Подробное интервью с профессором Технологического Института Джорджии Ариджитом Райчоудхури о том, куда движется электронная промышленность и о каких технологиях инженерам стоит быть в курсе.

EE Times и EDN выпустят серию интервью с членами редакции EDN. Одним из наших первых гостей стал Ариджит Райчоудхури, профессор школы электротехники и компьютерной инженерии в Технологическом Институте Джорджии. Ариджит стал обладателем награды IEEE/ACM «Innovator Under 40 Award» 2018 на конференции по автоматизации инженерных процессов, именно там корреспонденты EE Times с ним и познакомились. В разговоре с Райчоудхури приняли участие главный редактор EDN Ричард Куиннелл и заместитель главного редактора Aspencore Media Джунко Йошида.

По словам Ариджита, преподавателя курсов по СБМИ и эксперта в области обработки цифровых и смешанных сигналов, сейчас на острие инженерии интегральных микросхем находится технология упаковки чипов (packaging technologies).

Я (Junko Yoshida) освещаю сферу automotive и часто пишу об алгоритмах и методах восприятия. Также я пишу о стилях и методах управления автомобилем. И лишь недавно я поняла связь между стилем вождения и алгоритмами восприятия.

Когда я нахожусь за рулем, я могу понять, что водитель рядом со мной – придурок по тому, как он (или, не дай Бог, она) водит. Я просто знаю что этот придурок меня подрежет, и он обязательно это делает.

Водители-люди делают много предположений о других участниках дорожного движения, дорожных условиях (плохая погода) или о том, что где-то собирается неизбежная пробка. Водители корректируют свои стратегии вождения в соответствии с этими предположениями. Для безопасности дорожного движения такая интуиция имеет решающее значение.

Но как быть роботизированным автомобилям? Как научить машину делать выводы о других водителях и реагировать в соответствии с предположениями и интуицией? Можно ли научить машину «интуиции»?

В наши дни радары стали применяться даже в потребительских товарах, и сотрудники System Plus Consulting интересуются их внедрением. Компания, занимающаяся анализом технологий и их стоимости решила разобрать и изучить какой-нибудь радарный чип, но какой именно? В качестве устройства для анализа была выбрана RF-система на чипе первого поколения от Vayyar, и на то есть несколько причин.

Во-первых, аналитикам System Plus Consulting стало интересно каким образом Vayyar удалось разработать столь высокоинтегрированную однокристалльную RF-систему на чипе. Также эксперты были заинтригованы тем фактом, что это устройство может создавать четырехмерные изображения в высоком разрешении.

Раньше рынок радаров рос очень медленно, а сами датчики применялись в очень зрелых отраслях (вроде военной). Сейчас положение дел значительно изменилось. Радары (особенно те, которые могут формировать изображения) стягивают на себя больше внимания, чем Кардашьяны. Автомобильные и потребительские приложения разжигают воображение инженеров, в результате чего количество новых устройств и их применений растет двузначными числами.

Geely представила электромобиль премиум-класса – Zero Concept от Lynk & Co.

В 2021 году китайская компания Geely Auto Group выпустит фулл-стек решение для систем ADAS на основе 360-градусных камер, которые будут использоваться в электромобилях 2+ уровня. Именно такое заявление в четверг сделала компания Mobileye (подразделение Intel).

Mobileye заявила, что Geely будет внедрять систему SuperVision «в больших объемах».

SuperVision состоит из двух систем на чипе Mobileye EyeQ5 и 11 камер – семи камер дальнего действия и четырех ближнего. Данная система представляет собой готовое решение, основанное только на камерах, радаров и лидаров в ней нет. Амнон Шашуа, президент и главный исполнительный директор Mobileye, охарактеризовал SuperVision как «систему ADAS, сделанную так, как надо». Mobileye также используют резервные вычислительные модули в своих системах, основанных на камерах – компания стремится сделать системы ADAS более доступными для потребителей.

Могут ли современные системы беспилотной езды обнаруживать и распознавать окружающие объекты, а затем предсказывать их поведение? Могут ли они понимать значение спонтанных событий и действовать безопасно и решительно (как водитель-человек)?

Это вопрос на 64 миллиарда долларов, на который ни у кого из нас пока нет ответа.

Впрочем, это не значит, что нет никаких зацепок. Многие технологические компании, компании занимающиеся беспилотным транспортом и многие стартапы демонстрируют уровень готовности своего ПО для беспилотной езды с помощью публикации видеоматериалов о городских поездках их беспилотных автомобилей. Проблема этих роликов в том, что зачастую они либо смонтированы, либо ускорены. В описании этих видео приводятся города, в которых велась съемка, но не упоминаются время суток и день недели, когда был снят ролик.

Intel и Mobileye выделяются на фоне других технологических компаний и компаний, занимающихся беспилотным транспортом. Mobileye опубликовала два неотредактированных ролика – один был представлен в январе на Consumer Electronics Show, а другой выложен в сеть в мае. Ключевое слово – «неотредактированных» (видео представлены ниже).

Оба ролика были сняты на оживленных улицах Иерусалима. Более того, в каждом видео представлены три видеокомпонента: видеозапись с дрона, видео от лица водителя (показывает действия системы и вид на улицу) и ПО для визуализации, которое отображает то, что видит система восприятия автомобиля;

Роботакси или совершенные беспилотные автомобили? Вы предпочтете ездить на бездушном роботакси, управляемом киборгом, или отправляться в путь на совершенной беспилотной машине?

Какой сериал вы смотрели на локдауне? Мы с женой постоянно обсуждали «Самые живописные железнодорожные путешествия в мире». Раз уж мы не могли путешествовать, мы смотрели сериал о путешествиях. Люди любят путешествовать. Новые места, новые взгляды, новые культуры, новые воспоминания. Путешествия – важная часть человеческого опыта. Они увлекательны, в них много стимулов и информации. Мы тщательно планируем их и с нетерпением ждем.

А что насчет переездов? Можно переехать из одного дома в другой или перевезти пианино. А можно устроить переходной жизненный этап и «жить в пути». Перемещаться и переезжать необходимо, но, как и чистить зубы зубной нитью, скучно. Когда вы в последний раз спрашивали кого-нибудь о том, какую марку зубной нити они используют?

Итак, когда я услышал слоган «Вы двигаете мир. Мы помогаем передвигаться вам» я подумал не о высоких технологиях. Я подумал о слабительных.

Насколько безопасны беспилотные автомобили? Этот вопрос стоит перед автопроизводителями уже порядка десяти лет, но первыми ответ на него могут найти страховщики.

Из-за отсутствия ответа на этот вопрос существует пропасть между автопроизводителями/технологическими компаниями, стремящимися выпустить беспилотные автомобили, рынком и потребителями, скептически относящимимся к безопасности беспилотного транспорта (в котором нет водителя-человека).

Для создание безопасного беспилотного транспорта критически необходимо совершенное ПО, качественное аппаратное обеспечение и продуманная интеграция – все эти факторы вместе станут доказательством тому, что система автопилота может функционировать безопасно. Добиться всех этих аспектов позволят стандарты безопасности вроде ISO 26262, SOTIF и ANSI / UL 4600. В частности, UL 4600, опубликованный ранее в этом году, должен обеспечить стандартизацию обоснования безопасности различных систем. UL 4600 должен помочь разработчикам объяснить и доказать безопасность их автомобилей (еще до того, как эти автомобили будут запущены в серийное производство).

Среди заинтересованных сторон можно выделить федеральные регулирующие органы, муниципальные власти, страховые и отраслевые компании и потребителей. И именно страховые компании могут помочь укрепить доверие потребителей к беспилотному транспорту. Люди могут не любить страховщиков, но они склонны доверять их хладнокровным оценкам рисков.

Команда Waymo (которая занимается беспилотным автомобилем от Google) выпустила подробный отчет о своих тестах в Финиксе, штат Аризона. В этих отчетах описываются несколько лет их работы и более 9 миллионов километров пробега. В отчетах представлены просто невероятные показатели безопасности, исходя из которых им стоит начать разворачивать свои продукты в больших масштабах (по крайней мере, в малозагруженных городских и пригородных зонах вроде Чендлера, штат Аризона).

Этот отчет примечателен по нескольким причинам:

1. Он невероятно прозрачен – такого мы еще не видели ни у одной команды. В сущности, остальным компаниям брошена перчатка – если их отчеты не будут столь же прозрачны, ты мы будем предполагать, что у них все не столь хорошо.
2. У них есть возможность писать столь прозрачные отчеты ввиду того, что у них отличные показатели безопасности. На почти 10 миллионов км пробега у них приходится 30 тревожных сигналов без ожидаемых травм, 9 сигналов с потенциальными травмами и 8 со срабатыванием подушки безопасности (вероятность получения травмы в этих случаях оценивалась в 10%, то есть серьезные травмы ожидались лишь в 2 случаях). Водители-люди получили бы порядка 6 травм.
3. Waymo утверждают, что во всех дорожных происшествиях виноваты другие водители/участники дорожного движения.
4. В отчетах не приводится ни одного происшествия с участием одного транспортного средства (вроде выезда с дороги), а такие происшествия часто происходят при участии живых водителей.
5. Если считать в масштабах страны, 9.8 миллионов километров пробега под управлением хороших водителей должны привести к 40-60 происшествиям, из которых большинство будут малозначительными, 22-27 потребуют страхового возмещения, о 12 будет сообщено в полицию и примерно 6 приведут к травмам. Благодаря отсутствию аварийных ситуаций за время, сравнимое с 8 человеческими жизнями, Waymo значительно превосходит «человеческую» езду – даже в таких простых местах как Чендлер.

Анализ факторов, которые могут помочь Tesla превзойти Waymo и других игроков на рынке беспилотных систем 5 уровня – и никакого хайпа.



Автопилот Tesla основан на 8 камерах и 12 ультразвуковых датчиках

Прежде чем начать, я должен сложить с себя ответственность. Я не прорицатель. Я не знаю наверняка станет ли Tesla первой компанией, которая создаст беспилотную систему пятого уровня. В этом уравнении слишком много переменных, и они не позволяют сделать однозначный вывод. Впрочем, исходя из текущей траектории развития Tesla, я предполагаю, что именно эта компания первой создаст полноценный автопилот. Позвольте мне все объяснить.

Существует шесть уровней автономности автомобилей — от нулевого до пятого. Нулевой уровень – полное отсутствие автономности, самый обычный автомобиль. Пятый – полноценная система беспилотной езды, которой не нужен водитель. В настоящее время автопилот от Tesla относят ко второму уровню – далековато от пятого уровня, требуемого для полной автономности. Звучит безрадостно – особенно если учесть, что Waymo (главный конкурент Tesla) уже создали систему четвертого уровня.

График аварийности езды с включенным и выключенным автопилотом в машинах Tesla, скорректированный для сравнения езды по городу и шоссе

Каждый квартал Tesla публикует статистику о пробеге всего автопарка, который приходится на одну аварию. В отчетах отдельно приводятся показатели пробега с включенным автопилотом, без автопилота и без автопилота и каких-либо других систем предотвращения аварий. Последнее встречается довольно редко, поэтому возникает интересный вопрос: «Какая езда безопаснее – с включенным или выключенным автопилотом?»

Об авторе: Брэд Тэмплтон — инженер-программист, евангелист робоавтомобилей с 2007 года, работал над Гуглокаром в его ранние годы. Основатель ClariNet, почетный председатель Electronic Frontier Foundation и директор Foresight Institute, основатель факультета в Singularity University.

Отчеты, публикуемые Tesla, вводят читателей в заблуждение – в них предполагается, что «езда с включенным автопилотом намного безопаснее». Это неправда – согласно последнему отчету за квартал, езда с выключенным автопилотом была немного безопаснее. В прошлом квартале показатели были примерно равны, в первом квартале этого года езда с автопилотом была чуть более безопасной, и во всех остальных кварталах езда с автопилотом была немного опаснее. Безусловно, нужно учитывать, что на последние три квартала пришелся локдаун, из-за которого снизился трафик и аварий было меньше.

Пример карты глубин в сочетании с RGB-изображением с новой камеры Clarity от Light

Компания Light, которая раньше занималась камерами, анонсировала новый датчик глубины, который может перевернуть весь рынок. Clarity может сместить лидары и методы измерения глубины на основе компьютерного зрения за счет того, что этот датчик может строить карты глубин и внедрять в них RGB-изображения, причем радиус работы просто невероятен – 1000 метров. Если предположить, что Clarity работает так, как обещают, и если этот датчик будет производиться в больших масштабах, то это невероятные новости.

Некоторые из вас могли слышать о Light как о компании, которая создала цифровую камеру с 16 объективами, работающую на 3 фокусных расстояниях. Объединение изображений позволило Light создавать изображения высокого разрешения c адаптивной глубиной резкости – маленькая коробочка могла приблизиться к качеству зеркальных фотоаппаратов. Я тестировал их первое устройство – оно было любопытным, но не было готово оказаться в центре внимания. Позже в них инвестировал Softbank. Я думал, что они займутся вычислительной фотографией для оценки расстояния по пикселям, но то, что они сделали, превзошло все мои ожидания – я думал что датчик, работающий на расстоянии в 1000 метров создать невозможно.

Китайский производственный центр столкнулся с серьезным кризисом – и все из-за пандемии.

Ухань, эпицентр вспышки коронавируса, находится в самом сердце китайского сектора производства электроники и транспорта, возникшего за последнее десятилетие в провинции Хубэй.

В наши дни Ухань позиционируется как «Оптическая долина». Именно здесь находится самое крупное в мире производство оптоволокна. Также в Ухане базируются производители микросхем для устройств памяти, включая такие компании как Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing (XMC, производят флеш-память) и Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC, специализируются на 3D NAND). Этот регион олицетворяет собой усилия правительства Китая по ослаблению зависимости от зарубежных поставщиков микросхем.

Расположившаяся на слиянии рек Янцзы и Хан, территория вокруг Уханя на протяжении 2000 лет была критически важным оплотом для властей и тех, кто стремится свергнуть династии – а значит эта земля была ареной многих сражений.

Ухань – китайский эквивалент Виксбурга, конфедератской крепости, расположившейся вдоль реки Миссисипи, захваченной армией Союза во время американской гражданской войны.

Обзор основных трендов в индустрии беспилотного транспорта на 2021 год и некоторые параллели с 2020 годом.

Пришло время поговорить о перспективах беспилотного транспорта в 2021 году. В прошлом году в индустрии было небольшое затишье, пандемия сильно повлияла на стратегию многих компаний и заставила пересмотреть многие сценарии использования. Важность беспилотных грузовиков и автомобилей для перевозки товаров выросла в ущерб роботакси. Исключением стал Китай – там масштабы тестирования роботакси резко возросли.

Регуляции NHTSA в отношении беспилотного транспорта

Работа NHTSA (Национальное управление безопасностью движения на трассах) по разработке регуляций для беспилотного транспорта станет важным событием 2021 года. Я написал две статьи по этой теме: «NHTSA разрабатывает стандарты безопасности беспилотных автомобилей и у него есть вопросы» и «Определение безопасности беспилотных автомобилей от NHTSA». Надеюсь, работа над этим проектом будет завершена в 2021 (хотя вероятнее в 2022).

Примечание: Национальное управление безопасностью движения на трассах (NHTSA) и Министерство транспорта опубликовали в ноябре прошлого года предварительное уведомление о проекте стандартизации безопасности движения беспилотных автомобилей. Мы попросили Эгиля Юлиуссена, опытного аналитика автомобильной промышленности и обозревателя EE Times рассказать нам об этом. В этом тексте он объяснит нам как NHTSA определяет беспилотные автомобили, что входит в «нормы безопасности» и какие вопросы управление ставит перед индустрией для улучшения своего законопроекта.

19 ноября 2020 года NHTSA опубликовало предварительную версию своего законопроекта со стандартами безопасности для беспилотных транспортных средств. Комментарии и поправки к этому документу принимаются до 1 февраля 2021 года. Работа над этим документом знаменует начало стандартизации правил работы беспилотных автомобилей. Рекомендации в этом документе могут стать одними из самых важных для автомобильной промышленности на долгие годы. К чему стремится NHTSA и чего мы можем ожидать от этого проекта?

Название законопроекта звучит как «Основы безопасности для систем автоматизации езды». Официальная версия документа объемом более чем в 60 страниц была включена в Федеральный реестр 3 декабря 2020 года (18-страничный раздел мелким шрифтом). Также есть ссылка, по которой можно прочитать публичные комментарии, а свои можно оставить здесь.

Мне кажется, что пора демократизировать безопасность. Индустрия высоких технологий проповедует безопасность как идеологию, подчеркивает недостатки водителей-людей, а ее представители хвастаются системами автоматизации езды как средством спасения жизней. Давайте подробнее рассмотрим реальное положение дел.

Очень легко списать всю вину на водителей. Разве 94% несчастных случаев не являются следствием человеческой ошибки? Разве водители-люди не убивают на дорогах 1.3 миллиона человек каждый год? Разве не очевидно, что нужно убрать водителей-людей и заменить их на системы автопилота? Вы серьезно?

У нас есть аргументы в пользу систем безопасности. Давайте отступим от хайпа, маркетинговой ерунды и необоснованных обещаний о беспилотной езде и просто спросим себя: где регуляции, описывающие требования к проверенным технологиям безопасности для распространенных автомобилей, управляемых людьми? Если с ними все так просто, то почему бы с них и не начать?

Иллюстрация с каналом в 3-нм техпроцессе по технологии Samsung Multi-Bridge Channel FET

После FinFET

Считается, что эпоха FinFET транзисторов в полупроводниковых технологиях зашла далеко за рамки первоначальных прогнозов. Концепция расширения транзисторных каналов в третье измерение для улучшения электростатики затвора и управления проводимостью в канале впервые появилась на рынке под названием Intel Tri-Gate. Производители сохранили жизнеспособность finFET транзисторов за счет 5-нанометрового техпроцесса и (среди прочих инноваций) использования каналов с высокой мобильностью, в которых используются альтернативы чистому кремнию.

Несмотря на то, что некоторые эксперты предрекали закат этой технологии раньше остальных, ее конец действительно приближается. Поскольку в 2020 чипы производились по 5-нм техпроцессу, в процессорах от Apple используются finFET транзисторы от TSMC. TSMC – одна из компаний, планирующих выжать из технологии finFET еще одно поколение чипов, поскольку она уже объявила о планах создания чипов по 3-нм техпроцессу.

На замену finFET придут нанопроволока или технология Gate All Around (GAAFET). Ранние реализации этой технологии, на самом деле представляют собой проволоку плоской формы – Nanosheet («нанолист»). Samsung объявила о переходе на технологию Multi-Bridge Channel FET, или MBCFET для 3-нм техпроцесса. Кто-то может сказать, что это заявление и планы компании на 2021 год очень смелы. Они действительно агрессивны, но для меня это самая захватывающая технологическая новость, за которой стоит следить в новом году.

Разговор с Накулом Дуггалом – главой автомобильного подразделения Qualcomm

На этой неделе компания Qualcomm провела онлайн-мероприятие, сосредоточенное на автомобильной тематике. Цель этого мероприятия – представить себя Tier-1 поставщикам и автопроизводителям как надежного партнера.

Недавние успехи Qualcomm связаны с трендами в областях 5G, ИИ и ADAS, а также с переходом автомобилей к облачным технологиям. Автопроизводители стараются угнаться за концепцией «умного автомобиля» – они считают, что она поможет им повысить постпродажную выручку благодаря обновлениям ПО, различным функциям и услугам на протяжении всего срока службы автомобиля.

Компании потребовалось много времени и усилий для того, чтобы прийти к своему нынешнему положению. Двадцать лет назад первым выходом Qualcomm на автомобильный рынок стали технологии сетевого взаимодействия, которые позволили компании стать заметным игроком на рынке информационно-развлекательных систем. С тех пор роль Qualcomm существенно выросла. Во время онлайн-мероприятия представители компании рассказывали о лидерстве Qualcomm в области V2X связи в Китае и на рынке ИИ в бортовых панелях, дизайн которых получил награды и премии от более чем 20 автопроизводителей.

Для беспилотных автомобилей требуются объемные хранилища данных для цифровых панелей в салонах и экранов информационно-развлекательной системы

Пандемия создала множество проблем на пути развития современных транспортных средств – люди предпочитали не пользоваться услугами райдшеринга и общественным транспортом, а многие и вовсе не выходили из дома. Индустрия беспилотных автомобилей развивается медленнее, чем ожидалось. Впрочем, движение на рынке цифровых систем для салонов открывает возможности для производителей памяти, поскольку автомобили продолжают превращаться в сервера на колесах.

Генеральный менеджер подразделения встроенных систем Micron Technology Крис Бакстер сказал, что хотя ожидания от рынка беспилотной езды снизились, существует множество возможностей для роста в сегменте ADAS. Он отметил, что Tesla уже отступила от своих заявлений о беспилотной езде и сосредоточилась на системах 2 и 3 уровней. «Мы увидим развитие этой области – адаптивный круиз-контроль, системы удержания полосы, автоматическое торможение и системы мониторинга водителей. В 2021 у рынка автомобильных технологий будут большие перспективы – но не в области беспилотной езды, а в области цифровизации салона»

В долгосрочной перспективе компания Micron по-прежнему ожидает, что беспилотные транспортные средства останутся приоритетом для предприятий из областей, способных покрыть соответствующие расходы (например, робо-такси и грузоперевозки). Ожидается, что объемы автомобильных данных будут продолжать расти. Бакстер добавил, что «также мы увидим сдвиг в сторону централизации автомобильных вычислений».

Когда в прошлом году на CES представители Sony рассказывали о проекте «Vision-S», все это выглядело исключительно как маркетинг. В этом году проект электромобиля Gambit, кажется, в большей степени связан с автомобильной индустрией.

У японского гиганта бытовой электроники есть множество подразделений, обеспечивающих компании успех в области развлечений. Возникает вопрос: сможет ли Sony адаптировать свои технологические ноу-хау к автомобильному рынку и войти в мир автомобильной безопасности?

У Sony невероятный арсенал технологий и медиаресурсов: от устройств формирования изображений в высоком разрешении, time-of-flight камер, технологий пространственного звука и изображения до 5G-устройств, UI/UX для смартфонов, технологий ИИ и распознавания, PlayStation 5 и Columbia Pictures.

Согласно заявлениям компании, электромобиль будет «представлять собой сплав технологий и творческого подхода компании» и сыграет важную роль в «развитии будущего мобильности и подхватит эволюцию безопасности, комфорта, развлечений и доступности». Какими бы грандиозными не казались эти планы, пока неясно – таковы ожидания автопроизводителей или таков спрос.

Возьмем, например датчики изображения CMOS.

Примечание: Национальное управление безопасностью движения на трассах (NHTSA) и Министерство транспорта опубликовали в ноябре прошлого года предварительное уведомление о проекте стандартизации безопасности движения беспилотных автомобилей. Мы попросили Эгиля Юлиуссена, опытного аналитика автомобильной промышленности и обозревателя EE Times рассказать нам об этом. В этом тексте он объяснит нам как NHTSA определяет беспилотные автомобили, что входит в «нормы безопасности» и какие вопросы управление ставит перед индустрией для улучшения своего законопроекта.

В документе, опубликованном NHTSA, отражены взгляды управления на будущее беспилотного транспорта. В таблице ниже приведена сводная информация о базовых принципах безопасности систем автоматизированной езды. В левом столбце представлено сжатое содержание документа, опубликованного NHTSA. Посередине приводится сводка основной информации, в правом столбце расписаны дополнения к этой сводке. В этой статье мне удалось сжать 60+ страниц до восьми.

Краткое изложение

В аннотации к документу приводится определение ADS (система автоматизации езды) как совокупности аппаратного и программного обеспечения, выполняющего все функции вождения. Управление подчеркивает, что разработка стандартов безопасности полностью отличается от разработки федеральных нормативов безопасности транспортных средств.

Основа стандартов безопасности ADS опирается на ожидания продвижения технологий беспилотной езды и появление различных инноваций. Управление хочет быть уверено в том, что не помешает потенциальному прогрессу внедрением преждевременного ограничительного регулирования.