Robotica › Autonome voertuigen & swarm robotics
Waymo laat voor het eerst zien welke computer zijn zelfrijdende auto's aanstuurt
Waymo geeft voor het eerst een kijkje in de computerhardware die zijn zelfrijdende auto's aanstuurt. Het bedrijf onthult onder meer een zelf ontworpen chip die sensordata in een oogwenk omzet in rijbeslissingen, en legt uit waarom dat systeem dubbel is uitgevoerd voor het geval er iets misgaat.
Een zelfrijdende auto heeft geen bestuurder als vangnet. Daarom moet de boordcomputer van Waymo alles zelf goed doen: kijken, begrijpen en binnen milliseconden een beslissing nemen. Het Amerikaanse bedrijf, dat inmiddels meer dan 200 miljoen kilometer volledig autonoom heeft gereden, laat nu voor het eerst zien hoe die rekenkracht eruitziet. Volgens Waymo is de complexiteit vergelijkbaar met een datacenter, maar dan ingebouwd in een rijdende auto die tegen weer en wind moet kunnen.
Drie eisen: snel, robuust en dubbel uitgevoerd
Waymo bouwt zijn computersysteem rond drie eisen. Ten eerste moet het razendsnel zijn: de tijd tussen het binnenkomen van een camerabeeld en het uitvoeren van een stuur- of rembeweging moet zo kort mogelijk zijn. Die latentie is in acht jaar tijd flink verkleind, terwijl de beschikbare rekenkracht in dezelfde periode twintig keer groter werd. Ten tweede moet de hardware bestand zijn tegen trillingen, schokken en extreme temperaturen, van strenge winters in het Midwesten tot hitte in Phoenix. Waymo koelt de computer daarom rechtstreeks via het koelsysteem van de auto zelf. Ten derde is het systeem redundant opgebouwd: twee onafhankelijke reken-'motoren' draaien normaal gesproken samen, maar als de ene uitvalt, neemt de andere direct het werk over. Omdat er geen mens is die kan ingrijpen, is die redundantie volgens Waymo geen extra, maar een basisvoorwaarde.
Een eigen chip voor razendsnelle sensordata
Kern van het systeem is een nieuwe, zelf ontwikkelde ASIC: een chip die is gemaakt met een fijne 5-nanometerfabricagetechniek en die maar één taak heeft, maar die extreem goed uitvoert. De chip verwerkt de ruwe stroom data van lidar, radar en dertien camera's, filtert ruis eruit en combineert de verschillende sensoren tot één samenhangend beeld van de omgeving, een proces dat sensorfusie wordt genoemd. Dankzij speciale technieken voor het wegfilteren van beeldruis kan het systeem ook in het donker details onderscheiden die gewone camera's missen. Alleen al deze chip levert meer dan duizend TOPS aan rekenvermogen op, een maat voor hoeveel AI-berekeningen een chip per seconde aankan.
Samenwerking met grote chipbedrijven
Waymo ontwerpt niet alles zelf. Voor de rest van het systeem werkt het bedrijf samen met chipgiganten als AMD, Nvidia, Samsung, TSMC, Micron, Sandisk en Socionext, die processors, geheugenchips en productiecapaciteit leveren. Zo ontstaat een gemengd systeem van eigen silicium en bestaande onderdelen, ontworpen om zo veel mogelijk rekenkracht te reserveren voor de kunstmatige-intelligentiemodellen die de auto daadwerkelijk laten rijden. Waymo benadrukt dat dit pas het begin is: naarmate het bedrijf zijn zelfrijdende technologie breder inzet, zal de vraag naar krachtige, betrouwbare boordcomputers alleen maar toenemen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? De onthulling laat zien dat autonome voertuigen niet alleen draaien om slimme software, maar evenzeer om gespecialiseerde hardware die extreem snel, betrouwbaar en foutbestendig moet zijn. Bedrijven die zelf chips ontwerpen, zoals Waymo nu doet, kunnen mogelijk een voorsprong opbouwen op concurrenten die afhankelijk blijven van standaardonderdelen. Dit soort compute-architecturen zal ook relevant worden voor andere vormen van 'fysieke AI', zoals robots en drones.
- ASIC
- Een chip die speciaal is ontworpen voor één specifieke taak, in dit geval het verwerken van sensordata, en daardoor sneller en zuiniger is dan een algemene processor.
- TOPS
- Een maateenheid die aangeeft hoeveel AI-berekeningen (trillion operations per second) een chip per seconde kan uitvoeren.
- Latentie
- De vertraging tussen het binnenkomen van informatie en het moment waarop een systeem daarop reageert; bij zelfrijdende auto's moet dit zo kort mogelijk zijn.
- Sensorfusie
- Het combineren van data van verschillende sensoren, zoals camera's, radar en lidar, tot één betrouwbaar beeld van de omgeving.
- Redundantie
- Het dubbel uitvoeren van kritieke systeemonderdelen, zodat een tweede systeem het overneemt als het eerste uitvalt.
- Lidar
- Een sensor die met laserlicht de omgeving in 3D in kaart brengt door de reflectietijd van lichtpulsen te meten.
- 5-nanometerchip
- Een chip gemaakt met een productietechniek waarbij de kleinste onderdelen van de chip slechts enkele nanometers groot zijn, wat meer rekenkracht op minder ruimte mogelijk maakt.
- Neuraal netwerk
- Een kunstmatig-intelligentiemodel dat is geïnspireerd op de werking van hersenen en dat patronen leert herkennen in data, zoals camerabeelden.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
