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| 本文作者： 新智駕 | 2017-01-23 12:57 |
雷鋒網(wǎng)按：本文作者為地平線智能駕駛商務(wù)總監(jiān)李星宇，畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，獲得了自動(dòng)化學(xué)院測(cè)試儀器及儀表專業(yè)的學(xué)士和碩士學(xué)位。曾任飛思卡爾應(yīng)用處理器汽車業(yè)務(wù)市場(chǎng)經(jīng)理，原士蘭微電?安全技術(shù)專家。
此文對(duì)CES 2017上關(guān)于自動(dòng)駕駛的最新進(jìn)展進(jìn)行了分析，作者認(rèn)為商業(yè)模式的變革是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域群雄并起的原因，并從“合作共享”、“傳感器成本下降”和“車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展”三個(gè)角度論證了自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)化的長(zhǎng)足進(jìn)步。他還指出，自動(dòng)駕駛競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵是更加理性的決策算法和更實(shí)用的計(jì)算平臺(tái)。
地平線由人工智能專家余凱于2015年創(chuàng)立，致力于提供面向自動(dòng)駕駛的高性能、低功耗、低成本、完整開(kāi)放的嵌入式人工智能解決方案。
雷鋒網(wǎng)經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
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如果說(shuō)三年前傳統(tǒng)車企對(duì)自動(dòng)駕駛還是將信將疑，如今則幾乎全線壓注自動(dòng)駕駛。誰(shuí)能最先把自動(dòng)駕駛投入實(shí)用，誰(shuí)就贏得下一個(gè)時(shí)代，而競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵則取決于決策算法和計(jì)算平臺(tái)。
在新年剛開(kāi)始的一周，如果你想找個(gè)地方和汽車業(yè)的人士聊聊，那最合適的地方一定是拉斯維加斯。今年的CES，車廠的參與力度堪比北美車展，而最熱的主題，毫無(wú)疑問(wèn)是自動(dòng)駕駛。而CES的開(kāi)幕前夜致辭，一向被認(rèn)為是整個(gè)CES的風(fēng)向標(biāo)，今年的主角從之前的Intel和微軟變成了英偉達(dá)，CEO黃仁勛的演講主題正是人工智能和自動(dòng)駕駛。
在這次CES上，英菲尼迪、奔馳、日產(chǎn)、現(xiàn)代、德?tīng)柛?、大眾、福特及豐田等公司競(jìng)相展出自家的自動(dòng)駕駛汽車原型，同時(shí)，福特、沃爾沃、谷歌以及寶馬等都公布了計(jì)劃，將在今年將其自動(dòng)駕駛測(cè)試車隊(duì)的數(shù)量擴(kuò)大數(shù)倍，從40輛到100輛不等。
如果說(shuō)五年前，谷歌開(kāi)始其無(wú)人車測(cè)試時(shí)，像春秋時(shí)代一個(gè)孤獨(dú)的布道者，追隨者寥寥，而懷疑者眾。那么現(xiàn)在就是自動(dòng)駕駛的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，群雄并起，傳統(tǒng)車企幾乎全線進(jìn)軍自動(dòng)駕駛。
從三年前的將信將疑到現(xiàn)在的大舉投入，一方面是谷歌、Uber和特斯拉這樣的公司用事實(shí)不斷展示技術(shù)上的進(jìn)步。但最主要的驅(qū)動(dòng)力，還在于傳統(tǒng)車廠已經(jīng)越來(lái)越清晰地意識(shí)到，自動(dòng)駕駛技術(shù)即將為汽車商業(yè)模式帶來(lái)顛覆式的改變，這可能是自內(nèi)燃機(jī)發(fā)明以來(lái)，汽車行業(yè)最重大的變化。
自動(dòng)駕駛帶來(lái)的商業(yè)潛力有多大？從本質(zhì)上講，自動(dòng)駕駛和互聯(lián)網(wǎng)的共同之處都在于：它們都通過(guò)去人力化，降低了傳輸成本。互聯(lián)網(wǎng)降低的是信息的傳輸成本，而自動(dòng)駕駛則降低有形的物和人的運(yùn)輸成本。對(duì)比互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)產(chǎn)生的商業(yè)影響力，就可以想象自動(dòng)駕駛的商業(yè)潛力。
借助自動(dòng)駕駛，一箱德國(guó)啤酒從工廠出廠到中國(guó)的超市，在運(yùn)輸過(guò)程中可以不需要任何人工的干預(yù)，全程自動(dòng)化運(yùn)輸，中間會(huì)經(jīng)過(guò)輪船、海關(guān)、高速和城市，其中的任務(wù)調(diào)度都將可以在云端完成，這提供了端到端的運(yùn)輸解決方案。這將需要無(wú)縫的基礎(chǔ)設(shè)施連接，但根本的變化還在于無(wú)需借助人力進(jìn)行運(yùn)輸。
同樣借助自動(dòng)駕駛，從首都機(jī)場(chǎng)到上海的淮海路可以提前預(yù)約服務(wù)，中間也許會(huì)經(jīng)過(guò)幾次拼車，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算效率最大化，就像手機(jī)基站切換那樣，但全程依然是無(wú)縫連接的。
基于這樣的應(yīng)用，TaaS 2.0（運(yùn)輸即服務(wù)，Transportation as a Service）正在成為業(yè)界探討的熱點(diǎn)，這里將TaaS 1.0定義為有人駕駛，而自動(dòng)駕駛則是TaaS 2.0時(shí)代。摩根·士丹利公司在最近的一份報(bào)告中表示，實(shí)現(xiàn)汽車完全無(wú)人駕駛將極大程度降低拼車成本，每輛車從目前的1.50美元一英里降至20美分一英里。
這一運(yùn)輸模式的變化對(duì)于傳統(tǒng)車廠的影響是巨大的，一旦汽車從私人擁有變?yōu)楣蚕磉\(yùn)輸工具，傳統(tǒng)車廠的目標(biāo)客戶就將由個(gè)人消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)aaS運(yùn)營(yíng)商，正如華為和中國(guó)移動(dòng)的關(guān)系一樣。隨之而來(lái)的，汽車的設(shè)計(jì)、銷售都將發(fā)生根本性的改變，汽車廠商就很難維持原來(lái)的強(qiáng)勢(shì)地位。
共享汽車的使用率將可以提升一個(gè)數(shù)量級(jí)（考慮一下我們現(xiàn)在私家車的行駛時(shí)間，以及每次的乘員人數(shù)），由此帶來(lái)的結(jié)果是：汽車整體銷量極有可能趨于下降。
自行車市場(chǎng)的歷史可以作為參照，2000年之前，自行車是中國(guó)私人出行的主要交通工具，與之對(duì)應(yīng)的，是中國(guó)的自行車年銷量達(dá)到5000萬(wàn)輛，還涌現(xiàn)出像中華自行車這樣的世界級(jí)品牌。但是當(dāng)自行車作為私人出行工具的地位被汽車取代后，中華自行車陷入破產(chǎn)的命運(yùn)，如今自行車的已經(jīng)成為一種出行服務(wù)的工具，并且設(shè)計(jì)也發(fā)生了極大的變化，而保留下來(lái)的市場(chǎng)也不能當(dāng)年的規(guī)模相提并論，今天，中國(guó)的自行車消費(fèi)量已不足巔峰期的40%，并且還在持續(xù)收縮中。
這意味著，整車廠將會(huì)遭遇殘酷的淘汰賽。
福特已經(jīng)未雨綢繆，高調(diào)宣布成為出行服務(wù)提供商，并啟動(dòng)了FordPass項(xiàng)目，為消費(fèi)者提供的服務(wù)包括：移動(dòng)出行服務(wù)，幫助消費(fèi)者更高效出行的FordGuides在線服務(wù)等。
福特CEO馬克·菲爾茲將其稱為繼福特為世界發(fā)明創(chuàng)造汽車以來(lái)最具革命性的全新平臺(tái)。Alphabet（谷歌母公司）在將其自動(dòng)駕駛項(xiàng)目成立了獨(dú)立公司W(wǎng)aymo后也表示將在今年下半年開(kāi)始提供拼車服務(wù)，該服務(wù)基于和FCA（菲亞特·克萊斯勒）共同開(kāi)發(fā)的半自動(dòng)駕駛MPV。寶馬與Sixt SE共同建立了拼車服務(wù)公司DriveNow，也準(zhǔn)備切入這一市場(chǎng)。緊隨其后的還有大眾、奔馳以及通用等。
自動(dòng)駕駛的目標(biāo)市場(chǎng)可以分為兩塊：面向私人和面向運(yùn)營(yíng)。
從技術(shù)上講，如果一輛車被賣給私人的時(shí)候，其自動(dòng)駕駛等級(jí)是Level3的話，那它就能在面向運(yùn)營(yíng)的時(shí)候發(fā)揮Level4的功能，這是因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)車輛可以在事前被充分規(guī)劃，規(guī)定有限的行駛區(qū)域，設(shè)定行駛的各種限制，包括車速、路線等，并且預(yù)先進(jìn)行充分測(cè)試。這意味著在相同的技術(shù)水準(zhǔn)下，用于運(yùn)營(yíng)可以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能。
可以說(shuō)，商業(yè)運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)駕駛車輛，其實(shí)現(xiàn)時(shí)間將早于個(gè)人使用的自動(dòng)駕駛車輛。
盡管不同的車廠有不同的自動(dòng)駕駛規(guī)劃，但綜合來(lái)看，面向個(gè)人消費(fèi)者的量產(chǎn)車，2023年之前可以實(shí)現(xiàn)高速上的Level3自動(dòng)駕駛，和一般道路上的Level2輔助駕駛，而同期面對(duì)運(yùn)營(yíng)商的自動(dòng)駕駛車將可以實(shí)現(xiàn)在有限區(qū)域內(nèi)的Level4自動(dòng)駕駛。
能否在這場(chǎng)自動(dòng)駕駛的競(jìng)爭(zhēng)中勝出，很大程度上將決定整車廠下一個(gè)十年的命運(yùn)。
整個(gè)過(guò)去的一年里，自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)化在多個(gè)方面取得了很大進(jìn)步，包括產(chǎn)業(yè)鏈整合、成本以及車聯(lián)網(wǎng)。
1、業(yè)界企業(yè)相繼合作
“我們希望到2021年開(kāi)發(fā)一套所有人都能使用的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。因此，我們歡迎制造商、供應(yīng)商或科技公司等其他公司參與其中，共同為無(wú)人駕駛平臺(tái)做貢獻(xiàn)?！痹诮谡匍_(kāi)的新聞發(fā)布會(huì)上，寶馬、Intel和Mobileye公開(kāi)了三方合作的更多細(xì)節(jié)，寶馬自動(dòng)駕駛高級(jí)副總裁福利肯斯坦表示，寶馬及其合作伙伴最終將以非獨(dú)家協(xié)議的方式，將該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供給業(yè)界，包括其它車廠。
研發(fā)的是平臺(tái)級(jí)產(chǎn)品，技術(shù)上開(kāi)放，商業(yè)上不排他，在傳統(tǒng)車廠的研發(fā)歷史上，這樣的開(kāi)放態(tài)度是少見(jiàn)的。在自動(dòng)駕駛激烈的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，合作反而成為最主流的選擇。
這三家公司的合作可能是業(yè)界最值得關(guān)注的，但回顧2016年，類似的合作可以拉出一串長(zhǎng)長(zhǎng)的清單，下面的合作僅僅是浮出水面的一部分：
Waymo和本田的合作，Waymo是谷歌自動(dòng)駕駛項(xiàng)目單獨(dú)拆分后成立的子公司，雙方計(jì)劃在2020年前后實(shí)現(xiàn)高速公路上自動(dòng)駕駛的實(shí)際運(yùn)用；
英偉達(dá)和奧迪的深度合作，之前奧迪已經(jīng)推出了有Tegra K1的域控制器zFAS系統(tǒng)；
英偉達(dá)與ADAS業(yè)界翹楚博世達(dá)成深度合作，表明傳統(tǒng)Tier 1正在快速跟上這波潮流，并且將其有深厚積累的車規(guī)級(jí)量產(chǎn)化經(jīng)驗(yàn)帶入自動(dòng)駕駛領(lǐng)域；
特斯拉和三星在計(jì)算平臺(tái)方面的合作，三星今年是在汽車領(lǐng)域動(dòng)作最大的消費(fèi)電子公司，先后將馬瑞利和哈曼收入囊中，并且成立了一個(gè)小型部門(mén)，研發(fā)自動(dòng)駕駛處理器及傳感器，并且已經(jīng)憑借其應(yīng)用處理器切入奧迪供應(yīng)商體系，可以預(yù)期三星將成為高通強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，與特斯拉的深度合作，為三星撬動(dòng)自動(dòng)駕駛市場(chǎng)提供了一個(gè)極佳的支點(diǎn)；
德?tīng)柛：蚆obileye的合作，德?tīng)柛Ｔ贑ES期間專門(mén)提供了測(cè)試車供觀眾體驗(yàn)，其CTO杰夫·歐文斯表示，該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將于2019年投入生產(chǎn)，預(yù)計(jì)批發(fā)價(jià)約為5000美元；
德國(guó)三駕馬車：寶馬、戴姆勒、奧迪聯(lián)手收購(gòu)地圖供應(yīng)商HERE，Intel也在最近加盟，收購(gòu)了HERE 15%的股份，作為聯(lián)盟的主要成員，Mobileye也已經(jīng)和HERE一起收集并共享道路數(shù)據(jù)；
沃爾沃與奧托立夫的合作，雙方共同開(kāi)發(fā)的自動(dòng)駕駛平臺(tái)將向整個(gè)業(yè)界供貨；
耐世特和大陸計(jì)劃在密歇根成立一個(gè)合資公司，將打造面向自動(dòng)駕駛的的電控系統(tǒng)和其他車載硬件。
2、四大核心因素推動(dòng)合作
曾經(jīng)的競(jìng)爭(zhēng)者走到了一起，整個(gè)供應(yīng)商的關(guān)系也在重組，Tier1、Tier2以及主機(jī)廠，也從未如此深入綁定在一起。群雄并起，連橫合縱，在百年汽車歷史上，從未有如此規(guī)模和深度的合作。這源于四個(gè)核心的驅(qū)動(dòng)因素：降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、分擔(dān)研發(fā)成本、縮短研發(fā)時(shí)間以及鎖定客戶。
“開(kāi)發(fā)真正的自動(dòng)駕駛汽車需要克服巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，我認(rèn)為難度與載人登月相當(dāng)。” Mobileye CEO阿姆農(nóng)·沙書(shū)阿表示這不是一家企業(yè)能夠單獨(dú)完成的任務(wù)，合作是必然的選擇。
與此同時(shí)，各個(gè)重要玩家也在全力擴(kuò)充自己的研發(fā)范圍，Intel今年動(dòng)作頻頻，先后收購(gòu)了深度學(xué)習(xí)初創(chuàng)公司Nervana，增強(qiáng)其在AI方面的實(shí)力，在今年的CES展上，Intel分別展出了與地平線機(jī)器人和AImotive合作的ADAS原型系統(tǒng)。在合作的同時(shí)，大家也都留一手，確保不被別人卡死。
傳感器是自動(dòng)駕駛汽車最顯著的成本，本屆CES期間，Waymo CEO克拉夫西克宣布Waymo已經(jīng)將激光雷達(dá)成本降低了90%，單價(jià)約為7500美元。克拉夫西克在近期接受采訪時(shí)表示：“Waymo可能會(huì)向其它公司銷售硬件”。
受該消息的影響，Mobileye股價(jià)下跌4.4%，降至39.86美元，創(chuàng)下去年11月中旬以來(lái)最大單日跌幅。投資者普遍認(rèn)為此舉有助于增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)，改變Mobileye一家獨(dú)大的格局，加速成本下降。
Quanergy、Velodyne、麻省理工學(xué)院等都在推進(jìn)固態(tài)激光雷達(dá)的研發(fā)，其核心在于上游半導(dǎo)體工藝的突破，例如高功率高波束質(zhì)量的輻射源、高靈敏度接收技術(shù)、產(chǎn)品良率等，如果這些關(guān)鍵指標(biāo)獲得突破，固態(tài)激光雷達(dá)的實(shí)用化有機(jī)會(huì)讓成本下降至100美元。
激光雷達(dá)被認(rèn)為是最精準(zhǔn)的自主感知手段，其有效感知范圍超過(guò)120米，而精度可以達(dá)到厘米級(jí)，但限于之前價(jià)格高昂，無(wú)法部署在量產(chǎn)車上，但前景無(wú)疑是樂(lè)觀的。
其它的傳感器價(jià)格本身已經(jīng)在可接受的區(qū)間，而性能則持續(xù)提升，在CMOS sensor方面，目前已經(jīng)有4Mp像素密度的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品；毫米波雷達(dá)正從點(diǎn)目標(biāo)探測(cè)往成像雷達(dá)方面發(fā)展，例如SAR（相控陣）型雷達(dá)，正在從軍用領(lǐng)域向汽車領(lǐng)域推進(jìn)。
毫米波雷達(dá)芯片也正在從硅鍺工藝向廉價(jià)的CMOS工藝發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年左右，COMS工藝可以達(dá)到現(xiàn)有硅鍺工藝的水平，并且發(fā)射、接收以及信號(hào)處理器三合一的產(chǎn)品也在開(kāi)發(fā)中，屆時(shí)，毫米波雷達(dá)芯片將可能比目前的價(jià)格下降數(shù)倍。
1、國(guó)外V2X進(jìn)展
2016年12月14日，美國(guó)交通部發(fā)布了V2V（車與車通信）的新法規(guī)，進(jìn)入了90天公示期，法規(guī)強(qiáng)制要求新生產(chǎn)的輕型汽車安裝V2V通信裝置，這是一個(gè)里程碑式的進(jìn)步。
美國(guó)交通部還在近日宣布成立一個(gè)自動(dòng)駕駛委員會(huì)，專門(mén)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車、無(wú)人機(jī)等進(jìn)行監(jiān)管，該委員會(huì)包括了通用汽車CEO瑪麗·巴拉、Waymo CEO克拉夫西克、蘋(píng)果副總裁麗莎等人，目標(biāo)是確保先進(jìn)的技術(shù)得到安全的部署。
安裝在車上的V2V系統(tǒng)可以看作是一個(gè)超級(jí)傳感器，它提供了比任何其它車載傳感器都高得多的感知能力和可靠性，在自車感知技術(shù)尚不能達(dá)到高可靠性之前，用V2X可以決定性地提升其可靠性。
美國(guó)交通部的新規(guī)中要求V2V裝置的通信距離達(dá)到300米，并且是360度覆蓋，遠(yuǎn)超攝像頭的探測(cè)能力，并且其感知信息屬于結(jié)構(gòu)化信息，不存在誤報(bào)的可能，根據(jù)美國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）的研究，利用V2X技術(shù)，可以減少80%的非傷亡事故。
但這一切是以100%的覆蓋率為前提的，在此之前，車企也曾經(jīng)做過(guò)嘗試，例如凱迪拉克，但都因缺乏足夠的覆蓋率難以發(fā)揮作用，依靠強(qiáng)制性的法規(guī)驅(qū)動(dòng)，V2X普及的最大難題將得以有效解決。
近日，高通發(fā)布新聞表示，將與奧迪、愛(ài)立信等公司進(jìn)行蜂窩-V2X（Celluar-V2X）的測(cè)試合作，該測(cè)試符合由德國(guó)政府主導(dǎo)的項(xiàng)目組織——自動(dòng)互聯(lián)駕駛數(shù)字測(cè)試場(chǎng)的測(cè)試規(guī)范。在此之前，高通推出了基于其最新驍龍X16 LTE modem的全新聯(lián)網(wǎng)汽車參考平臺(tái)，支持作為可選特性的專用短程通信（DSRC）和蜂窩-V2X。
2、中國(guó)V2X進(jìn)展
2016年下半年，發(fā)改委連同交通部聯(lián)合發(fā)布了《推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”便捷交通促進(jìn)智能交通發(fā)展的實(shí)施方案》，明確提出 “結(jié)合技術(shù)攻關(guān)和試驗(yàn)應(yīng)用情況，推進(jìn)制定人車路協(xié)同（V2X）國(guó)家通信標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施設(shè)備接口規(guī)范，并開(kāi)展專用無(wú)線頻段分配工作”的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。從目前的情況來(lái)看， LTE-V極有可能將確定為中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
5G的推進(jìn)對(duì)V2X是非常大的利好，因?yàn)?G標(biāo)準(zhǔn)本身就包含了V2X，可以說(shuō)5G的發(fā)展和自動(dòng)駕駛的發(fā)展是自洽的。
為了滿足在商業(yè)應(yīng)用上的高可靠性，越來(lái)越多的車企意識(shí)到在增強(qiáng)車輛能力的同時(shí)，需要將道路從對(duì)人友好改造為對(duì)車友好，從去年開(kāi)始，中國(guó)所有的自動(dòng)駕駛示范園區(qū)都在規(guī)劃部署路側(cè)系統(tǒng)（V2I）。隨著5G的時(shí)間表日漸清晰，更大范圍的部署也讓人非常期待。
與3/4G時(shí)代主要面對(duì)個(gè)人消費(fèi)者需求不同，5G的核心推動(dòng)力來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)，而汽車可能是其中最大的單一應(yīng)用，一輛自動(dòng)駕駛汽車每天可以產(chǎn)生超過(guò)1T的數(shù)據(jù)。
目前，像HERE這樣的地圖供應(yīng)商正在積極準(zhǔn)備用于自動(dòng)駕駛的實(shí)時(shí)高精地圖，以克服靜態(tài)高精地圖無(wú)法適應(yīng)道路變化的難題，但之前受制于無(wú)線帶寬限制，很難達(dá)到實(shí)用，5G可提供高達(dá)10Gbps+的峰值速率，以及1ms的低延時(shí)性能，可以滿足這樣的需求。
3、V2I商業(yè)化模式
V2I使商業(yè)化有了簡(jiǎn)單直觀的模式：誰(shuí)投資V2I，誰(shuí)就可以從中受益，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛汽車可以在已經(jīng)部署了V2I的封閉路段行駛，計(jì)費(fèi)因此變得更容易。
從技術(shù)角度講，自動(dòng)駕駛由三大主要技術(shù)構(gòu)成：感知、決策和控制。現(xiàn)在自動(dòng)駕駛技術(shù)真正的門(mén)檻在哪里？
如果你去CES參觀各家公司的自動(dòng)駕駛樣車，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)趨勢(shì)是各家公司的傳感器配置越來(lái)越趨同化：前視多目攝像頭，77GHz長(zhǎng)距/短距雷達(dá)、環(huán)視攝像頭、加上十個(gè)以上的超聲波雷達(dá)，豪華一點(diǎn)的再配上幾個(gè)低線束的激光雷達(dá)。這些傳感器的供應(yīng)商也差不多。
在感知層面，隨著ADAS的大量部署和長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)開(kāi)發(fā)，已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以說(shuō)感知技術(shù)已經(jīng)不是主要的瓶頸。而控制則是傳統(tǒng)車廠和Tier 1非常擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，做了很多年，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。
自動(dòng)駕駛在技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)，主要聚焦于決策環(huán)節(jié)。事實(shí)上，區(qū)分一個(gè)系統(tǒng)是ADAS還是自動(dòng)駕駛，也主要是看該系統(tǒng)是否有決策部分。無(wú)論是谷歌還是特斯拉，他們的核心競(jìng)爭(zhēng)力，都還是體現(xiàn)在其決策算法方面。
傳統(tǒng)汽車界的研發(fā)是基于功能安全的設(shè)計(jì)方法學(xué)建立的，滲透到開(kāi)發(fā)流程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并且在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)，將汽車的安全性提高到了極高的水準(zhǔn)，如今，頂尖的公司已經(jīng)可以確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)能使用一百萬(wàn)公里。
但是面對(duì)洶涌而至的機(jī)器學(xué)習(xí)熱潮，傳統(tǒng)汽車界突然發(fā)現(xiàn)自己嚴(yán)重缺乏技術(shù)儲(chǔ)備，面對(duì)特斯拉和谷歌激進(jìn)的策略，顯得力不從心。這已經(jīng)成為制約傳統(tǒng)車廠開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛的最大短板，目前，傳統(tǒng)車廠或者大肆收購(gòu)機(jī)器學(xué)習(xí)公司，或者與其合作，他們需要盡快補(bǔ)上這塊短板。
傳統(tǒng)車廠出身的克拉夫西克顯然深知這一點(diǎn)，在他出任Waymo CEO之后，谷歌一改之前模棱兩可的商業(yè)策略，明確表示向車廠提供解決方案，并迅速宣布和本田合作，事實(shí)上是將自己定位在Tier 1的角色。此前谷歌雖然在技術(shù)積累上處于領(lǐng)先位置，但一直沒(méi)有確定可行的商業(yè)模式，克拉夫西克的到來(lái)，讓谷歌對(duì)于商業(yè)化的態(tài)度更接地氣，也更精準(zhǔn)。
在該解決方案中，硬件基本也是外購(gòu)的，顯然無(wú)法成為谷歌的競(jìng)爭(zhēng)壁壘，最有價(jià)值的，還是一整套經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的軟件，尤其是其中的決策算法。可以想象的是，谷歌將會(huì)向業(yè)界提供軟件授權(quán)，就像它之前在安卓系統(tǒng)上所做的一樣。
決策算法面臨的最大挑戰(zhàn)，就是如何達(dá)到自動(dòng)駕駛所需要的極高的安全性和可靠性。
自動(dòng)駕駛決策的結(jié)果會(huì)輸出到控制器，根據(jù)ISO 26262已有的功能安全的規(guī)定，這會(huì)反過(guò)來(lái)要求決策系統(tǒng)也需要達(dá)到ASIL-D的標(biāo)準(zhǔn)。目前，ISO組織對(duì)專門(mén)針對(duì)自動(dòng)駕駛的功能安全標(biāo)準(zhǔn)正還在制定中，有可能會(huì)用一種新的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考量，但功能安全的基本原則依然有效。
1、端到端的AI方法有隱患
這意味著，我們必須嚴(yán)肅地思考，如何才能滿足功能安全的要求？對(duì)于谷歌、百度以及許多初創(chuàng)公司，這些非傳統(tǒng)車廠出身的玩家來(lái)說(shuō)，是一個(gè)全新的命題。
目前，很多創(chuàng)新公司都在使用深度學(xué)習(xí)加增強(qiáng)學(xué)習(xí)做端到端的訓(xùn)練，也就是說(shuō)，從傳感器的輸入直接導(dǎo)出控制器（剎車、油門(mén)、轉(zhuǎn)向等）的輸出。但深度學(xué)習(xí)的問(wèn)題在于它失去了透明性，僅僅依賴于概率推理，也就是相關(guān)性，而非因果推理，而這兩者是有本質(zhì)不同的。
相關(guān)并不意味著因果。舉個(gè)例子，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，手指頭越黃的人，得肺癌的比例越大。但事實(shí)上，手指的顏色和得肺癌的幾率之間顯然沒(méi)有直接的因果聯(lián)系。那么為什么統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)顯示出相關(guān)性呢？這是因?yàn)槭种更S和肺癌都是由吸煙造成的，由此造成了這兩者之間產(chǎn)生了虛假的相關(guān)性。
深度學(xué)習(xí)就像一個(gè)黑盒子，無(wú)法進(jìn)行分析，出了事情你不知道原因到底是什么，也沒(méi)有辦法預(yù)測(cè)下一次會(huì)出什么狀況。
有一個(gè)很搞笑的例子，用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練一個(gè)系統(tǒng)，來(lái)分辨哈士奇和愛(ài)斯基摩狗，初步測(cè)試效果非常好，但進(jìn)一步的測(cè)試表明，這個(gè)系統(tǒng)其實(shí)是通過(guò)區(qū)分背景，而不是狗本身來(lái)判定其種類的，因?yàn)橛?xùn)練所使用的樣本中，愛(ài)斯基摩狗幾乎總是伴隨者雪地的背景，而哈士奇則沒(méi)有，想想看，如果這樣的系統(tǒng)應(yīng)用到自動(dòng)駕駛，是多大的隱患。
深度學(xué)習(xí)的實(shí)際表現(xiàn)，基本上取決于訓(xùn)練的樣本以及你所要求輸出的特征值。但如果你的樣本比較單一，輸出特征值又比較簡(jiǎn)單，則很容易訓(xùn)練出你并不想要的結(jié)果來(lái)。就自動(dòng)駕駛而言，這是無(wú)法接受的，它需要高度的理性決策。
如今，深度學(xué)習(xí)的熱潮席卷了整個(gè)業(yè)界，很多人不再對(duì)基礎(chǔ)算法進(jìn)行鉆研，而是瘋狂加大數(shù)據(jù)、堆機(jī)器進(jìn)行訓(xùn)練，以期更快地出成績(jī)，結(jié)果看上去還不錯(cuò)，但這樣的非理性態(tài)度其實(shí)是給自動(dòng)駕駛埋下了隱患。
我們需要的是對(duì)于事實(shí)邏輯的深入分析，以及不同方法論的結(jié)合，從這個(gè)意義上講，如果用小數(shù)據(jù)可以達(dá)到好的效果，更能說(shuō)明我們對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的理解能力。
2、基于規(guī)則的專家系統(tǒng)不靈活
傳統(tǒng)的主機(jī)廠和Tier 1面臨的則是另外的問(wèn)題，如果接觸各大Tier 1的ADAS產(chǎn)品，無(wú)論是AEB，還是ACC、LKA，你會(huì)發(fā)現(xiàn)都是基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。這種系統(tǒng)精確可分析，但專家系統(tǒng)的問(wèn)題在于，但場(chǎng)景非常多變時(shí)，創(chuàng)建的規(guī)則就無(wú)法保證足夠的覆蓋面，結(jié)果，當(dāng)添加更多新的規(guī)則時(shí)，就必須撤消或者重寫(xiě)舊的規(guī)則，這使得這個(gè)系統(tǒng)變得非常脆弱。
而且，各個(gè)功能都有自己?jiǎn)为?dú)的規(guī)則，組合到一起，其可能性就非常多，甚至還存在矛盾，這使得ADAS向自動(dòng)駕駛過(guò)渡之路變得更加艱難。我曾跟一家主機(jī)廠在交流他們的決策系統(tǒng)詢問(wèn)過(guò)這個(gè)問(wèn)題，得到的答案是：這種基于專家系統(tǒng)的規(guī)則經(jīng)過(guò)組合，能產(chǎn)生一萬(wàn)種可能。你甚至很難對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完整的測(cè)試。
3、新的決策機(jī)制：因果推理
因此，我們需要在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域引入新的決策機(jī)制。自動(dòng)駕駛決策技術(shù)路線的一個(gè)重大趨勢(shì)，就是從相關(guān)推理到因果推理。這樣的人工智能框架是Judea Pearl在八十年代建立的，他也因此拿到了圖靈獎(jiǎng)。
上世紀(jì)80 年代初，Judea Pearl為代表的學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了一種新的思路：從基于規(guī)則的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樨惾~斯網(wǎng)絡(luò)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)概率推理系統(tǒng)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)處理方面，針對(duì)事件發(fā)生的概率以及事件可信度分析上具有良好的分類效果。它具有兩個(gè)決定性的優(yōu)勢(shì)：模塊化和透明性。
地平線自動(dòng)駕駛決策機(jī)制
模塊化的優(yōu)勢(shì)非常重要，例如，假如任務(wù)是更新汽車的變速箱，當(dāng)變速箱被更換的時(shí)候，你不必重寫(xiě)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，只需要修改為變速箱建模的子系統(tǒng)，其余的都可以保持不變。
因此，我們可以把深度學(xué)習(xí)的系統(tǒng)作為一個(gè)子模塊融入到其中，專家系統(tǒng)可以是另一個(gè)子模塊，也融入其中，這意味著我們有了多重的冗余路徑選擇，這種冗余構(gòu)成了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)，將有效強(qiáng)化輸出結(jié)果的可靠性，避免一些低級(jí)錯(cuò)誤的發(fā)生。
透明性是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。對(duì)于自動(dòng)駕駛而言，這尤為關(guān)鍵，因?yàn)槟憧梢詫?duì)整個(gè)決策的過(guò)程進(jìn)行分析，了解出錯(cuò)的是哪一個(gè)部分。
可以說(shuō)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是理性決策的極佳實(shí)現(xiàn)，適合用于設(shè)計(jì)整個(gè)決策的頂層框架。
因果推理的另一個(gè)典型范例就是基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的決策框架，它把一個(gè)決策問(wèn)題看作是一個(gè)決策系統(tǒng)跟它所處環(huán)境的一個(gè)博弈，這個(gè)系統(tǒng)需要連續(xù)做決策，就像開(kāi)車一樣。優(yōu)化的是長(zhǎng)期總的收益，而不是眼前收益。這有點(diǎn)像巴菲特的價(jià)值投資，優(yōu)化的目標(biāo)不是明天的收益，而是明年或者十年以后的長(zhǎng)期總收益。
谷歌把這樣的框架用在下圍棋上，取得了革命性的成功。自動(dòng)駕駛的場(chǎng)景也非常適合應(yīng)用這樣的決策系統(tǒng)。比如說(shuō)要構(gòu)建價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，評(píng)估當(dāng)前的駕駛環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估的是從現(xiàn)在時(shí)間到未來(lái)時(shí)間的整體風(fēng)險(xiǎn)；然后利用策略網(wǎng)絡(luò)輸出本車的控制決策，選擇最優(yōu)的駕駛路徑和動(dòng)力學(xué)輸出。
同時(shí)，我們還可以構(gòu)建一個(gè)基于模擬路況的仿真環(huán)境，通過(guò)增強(qiáng)學(xué)習(xí)去做虛擬運(yùn)行，獲得最優(yōu)的決策模型，并且還將產(chǎn)生大量的模擬數(shù)據(jù)，這對(duì)決策算法的成熟至關(guān)重要。
可以說(shuō)，向因果推理型決策模型轉(zhuǎn)化是自動(dòng)駕駛技術(shù)邁向成熟的重大標(biāo)志。
對(duì)于自動(dòng)駕駛這樣的復(fù)雜任務(wù)，在設(shè)計(jì)軟件的同時(shí)，還必須考慮與之匹配的硬件效能，這里包括性能、功耗和功能安全。
為了保證自動(dòng)駕駛的實(shí)時(shí)性要求，我們需要保證軟件響應(yīng)的最大延遲在可接受的范圍內(nèi)，對(duì)于計(jì)算資源的要求也因此變得極高。目前，自動(dòng)駕駛軟件的計(jì)算量達(dá)到了10個(gè)TOPS（每秒萬(wàn)億次操作）的級(jí)別，這使得我們不得不重新思考對(duì)應(yīng)的計(jì)算架構(gòu)，圖靈獎(jiǎng)獲得者Alan Kay，他有一句話是喬布斯一直信仰的：如果你嚴(yán)肅地思考你的軟件，你就必須要做你自己的硬件。
事實(shí)上，整個(gè)數(shù)字半導(dǎo)體和計(jì)算產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力，正在從手機(jī)轉(zhuǎn)向自動(dòng)駕駛，后者所需要的計(jì)算量比手機(jī)要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
今天，打開(kāi)任何一家主機(jī)廠的無(wú)人車的后備箱，都是一堆計(jì)算設(shè)備，不但沒(méi)有地方放行李，而且還要解決它的整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。之前在烏鎮(zhèn)舉行的世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)，記者在實(shí)際體驗(yàn)百度的無(wú)人車時(shí)，提到非常有趣的一點(diǎn)：“這輛無(wú)人車平穩(wěn)地行駛了起來(lái)，但位于后備箱的車載計(jì)算機(jī)噪音較大，可以聽(tīng)到風(fēng)扇在運(yùn)行的聲音。”
為什么呢？因?yàn)樗褂玫氖荂PU+GPU+FPGA的計(jì)算平臺(tái)，計(jì)算所需要的功率非常大，GPU尤其恐怖，如果沒(méi)有強(qiáng)力風(fēng)扇來(lái)散熱的話，夏天很容易燒壞機(jī)器。坐在這樣的車?yán)?，就別講究體驗(yàn)了。
功能安全是另一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，這里面其實(shí)包含了多個(gè)方面的要求：處理器要符合至少ASIL-B等級(jí)的要求，可靠性需要能夠保證在至少十年的使用期內(nèi)不出問(wèn)題。
高通在手機(jī)領(lǐng)域有非常強(qiáng)的實(shí)力，而且向汽車電子進(jìn)軍的努力也從未停止，但去年高通依然決定花370億美元重金收購(gòu)了汽車電子老大NXP（恩智浦），這從另一個(gè)側(cè)面折射出汽車電子的門(mén)檻之高。
這讓我們想起計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，50年代是大型機(jī)的時(shí)代，那個(gè)時(shí)候一臺(tái)大型機(jī)可以占據(jù)實(shí)驗(yàn)樓的一整個(gè)樓層，需要一個(gè)龐大的團(tuán)隊(duì)來(lái)操作，價(jià)格高到數(shù)百萬(wàn)美元；七十年代小型機(jī)占據(jù)主導(dǎo)，小型機(jī)可以安裝進(jìn)一個(gè)房間，價(jià)格也降到數(shù)萬(wàn)美元；八十年代是PC時(shí)代，可以擺放到桌面，價(jià)格則又降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，如今是手機(jī)，可以裝進(jìn)口袋；貫穿其中的是三個(gè)主要方面的進(jìn)步：體積、功耗和成本。
人工智能所需要的處理器，從2012年開(kāi)始被業(yè)界廣泛關(guān)注，比如從GPU到FPGA，再到TPU，業(yè)界也沿著之前計(jì)算機(jī)走過(guò)路，重構(gòu)人工智能所需要的處理器。
英偉達(dá)在本屆CES上發(fā)布了最新的車載計(jì)算平臺(tái)“XAVIER”，512個(gè)Volta CUDA核心可提供高達(dá)30 TOPS的計(jì)算性能，但最引人注目的還是其30W的功耗，大大低于之前還需要水冷的Drive PX2。這是一個(gè)很大的進(jìn)步，但還不夠，要讓自動(dòng)駕駛得到普及，性能、功耗、成本和體積因素，一個(gè)也不能少。
如今很多車廠都制定了非常激進(jìn)的自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)計(jì)劃，但其實(shí)樣車開(kāi)發(fā)與其投入到量產(chǎn)車的日程表其實(shí)是差異非常大的。與量產(chǎn)車的設(shè)計(jì)理念完全不同，量產(chǎn)車必須考慮成本因素，不能跟今天的GPU或者其它的計(jì)算所需要的成本一樣，而這就需要業(yè)界提供新的計(jì)算平臺(tái)。
FPGA被越來(lái)越多的公司關(guān)注，其可編程特性可以滿足專有計(jì)算構(gòu)架的需求，微軟、Intel等公司都在大量部署基于FPGA的系統(tǒng)。
FPGA在ADAS方面的出貨量也在迅速增加，去年的出貨量應(yīng)該不會(huì)低于3Mu。但FPGA再往上走，計(jì)算資源的擴(kuò)展會(huì)讓成本上升到很難接受的地步。半導(dǎo)體業(yè)界無(wú)數(shù)的歷史都表明，F(xiàn)PGA往往是定制化ASIC的前哨站，一旦某個(gè)應(yīng)用的量足夠大，定制化ASIC就會(huì)變得更經(jīng)濟(jì)。
地平線機(jī)器人公司正處于整個(gè)業(yè)界研究的最前沿，目標(biāo)就是將原本智能在云端運(yùn)行的人工智能，實(shí)現(xiàn)在高性能低功耗的大腦引擎（BPU）上，這是一個(gè)全新的計(jì)算構(gòu)架IP，將充分適配深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的要求，由此帶來(lái)革命性的嵌入式人工智能，預(yù)計(jì)其成本和功耗都將比現(xiàn)有GPU低一個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣的IP可以嵌入到SoC中，或者單獨(dú)作為協(xié)處理器使用。目前地平線正在推進(jìn)代號(hào)為“高斯”的計(jì)算構(gòu)架IP的開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)2017年底推出。
地平線的BPU戰(zhàn)略
在過(guò)去，處理器都是作為標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)提供給業(yè)界，軟件工程師拼命優(yōu)化編譯器、代碼、任務(wù)調(diào)度等來(lái)達(dá)到更高的性能表現(xiàn)，但現(xiàn)在，這已經(jīng)無(wú)法滿足產(chǎn)品快速上市的要求了。
英偉達(dá)在AI業(yè)界攻城略地，幾乎已經(jīng)成為標(biāo)配，這其中有其高性能GPU的因素，但問(wèn)題在于，為什么其它GPU供應(yīng)商沒(méi)有贏得這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)？
英偉達(dá)不僅提供GPU硬件，還提供了高度優(yōu)化的CUDA平臺(tái)，該平臺(tái)封裝了大量高頻使用的數(shù)學(xué)運(yùn)算庫(kù)，英偉達(dá)更進(jìn)一步面向自動(dòng)駕駛提供了端到端的解決方案，這實(shí)際上是一種重要的產(chǎn)品理念：軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。
這揭示了英偉達(dá)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)成功的秘訣：通過(guò)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，優(yōu)化軟硬件系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，縮短客戶導(dǎo)入時(shí)間，贏得市場(chǎng)。
新的自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)，實(shí)際上是因應(yīng)算法和軟件的需求而來(lái)的，例如，為了更好地支持深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極大規(guī)模的矩陣運(yùn)算，你需要考慮如何使用二值化方法來(lái)降低對(duì)于硬件乘法器的需求，如何重新設(shè)計(jì)緩存機(jī)制以避免I/O帶寬成為整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的瓶頸等。為了滿足功能安全的需求，你需要硬件級(jí)別的虛擬化，這就要求處理器構(gòu)架設(shè)計(jì)方面需要考慮多核、VMM、設(shè)備I/O請(qǐng)求管理等。
Intel也在加強(qiáng)其在人工智能算法方面的積累，對(duì)Nervana和Movidius的收購(gòu)反映了這一點(diǎn)。通過(guò)提供至強(qiáng)處理器、FPGA，結(jié)合其Nervana平臺(tái)以及面向深度學(xué)習(xí)優(yōu)化的數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)（MKL），提供完整的AI解決方案。
能否提供同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和性能要求的計(jì)算平臺(tái)，是自動(dòng)駕駛能否從樣車轉(zhuǎn)向量產(chǎn)車的關(guān)鍵因素之一。
公眾對(duì)于自動(dòng)駕駛依然有深深的疑慮，但在每一次革命性的交通運(yùn)輸方式出現(xiàn)時(shí)，類似的疑慮都曾經(jīng)存在過(guò)。
航空服務(wù)剛剛出現(xiàn)時(shí)，安全性非常低，多數(shù)人甚至都不相信金屬構(gòu)造能飛起來(lái)，美國(guó)海軍統(tǒng)計(jì)表明，在二戰(zhàn)期間，因技術(shù)原因損失的飛機(jī)達(dá)2100架，是被擊落飛機(jī)的1.5倍，但航空業(yè)依然發(fā)展了起來(lái)；高鐵同樣有類似的經(jīng)歷，19世紀(jì)火車剛剛出現(xiàn)時(shí)，即使是最有遠(yuǎn)見(jiàn)的人都無(wú)法想象時(shí)速超過(guò)300公里的列車，那時(shí)候的人們認(rèn)為僅僅是氣壓的問(wèn)題就足以讓乘客喪命，而后來(lái)這些都成為了現(xiàn)實(shí)，并且發(fā)展了體量驚人的配套基礎(chǔ)設(shè)施：鐵道和機(jī)場(chǎng)。
當(dāng)技術(shù)不存在原理性的問(wèn)題之后，只要有巨大的商業(yè)潛力，利益的驅(qū)動(dòng)終能克服技術(shù)上的挑戰(zhàn)。
如果我們考察一段文明的發(fā)達(dá)程度，運(yùn)輸水平可能是最直觀的指標(biāo)。唐代玄奘取經(jīng)，鑒真東渡，耗去的是一個(gè)人半生的時(shí)間，這里體現(xiàn)的是客運(yùn)成本；南宋時(shí)期，從福建泉州出發(fā)的瓷器運(yùn)到歐洲，增值達(dá)一百倍，體現(xiàn)的是貨運(yùn)的價(jià)值；19世紀(jì)美國(guó)的崛起，很大程度上得益于其全國(guó)鐵路網(wǎng)的建立，將聯(lián)邦的各個(gè)州融合成為一個(gè)單一市場(chǎng)。
文明的發(fā)展過(guò)程，也必然伴隨著運(yùn)輸成本的逐漸降低，以及運(yùn)輸效率的持續(xù)提升，它深刻重塑了經(jīng)濟(jì)的形態(tài)。Elon Musk的終極夢(mèng)想是殖民火星，同樣是一個(gè)運(yùn)輸能力改變文明的故事，自動(dòng)駕駛就是當(dāng)下發(fā)生的故事，當(dāng)人的勞動(dòng)力被釋放之后，成本下降就會(huì)驅(qū)動(dòng)一波全新的機(jī)會(huì)，過(guò)去一年里，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的進(jìn)步已經(jīng)超出了絕大多數(shù)人的預(yù)期，自動(dòng)駕駛的未來(lái)值得期待。
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