丰田智驾十年回顾:起个大早的“端到端”,为什么后来放弃了?

原创 Vehicle 2024-04-17 23:40
丰田汽车公司,作为全球汽车行业的领军企业,一直在智能化领域不断探索和尝试。我们之前文章《丰田汽车的智能化之路》和《丰田的智能化之路 -智能驾驶技术篇》也分享了丰田智能化探索的方向,丰田很早就提出了当前火爆的端到端概念,一切貌似都在安排中。
但是画风一转,去年九月丰田智能化公司Woven的CEO詹姆斯·库夫纳 (James Kuffner)离开;最近爆出丰田在中国的智能驾驶方案将采用华为的MDC硬件+Momenta软件的方案。
丰田智能化这十年,发生了什么?
从2015年至2023年,我们将丰田的智能化的之路分为四个阶段:成立期、新征程、整合期、调整期。本文将基于这四个阶段详细梳理丰田在智能化道路上的重要举措和战略调整,以及为何最终放弃了“端到端”技术路线
成立期(2015-2019):研究与技术的初步探索
在智能化的起步阶段,丰田主要加强了前期研究结构,扩展了车辆主动安全、自动驾驶技术、机器人技术、人工智能以及能源与材料的开发。
2016年,丰田成立了Toyota Research Institute(TRI),专注于人工智能、自动驾驶和机器人技术的研发。
2017年,TRI展示了基于AI深度学习的智能驾驶测试平台TRI P2,并开始采用Luminar的激光雷达进行测试。
2018年,丰田与爱信和电装共同成立了“丰田研究院-高级开发”TRI-AD,旨在加速自动驾驶技术的开发。
2019年CES上,丰田发布了基于雷克萨斯LS500改造的自动驾驶车辆TRI-P4,展示了其在自动驾驶技术方面的最新成果。然而,在此之后,TRI-AD并未发布太多与智能驾驶整车平台相关的新进展。
到2020年,TRI-AD也组建了新控股公司继续发展智能技术技术。到这个阶段结束,智能驾驶技术在丰田都还处于早期的前瞻研发与探索阶段,尚未有任何量产落地的车型对外展示与发售。
新征程(2020):确立机构与业务的扩展
2020年,丰田宣布TRI-AD将通过组建Woven Planet Holdings, Inc.(Woven Planet)的新控股公司来扩大和加强其业务。同时,TRI创立了Woven Capital,通过投资成长阶段的公司来支持集团的发展。
在这一阶段,丰田构建了智能化领域的三块版图:
  • Woven Core(自动驾驶技术的开发与实施)
  • Woven Alpha(互联、车载软件和高清地图的创新业务)
  • Woven Capital(风险投资于智驾科技领域)

应该说在前的几年的技术探索,让丰田大致梳理出智能化的技术know-how分别集中在自动驾驶技术、网联技术,丰田也继续在这两个领域追加投资。
然而丰田也很清楚作为全球第一大汽车厂商,在该领域进行早期的风险投资,既能够在新技术萌芽阶段介入,布局网织生态圈,同时也可以帮助母体在多个技术赛道上占位,分散风险。
与此同时在电动化赛道上,丰田在此时向比亚迪伸出了橄榄枝,两家企业在2020年3月在国内成立了分别持股50%的合资公司。
值得注意的是:当时协议双方共同开发的车型将悬挂丰田标。这也为近期轰动智驾圈的丰田选择华为作为智驾硬件供应商埋下伏笔。
整合期(2021-2022):全球扫货与技术整合
进入2021年,丰田开启了全球扫货模式,Woven Planet 几乎每个月都有自动驾驶的新动态。
收购了Lyft的智能驾驶团队Level IV,并投资了中国的L4梯队小马智行、Momenta和自动驾驶技术公司Aurora
除此之外,还投资了自动驾驶出行平台公司Ridecell,收购了高精地图公司CARMERA,Woven Planet还收购汽车操作系统公司Renovo Motors,还投资了风险投资基金UP.Partners。
绝大部分的投资都体现了丰田的战略投资属性,通常在技术合作之后进行。
面对自动驾驶行业的快速迭代,丰田似乎已经慌了。
在2021年,丰田发布了Toyota Teammate Advanced Drive(TAD)全新自动驾驶辅助系统,这是一个L2级别的自动驾驶辅助系统,搭载在旗下豪华品牌雷克萨斯LS车型上,这个车型当时搭载了一个前向激光雷达加两个侧向激光雷达,两个侧向激光雷达是德国大陆汽车的Flash激光雷达,即HFL-110。
到了2022年,丰田联合旗下的Woven Core,开始尝试在量产车型上搭载TAD(Teammate Advanced Drive)系统,该车型搭载了五个毫米波雷达、四个激光雷达和八个摄像,覆盖360度整个外围,其豪华程度直接拉满。
该功能可以支持在高速上帮助驾驶员进行车道保持、自适应巡航控制以及在必要时的自动变道和超车,并且有高精度地图的加持,同时还允许驾驶员脱手驾驶。
这套系统的选装价格为5170美元(约合3.3万元人民币),并且拥有10年的自动驾驶软件订阅服务,但可能丰田在智能驾驶上的推广信心不足,仅在Mirai顶配版Limited和雷克萨斯LS500h有该功能的选装包。
(如图蓝色区域所示,丰田的TAD系统配置了4颗激光雷达)
图示:前、侧、后搭载的激光雷达位置
侧面激光雷达需要精确检测相邻车道中车辆的位置和移动,以帮助避免侧面碰撞,侧面/后部激光雷达需要精确检测车辆附近的自由空间,以便换道和汇入到小空间中。
为了尽量减少其尺寸,还需要保持安装位置的空间限制。为了达到要求,TAD系统依然沿用了大陆集团的Flash激光雷达,将探测范围限制在短距离内,并消除了机械部件以减小设备的尺寸。
与此同时,丰田没有放缓在L4高阶智驾的技术摸索。
旗下的子公司 Woven Planet在2021年4月花了5.5亿美金现金收购了美国共享出行服务Lyft的自动驾驶汽车部门Level IV,在现在看来简直天价,然而回到2021年这个时间节点,几乎全球的L4方案的融资都是以亿计,丰田收购Level IV,这个金额也不算太大手大脚。
而担任团队负责人的James Kuffner,是谷歌第一辆自动驾驶汽车的工程团队成员之一。
Level IV打动丰田的智能驾驶技术方案,按照Level IV自己的公开介绍,包括两个阶段。首先在Autonomy 1.0阶段,Level IV 认为当前智能驾驶开发都采用自建智能驾驶测试车队的方式,基本于现有算法到实际环境中去跑,验证,然后修改,再验证的方式,重复循环式提升。
我们站在2024年看这个Autonomy 1.0阶段,实际上目前全球绝大部分的主机厂商的智驾方案,也都还是在1.0阶段,并没有实际性的改变。
数据主要从测试车辆上采集而来。而大家反复宣传的从量产车型上获取数据,实际上难度重重。很多车企不同的车型搭载的智能驾驶方案来自于不同的供应商,也有一部分的自研,这样很难实现跨车型平台的数据闭环。
不仅如此,在不同技术路径上的反复横跳,也造成了大量的数据浪费。从早期的L4方案减配实现L2.999,再到多源异构感知融合,到后面的BEV感知融合,再到纯视觉占用网络的兴起,短短两年,感知算法已经经历了好几个山峰与波谷。反而是那些坚定的选择激光雷达+多视觉融合的团队,成就了我们第一批“遥遥领先”的智驾车型。
眼下华蔚小理智驾方案,都坚定选择在BEV感知中融合的激光雷达的感知,从而实现不亚于特斯拉FSD“端到端”的表现。
图:Level IV-Autonomy 1.0 感知硬件配置
说到“端到端”,这里必须赶紧回到我们的主题,回到Level IV的Autonomy 2.0阶段,其实在21年开始,丰田就已经在尝试“端到端”开发。
如下图所示,Level IV将智能驾驶的Autonomy 2.0定义为一个全面的AI机器学习系统,覆盖智能驾驶的各个方面,如感知、预测、规划和测试。该系统利用包含丰富真实驾驶数据的大数据集进行训练和验证。
Autonomy 2.0采用数据驱动的方法,将所有组件转化为数据处理任务,通过优化数据集而非创造新的驾驶规则来提升性能,这增强了系统处理罕见事件和适应新区域的能力,只需收集更多数据并重新训练即可,可以说这与特斯拉推广的全自动驾驶“端到端”理念简直一模一样。
图:Level IV-Autonomy 2.0 端到端的系统构想和Autonomy 1.0的对比
为什么“端到端”这个技术路线被丰田最终放弃了呢?
首先最为直观的就是特斯拉和丰田这两家企业,对于智能驾驶的对于汽车产品的价值的理解差异是巨大的。
特斯拉将FSD视为其产品的核心价值之一,马斯克的愿景是通过不断的软件更新和算法迭代,最终实现无需人类驾驶员的车辆自主行驶。
相比之下,丰田对智能驾驶的定位更为谨慎和实用,更加倾向于“阶梯式”发展。当然,这也和两家企业的的市场地位截然不同决定的,做出不同的选择实则无可厚非。
特斯拉是汽车产品的绝对革命者,是动不动就“掀桌子”的玩家。而丰田作为全球最大的汽车制造商,面对北美、日本、东南亚、中国庞杂市场需求,又以省油、小排量、高性价比起家的品牌形象,服务的是千千万万最看重价格的消费者,不同的基本盘,决定了两家公司的基因有着天然的差异。
丰田同样对智能驾驶技术保有极大的热情,但是在很多技术方向都浅尝辄止。Autonomy 2.0项目对于端到端的模型包括这三个部分的设计:
整个智能驾驶闭环模拟,即模型从收集的真实驾驶场景真值中学习;
将智能驾驶分解为端到端的可微分神经网络;
需要大规模量产车型采集的数据来训练规划和模拟。
也就是说,如果要实现端到端,就需要海量的高质量的场景真值做驱动,注意,这里有两个前提:一个是数据要海量。最好源源不断,几十台车的数据采集是远远不够的,几百台也不够。
另外一个前提,是要高质量的数据,最好还是同源的数据。如果用众包数据模式,比如说用不同车型的不同传感器配置,最后回来的数据参数、格式、帧率都是不一样的,要用同一个模型实现端到端的训练,难度堪比登天。这里和众包建高精度地图还不太一样,感知算法需要对环境进行实时、准确的识别和预测,这对数据的质量和处理速度有很高的要求。
众包数据的不均匀性和不一致性可能无法满足这些要求。端到端的高阶智能驾驶的开发思路,和L4有限场景的智能驾驶和极其有限的部署车队,中间隔着海量数据的投喂。
时间来到2022年4月,在Woven Planet 丰田收购Lyft的Level IV一年之后,Woven Planet工程部副总裁Michael Benisch(前Level IV的前工程总监)在接受路透社采访时说:我们正在试图证明,我们可以利用丰田作为一家大型汽车制造商所拥有的优势,即获得巨大的数据,但保真度却低得多。
这个“突破”,可能有助于降低成本,更好地扩展丰田的自动驾驶技术。
贝尼什表示,这种基于摄像头的自动驾驶技术,像马斯克高度评价的特斯拉FSD和Autopilot系统,完全有可能追赶并超越使用激光雷达和雷达传感器的自动驾驶技术。
然而事实果真如此吗?
Woven Planet对智能驾驶的热情最终停留在了Autonomy 2.0项目,自此之后,互联网就鲜有该项目的进展介绍,而丰田的L4智能驾驶,也转向和小马智行合作。
最新一代基于丰田Sienna打造的Autono-MaaS车型,搭载的是小马智行第六代L4自动驾驶系统,但目前丰田还没有将L4的智能驾驶技术赋能到L2+智能驾驶功能层面,目前我们看到的丰田在售车型的智能驾驶,大部分车型都只部署了单车道的LCC辅助驾驶功能,只有很少几款高端车型搭载了TAD系统,而城区NOA更是没影儿。
2023年+调整期:在不同技术路径上反复横跳,丰田智能驾驶期待中国技术能反哺全球
2023年上海车展前,丰田全球CTO出席活动在公开场合表示,中国事务可由中国团队直接决定。到7月,丰田在华研发基地火速更名为“丰田智能电动汽车研发中心(中国)有限公司”(简称为:IEM by TOYOTA),致力于为中国市场开发更加紧贴客户需求的车型与配置。
而丰田在华的3个合资公司(一汽丰田汽车有限公司、广汽丰田汽车有限公司、比亚迪丰田电动车科技有限公司) 的研发中心的工程师也打破组织壁垒加入到IEM by TOYOTA主导的研发项目中。
在丰田决定进一步强化智能化、电动化技术的本土研发的五大举措中,智能化成为重中之重。在电动化和智能化领域,为了提升竞争力,将通过“拓展本土供应商”、“改良零部件设计”、“改革生产技术和制造工艺”三个领域的举措,力争实现制造成本的大幅削减。这其中“拓展本土供应商”,在智能驾驶领域,我们很快就看到了进展。
2024年,在即将到来的北京车展,丰田寄给汽车媒体的邀请函上就写着:“今年,丰田将以智能化为中心,为大家带来重磅信息及全新提案”。具体是什么方案呢?有确切消息称,比丰合资车型BZ3即将发布的最新智能驾驶配置,采用了华为MDC610硬件和Momenta的高阶智驾软件。据了解,后续可能还会在至少 3 款新能源车型上车。这也是目前丰田在华销售的电车主打车型。
而在全球市场上,丰田在今年年初已经确定了和高通的智驾平台的合作,而软件层面,据说好几个车型也有Momenta的身影,毕竟丰田在早几年已经战略投资了Momenta,对于Momenta的技术和服务精神都比较认可。
在过去的十年里,观察丰田在自动驾驶领域的进展,我们可以注意到,在L2和L4级别自动驾驶技术逐渐普及的过程中,丰田的发展方向似乎并不明朗。在技术研发和资金投入方面,丰田似乎未能明确其战略重心。
一方面,丰田投入资源开发了四款不同代的自动驾驶试验车,这反映了公司对于自主研发自动驾驶技术的追求;另一方面,丰田也对多家自动驾驶技术企业进行了资本投资。然而,在这种同时推进研发和投资的策略下,丰田所取得的成果却不达预期。
在投资方面,丰田拿出了超过了16.8亿美元投资自动驾驶,拿出的真金白银并没有带来技术的真正落地。而从中国市场的销量来看,到2023年,丰田在中国市场的销量已经连续两年下滑。尽管这并没有撼动丰田在全球汽车市场的霸主地位,但丰田在中国汽车市场电动化、智能化时代明显落下了步伐。
2024年北京车展在即,让我们共同拭目以待这个全球最大车企徐徐拉开的智驾大幕。

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