特斯拉AIDay首秀：500亿个晶体管D1芯片等
- 来源：TechWeb
- 2021/8/23 8:59:32
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北京时间8月20日，特斯拉在美国成功举办AI Day活动。特斯拉CEO伊隆·马斯克、人工智能部门总监Andrej Karpathy等多位工程师，在线讲解特斯拉纯视觉方案FSD的进展、神经网络自动驾驶训练、D1芯片、Dojo超级计算机等相关信息。
特斯拉的纯视觉传感器方案的实现，离不开多任务学习HydraNets神经网络架构。每辆特斯拉汽车拥有8个环绕车身、覆盖周围360°的摄像头，来获取交通信号灯、信号牌、匝道、路缘等周边信息，为神经网络学习提供了较佳条件。
Andrej说：“我们希望能够打造一个类似动物视觉皮层的神经网络连接，模拟大脑信息输入和输出的过程。就像光线进入到视网膜当中，我们希望通过摄像头来模拟这个过程。”
多任务学习HydraNets神经网络架构可以将8个摄像头获取的画面拼接起来，并平衡视频画面的延迟和精准度。通过人工或自动标注车道、车辆、信号灯、障碍物等环境和动静物体，系统会逐帧分析视频画面，了解物体的纵深、速度等信息，再将这些数据交给车队学习。
但是在这个过程中，特斯拉发现了几个问题：这些参数和空间追踪是很难通过C++这个基础架构实现拼接的；有一些空间数据的输出质量不高；不同摄像头获取的物体信息不同，拼合时很难进行整体把握。
为解决这些问题，特斯拉开发了“矢量空间”(Vector Space)技术，同时兼具了非凸优化算法(Non-convex)、高维度两大优势。该技术可以通过8个摄像头输入的数据为基础绘制3D鸟瞰视图，形成4D的空间和时间标签的“路网”以呈现道路等信息，帮助车辆把握驾驶环境，更精准的寻找最优驾驶路径。
有了海量、精准的视频数据，特斯拉还需要创造一个强大的神经网络，并对网络进行特殊的布局，使这些数据能在一个总的主干网络上进行整合和重新分析。因此，特斯拉“高楼平地起”，自主研发了基于神经网络的训练方式。
特斯拉拥有一支由世界各地人才组成的数据标注团队，规模在1000人左右。团队每天对视频数据中的物体在“矢量空间”中进行标注，在善于把握细节的人工标注和效率更高的自动标注配合下，只需要标注一次，“矢量空间”就能自动标注所有摄像头的多帧画面。这为特斯拉带来了上百亿级的有效且多样化的原生数据，而这些数据都会用于神经网络培训。
同时，特斯拉还开发了“仿真场景技术”，可以模拟现实中不太常见的“边缘场景”用于自动驾驶培训。在仿真场景中，特斯拉工程师可以提供不同的环境以及其他参数(障碍物、碰撞、舒适度等)，极大提升了训练效率。
由此，特斯拉FSD系统已可以实现每1.5毫秒2500次搜索的超高效率，预测可能出现的各种情况，并在其中找到安全、舒适、快速的自动驾驶路径。
当下，随着所需处理的数据开始指数级增长，特斯拉也在提高训练神经网络的算力，因此，便有了特斯拉Dojo超级计算机。
特斯拉的目标是实现人工智能训练的超高算力，同时还要扩展带宽、减少延迟、节省成本。这就要求Dojo超级计算机的布局，要实现空间和时间的最佳平衡。
组成Dojo超级计算机的关键单元，是特斯拉自主研发的神经网络训练芯片——D1芯片。D1芯片采用分布式结构和7纳米工艺，搭载500亿个晶体管、354个训练节点，仅内部的电路就长达17.7公里，实现了超强算力和超高带宽。
1500个D1芯片共53万余训练节点，组成了Dojo超级计算机的训练模块。由于每个D1芯片之间都是无缝连接在一起，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块大程度上实现了带宽的保留，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs(9千万亿次)。
得益于训练模块的独立运行能力和无限链接能力，由其组成的Dojo超级计算机的性能拓展在理论上无上限，是个不折不扣的“性能野兽”。实际应用中，特斯拉将以120个训练模块组装成ExaPOD，它是世界上较佳的人工智能训练计算机。与业内其他产品相比，同成本下它的性能提升4倍，同能耗下性能提高1.3倍，占用空间节省5倍。
与强大硬件相匹配的，是特斯拉针对性开发的分布式系统——DPU(Dojo Processing Unit)。DPU是一个可视化交互软件，可以随时根据要求调整规模，高效地处理和计算，进行数据建模、存储分配、优化布局、分区拓展等任务。
不久后，特斯拉即将开始Dojo超级计算机的首批组装，并从整个超级计算机到芯片、系统，进行更进一步的完善。
除了备受期待的神经网络学习与Dojo超级计算机，在活动末尾，马斯克在谈到AI发展方向时，还出乎所有人意料地抛出了“Tesla Bot”。Tesla Bot高1.72米，重56.6千克，脸上的屏幕可显示信息，拥有人类水平的双手，并有力反馈感应，以实现平衡和敏捷的动作。
马斯克表示，Tesla Bot将利用Dojo超级计算机的训练机制来改进功能，并补充道：“未来劳动力不会短缺，但体力劳动只是一种选择。Tesla Bot可以执行一些危险性、重复性、枯燥的任务。”Tesla Bot或将在明年推出首个原型机。
想象一下，如果特斯拉生产线的人类工人一半替换为机器人，Model3、Y会不会进一步降价，跌入20万以内区间？
(原标题：特斯拉AI Day首秀：FSD终极进化？还有超算Dojo、500亿个晶体管D1芯片、人形机器人)
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