出品｜虎嗅智庫
編輯｜黃思語
題圖｜視覺中國
當前，端到端模型在自動駕駛領域嶄露頭角，成爲引領技術的重要力量。那麽，端到端自動駕駛模式有何優勢？如何訓練數據、優化駕駛經驗？在複雜的交通環境中，模型又該如何智能且安全地作出實時決策，确保車輛行駛的高效和安全？與此同時，爲了賦予用戶和監管機構對系統決策的清晰理解，構建對自動駕駛技術的堅實信任，模型的可解釋性也成爲關鍵要解決的問題之一。
圍繞以上問題，虎嗅智庫撰寫并發布了《端到端自動駕駛模型方案及發展趨勢》。深入剖析端到端的算法演進與産品形态，通過學術界和工業界兩個層面的實踐案例，揭示端到端模型在自動駕駛領域的探索與創新，爲車企及自動駕駛相關從業人員提供專業意見。
同時 12 月 12 日晚 7 點，虎嗅智庫将圍繞自動駕駛的研發路線開展線上研讨會，特邀北汽研究院、智加科技、環形科技的專家一起在線上暢聊自動駕駛。
以下是《端到端自動駕駛模型方案及發展趨勢》報告的主要内容。
端到端模型的算法演進和産品形态
當前汽車行業通用分類，将自動駕駛系統分爲傳統模塊化和端到端兩大類。傳統方案以感知 - 預測 - 規劃 - 控制爲核心，如百度阿波羅，适應硬件水平，符合量産需求。端到端方案融合各模塊成一個統一架構，通過傳感器輸入直接完成從原始數據到軌迹或控制信号的映射，符合人類駕駛原理。
虎嗅智庫在通用分類基礎上，綜合考慮對規則算法的依賴程度，按照模型最後呈現的拟人化程度，将自動駕駛模型分爲：規則算法驅動的模塊化小模型 ( a 模型 ) 、半拟人化部分算法規則驅動的模型 ( b 模型 ) 、拟人化無規則端到端 Al 大模型 ( c 模 型 ) 。
a 模型采用傳統模塊化，但系統複雜，對硬件要求高；b 模型在此基礎上實現感知 - 決策一體化，提升信息表達；C 模型是完全拟人化的無規則端到端 Al 大模型，是自動駕駛算法模型的理想狀态，以原始傳感器數據爲輸入，并産生規劃和 / 或低級控制動作作爲輸出， 理論上應具備可解釋性，但目前尚無落地成果。
端到端自動駕駛技術在算法演進和産品形态上經曆了三個關鍵階段。
起初，從基于神經網絡的端到端控制模型，到采用監督學習的卷積神經網絡端到端模型，再到策略預訓練模型，不斷加入深度學習和拟人化算法範式，解決更多自動駕駛問題。
學術界的研究始于 1988 年的 ALVINN，随後發展出端到端 CNN 原型系統。
到 2021 年，這一技術逐漸體現在産品形态上，通過多傳感器配置實現多模态感知，利用高級架構捕捉全局上下文和代表性特征，通過 NEAT、NMP 和 BDD-X 等方法提高可解釋性和安全性，覆蓋了記憶泊車、城市 NOA、高速 NOA 等不同自動駕駛功能，标志着端到端自動駕駛技術進入了探索完整算法解決方案的階段。
探索實踐案例
1、 學術界以上海人工智能實驗室爲代表，關于 UniAD 的探索。
UniAD 是上海人工智能實驗室、武漢大學和商湯科技合作研發的自動駕駛通用大模型，以路徑規劃爲導向，實現感知決策一體化。
模型将檢測、跟蹤、建圖、軌迹預測、占據栅格預測整合到基于 Transformer 的端到端網絡框架下，通過通用 token 融合環視圖片映射得到 BEV 特征，實現目标跟蹤、在線建圖、目标軌迹預測和障礙物預測。
聯合優化通過連續時序視頻流輸入，映射到 BEV 空間，通過 transformer、mapformer、motionformer 和 Occformer 實現特征融合和多步未來占用預測，最終通過 Planner 進行端到端的多模塊聯合優化和可微分訓練。
UniAD 通過先訓練感知能力，再訓練整體模型，實現了自動駕駛領域的創新突破。
2、工業界以特斯拉爲代表，關于 FSD Beta v12 探索。
特斯拉 FSD Beta v12 的自動駕駛解決方案采用了感知決策一體化模型。
将 " 感知 " 和 " 決策 " 兩個模塊融合到一個模型中，通過純視覺感知方案，利用影子模式實時收集數據并訓練模型，實現僅依靠車載攝像頭和神經網絡識别道路和交通情況，并作出相應決策。
測試結果表明，FSD Beta V12 能夠應對絕大多數駕駛場景，但還需要改進在測試中存在的失效場景，如未準确識别紅路燈等問題。
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數據爲主、規則驅動爲輔将成未來趨勢
端到端模型在自動駕駛方案中具有明顯優勢。它将感知、預測和規劃整合到單一模型中，簡化了方案結構，提高了計算效率。模型由神經網絡構建，以數據和算力爲主導，顯著提升了模型的訓練效率和性能上限。相比傳統模型依賴規則驅動，端到端模型更容易實現規模化，實現性能突破。
未來，在産業應用中面臨兩大挑戰。首先，現有感知決策一體化模型缺乏可解釋性。無法保障極端情況下模型輸出的安全性，并且具有不可解釋性，這增加了錯誤風險和調試難度。
其次，缺少大量真實駕駛數據用于模型訓練阻礙了量産落地。傳統模塊化模型中獲取訓練數據相對容易，而端到端模型需要大量連續時序的駕駛行爲視頻進行标注，采集、标注及閉環驗證困難，使得量産落地進程放緩。
以大數據驅動爲主、規則驅動爲輔的模型架構将成爲主流，同時借助語言模型範式，通過 tokenization 實現自動駕駛運行邏輯的可解釋性。此外，面向通用大模型的研發也将成爲重要方向，以支持泛場景、泛對象、跨模态的自動駕駛應用。通過對深度學習、強化學習、類腦算法等技術的不斷探索，推動端到端模型在産業界的廣泛應用和持續創新。
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結語：
在自動駕駛領域，端到端模型展現出讓 AI 像人一樣的解碼能力，通過以數據爲主、規則驅動爲輔的發展趨勢，爲行業創新和發展提供了深刻的思考。正如 AI 駕駛人在不斷學習和進化中，端到端模型也在不斷地解碼着自動駕駛的未來。
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