕駛公司馭勢科技 CEO 吳甘沙則告訴智東西,Google 雷射雷達成本進展的最大可能是工藝上有了突破。

他認為 Google 的技術團隊,的確是擁有自主開發雷射雷達的實力的。Google 自動駕駛團隊在組建之初從卡耐基梅隆大學 (CMU) 的機器研究所 (Robotics Insititute) 搜羅了大量人才,而該研究所在雷射雷達領域實力強勁,筆者也在其官網中發現了許多雷射雷達研究項目。

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同時 Google 從 2015 年底公開招聘雷射雷達技術人才,憑藉其名氣,吸引到具有實力的大牛不成問題。

同時 Google 之前雖然主要關注軟體層面,但長期路測,也必然在雷射雷達方面積累了豐富經驗。加之實力強大的技術團隊,在雷射雷達製造商取得突破也是順理成章。

而具體是在生產流程中的哪一個方面獲得突破,第一種路徑是開發出了針對機械式雷射雷達的自動化生產工具,極大提高了生產效率。

第二種則可能是技術團隊重新設計了整個機械式雷射雷達的結構,使其更易於生產、組裝。

對於 Google 生產固態雷射雷達的可能,吳甘沙表示,現在固態雷射雷達技術尚不成熟,短時間內應該無法製造高階規格的產品。另外從成本上來看,如果採用了固態技術,其成本價格應該遠遠低於 7500 美元。

在以上三種可能性中,具體情況究竟如何,Waymo 方面捂得太嚴,需要根據其後續動態確認。但不管是哪種可能,Waymo 此次已經亮出了自己的硬體實力,吸引了足夠多的眼球,讓人們對令人失望的 Google 自動駕駛項目重拾了興趣。

Google 自動駕駛之痛:八年浮沉,未畢一功

再回顧 Google 的自動駕駛項目,它已經默默耕耘了八年,積累超過兩百萬公里路測數據,然而在對手們都朝商業化大步邁進的時候,Google 卻沒給出什麼振奮人心的消息。

一開始的 Google 心比天高,想要在自動駕駛時代開闢汽車製造業務,造車與無人駕駛技術兩頭抓。然而能夠上市的車遲遲不見蹤影,無人駕駛技術也遠遠未能成熟,現實卻給了Google狠狠一擊,或者說,是連環擊:

項目創始人塞巴斯蒂安·特龍、CTO 克里斯·厄姆森、核心工程師安東尼•萊萬多斯基相繼離職,緊隨這三人的,還有道·伯爾尼蒂、克萊爾·德勞萊、列奧·儂、朱家俊等一串名字,無一例外,都是Google 自動駕駛項目的高級技術人才。

遭此重創,Google 也意識到,自動駕駛項目遲遲無法商業化,無法投入實用,正在耗盡技術團隊的熱情和耐心。

Google 首先放棄了單打獨鬥,在去年年中宣布與 FCA (菲亞特克萊斯勒) 達成合作,在菲亞特提供的汽車上測試自動駕駛系統。而在去年 12 月,Google又將自動駕駛項目分離出去,建立了獨立公司 Waymo。外界普遍將此解讀為 Google 正加速其自動駕駛商業化進程。

這樣,Google 就再次做回了開發 Android 時候的角色 — 一個專注於軟體方面的系統服務供應商,這或許是它的強項。然而此時的 Google 比彼時要被動得多,機密的自動駕駛系統和路測數據既無法開源,同時又缺乏足夠多的合作夥伴來獲得更多的數據,進一步完善系統。

Waymo 只能整天盯著旗下數十輛自產試驗車和改裝的雷克薩斯 RX450h,以及菲亞特提供的 100 輛 Pacifica,苦哈哈地路測,跑數據。這位自動駕駛行業最先起步的老大哥,彷彿一個中年農夫,眼巴巴地望著自己滿地跑的小雞,希望他們快快長大,下出金蛋。

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而此時的特斯拉在做什麼?去年這家公司賣出了超過 7 萬台支持自動駕駛的電動車,早就憑藉著巨大的用戶數量,在數據收集上一騎絕塵了,並且憑藉著這些不斷累積的數據持續升級著自家的自動駕駛系統 Autopilot。

頂級人才流失,自研量產車失敗,缺少更多合作夥伴,數據收集緩慢,Google 的自動駕駛項目陷入了泥淖。一種聲音始終不斷:Google 的自動駕駛落後了。

Google 的野心:在汽車上再造一個系統帝國?

此時的 Waymo 宣稱在關鍵組件上取得了突破,無疑是對外界質疑的有力回擊,同時也給合作夥伴餵了一顆定心丸;另一方面,也意在展示,自己已在核心硬體上具有很強競爭力。

此前外界認為 Google 在自動駕駛行業的商業模式主要有兩種:

一是自己造車,搭載自家自動駕駛系統,類似於特斯拉(Tesla)。

二是自動駕駛系統的底層供應商,在 Google 放棄自主造車後,人們紛紛認為這就是 Google 今後在自動駕駛領域的角色。

然而在現今競爭者眾多的形勢下,只有一套自動駕駛軟體,對下游的客戶 — 汽車製造商們來說,顯然不夠看。於是 Google 走出了第三條道路:軟硬體一體解決方案的提供者。

此前 Google 在自動駕駛硬體方面並無太大建樹,雖然實現了其他傳感器的自主生產,但它們卻並不比別家的優秀,而關鍵的雷射雷達還得依賴於 Velodyne。而 Waymo 現在已身攜自動駕駛系統與雷射雷達兩大核心技術,有能力提供一線水平的軟硬體一體的解決方案,對許多急於加速自家自動駕駛進程的汽車製造商們,這將是一個無法忽視的潛在合作夥伴。

就在去年 12 月前,本田宣布,正與 Waymo 進行自動駕駛項目合作的談判。Waymo 在該次發布會上放出的利好消息,顯然直指本田,要在談判中增加自己的籌碼,同時也通過秀出實力增加對方合作的意願。在此之外,這也能吸引更多尚未找到合作對象的汽車製造商。

有足夠的合作夥伴對無力造車的 Waymo 來說,具有極大的意義 — 這意味著更多的測試用車,更多的路測數據,更快的商業化進程,這是一個越滾越大的雪球。

另外一方面,這也是 Waymo 現階段推廣其自動駕駛系統的必經之路:由合作夥伴首先搭載自動駕駛平台,以後再向其他廠商擴張。在接受彭博社的採訪時,Waymo CEO Krafcik 表示,今後可能會向其他公司出售自動駕駛的硬體。

Waymo 要做一個硬體供應商?可能,但遠不止於此。Waymo CEO 不止一次提到,他們的目標是幫助汽車廠商們完成汽車駕駛的無人化。Waymo 的野心是做自動駕駛的龍頭,要讓自己的自動駕駛系統佔領市場,硬體只是這個目標的切入途徑。如果以後誰想購買 Waymo 的硬體,很可能會與其簽署排他性協議 — 買了我的雷射雷達,就得用我的自動駕駛系統。

有越多的車搭載 Waymo 的自動駕駛系統,它就越可能形成規模效應,越能構建起一個 Waymo 主導的系統生態。到時候,無論 Waymo 造不造車,它都能憑藉著在這個生態中的核心地位獲利。

一家歡喜幾家愁:壟斷者顫栗,新創瑟縮

Waymo 這次 CES 後的發布會更像是藏到了最後的殺手鐧,在競爭對手們招數紛紛使盡之後,突然亮出,聲稱核心零件成本降低了百分之九十,無疑在行業中投下一顆重磅炸彈。且不論這顆炸彈的噸位是否如 Waymo 所言的那樣足,它都已經向外傳遞了 Waymo 鮮明的信號:你以為我掉隊了,其實我實力依然強勁。

而在 Waymo 宣布其雷射雷達成本降低 90% 後,電腦視覺明星公司 Mobileye 股價應聲而跌 4.4% — 後者主要依靠攝影鏡頭提供自動駕駛解決方案,是該領域最大的供應商。

對於和雷射雷達存在一定競爭關係的普通雷達與攝影鏡頭來說,它們在性能上天生處於弱勢,此前憑藉成本優勢,成為了現階段自動駕駛系統的主流硬體設備,一旦在成本上不再佔優,其生存空間將遭到嚴重的擠壓。即便因為雷射雷達在某些天氣情況下無法工作,攝影鏡頭與普通雷達作為重要輔助無法捨棄,但是對於 Mobileye 來說,它在行業內的地位將大不如前。

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而讓 Google 又愛又恨的 Velodyne,此時則從之前的合作夥伴變成了對手。Waymo 在成本上獲得的突破,他們首當其衝。有趣的是,Velodyne 旗下最便宜的雷射雷達 PUCK,價格在 7999 美元,比 Waymo 宣稱的製造成本高近 500 美元。而其雷射規格只有 16 線,各項參數與頂尖的 HDL-64E 相差甚遠。

而 Waymo 方面還稱,如果投入量產,新雷射雷達的成本還可以降低。如果真是如此,Velodyne 將面對 Waymo 更嚴苛的競爭。事實上,Velodyne 在去年就承諾過將不斷降低雷射雷達的生產成本,並且在產品上做出了努力。該公司的 PUCK 即是應用了固態方案生產的型號,不過其中仍然有許多機械組件,所以只是一個“混合固態”雷射雷達,成本依然高昂。

同時 Velodyne 正在擴建其生產工廠,建設完成後其廠區面積將擴大至原來的五倍。此外 Velodyne 也在開發適配雷射雷達生產的自動化機器 — 例如可以完成高精度裝配的機械臂,其提高的生產效率將以十倍計,據稱公司已經將其投入生產。

如果連大公司都感受到了壓力,就更不用說那些新創企業了。一旦有巨頭拿出了技術和成本上都更好的成熟方案,並憑藉其渠道快速推廣,那麼留給新創公司們的時間和空間,都不會太多。在此情形下,無論是做雷達還是做電腦視覺方面的小公司們,如果不能拿出足夠吸引人的成果,只能面臨倒閉,或者稍好一點,被行業大佬們收購。大佬們不斷地入行、不斷拿出黑科技,將為自動駕駛行業建立起資本壁壘、技術壁壘,留給新創公司的窗口正在關閉。

不過對於自動駕駛整個行業來說,儘管 Waymo 放出的消息,對業內其他基於雷射雷達、普通雷達以及攝影鏡頭提供自動駕駛解決方案的廠商都造成了打擊,但這對推動自動駕駛卻是一個利好。一方面,它在拉低自動駕駛先進解決方案的成本;另一方面,它目前看上去佔據優勢的成本又會逼迫其他廠商不斷進行創新,為行業產出新的可能。

曾經的先驅迎頭趕上,Google 無人駕駛要王者再臨

我們或許都不記得 Google 無人駕駛項目上一次帶給我們驚喜是什麼時候了。最近幾年,眼看著對手們大踏步前進,Google 在其自動駕駛項目上卻沒能取得太大的實質性成果,對於一家全球市值排名第二的公司來說,這顯然不太符合人們的期望。

對於其團隊成員來說,這必定也是無比鬱結的 — 誰能接受自己在一場比賽中最先出發,跑著跑著就掉隊了呢?何況還是Google這樣一位明星選手。

而這次 Waymo 從硬體方面入手,來了個彎道超車 — 我們都知道 Google 在硬體上的成績,無論是 Google 眼鏡,還是 MOTO X,它們的失敗都還歷歷在目。但這一次他們顯然下了狠心,不僅實現了雷射雷達的自產,還把這一核心零件的成本降到了其他競爭對手所不及的價格。

而在日前,美國加州車輛管理局 (DMV) 披露的 11 家公司自動駕駛汽車的路測數據,顯示了 Google 在自動駕駛系統方面的恐怖實力 — Google 的自動車輛需要的每千英里人為干預次數只有 0.2 次,即平均行駛 5000 英里才要求司機對突發的事件進行干預。而排名第二的日產,平均每行駛 150 英里就會需要司機的參與。

在這樣耀眼的數據下,能夠拿出軟硬體一體化解決方案的 Waymo,在自動駕駛領域的綜合實力,儼然是第一梯隊了。

Google 無人駕駛項目氣勢洶洶地從發展的低谷中殺了回來,要拿回自己作為這個領域先驅的尊嚴。但其尊嚴不僅僅在於拿出了低成本的核心硬體,更在於 Google 的龐大規劃:儘管在發布會上秀的是肌肉,Waymo CEO 在發言中卻不離“合作”與“幫助”,這顯然是擺好了姿態,要吸收更多車廠加入自己的陣營。

以這樣一種軟硬兼施的方式,Google 正在汽車上建立自己的另一個帝國。

虎嗅網》授權轉載

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