Lidar หรือกล้อง? บทสรุปของสงครามเซ็นเซอร์ในการขับขี่อัตโนมัติ

ไม่มีเซ็นเซอร์แบบถูกผิดเพียงหนึ่งเดียวในการขับขี่อัตโนมัติ ตัวชนะจะถูกกำหนดโดยสมดุลระหว่างต้นทุน ความปลอดภัย และกฎระเบียบ
ไม่มีเซ็นเซอร์แบบถูกผิดเพียงหนึ่งเดียวในการขับขี่อัตโนมัติ ตัวชนะจะถูกกำหนดโดยสมดุลระหว่างต้นทุน ความปลอดภัย และกฎระเบียบ

แชร์หน้านี้

Lidar หรือกล้อง? สรุปสั้น ๆ: ไม่มีคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำเดียว - Tesla เดินหน้าด้วยกล้องและโครงข่ายประสาทเทียม ส่วน Waymo และ Mercedes ใช้ความซ้ำซ้อนของเซ็นเซอร์หลายชนิดโดยมี lidar เป็นหลัก ฝ่ายใดจะชนะขึ้นอยู่กับสมดุลระหว่างต้นทุน ความปลอดภัย และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ นั่นคือสงครามเซ็นเซอร์ และยังไม่มีใครชนะชัดเจน

สิ่งที่น่าสนใจ

  • Waymo รุ่นที่ 6 มีกล้อง 13 ตัว, lidar 4 ตัว, เรดาร์ 6 ตัวในระบบขับขี่ ส่วน Tesla FSD ใช้กล้องเป็นหลักทั้งหมดตั้งแต่ปี 2022
  • ข้อค้นพบของ IIHS: ระบบเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติแบบกล้องและเรดาร์ไม่สามารถมองเห็นคนเดินเท้าได้ในทุกกรณีเมื่ออยู่ในที่มืด การเสียชีวิตของคนเดินเท้าในสหรัฐฯ 75% เกิดขึ้นตอนกลางคืน
  • เรดาร์มีระยะมากกว่า 250 เมตร ทำให้เหนือกว่า lidar (~200 ม.) แต่ความละเอียดต่ำ
  • ตลาด lidar ยานยนต์คาดว่าจะมีมูลค่าถึง 9,590 ล้านดอลลาร์ ภายในปี 2030
  • Mercedes Drive Pilot ได้รับการรับรองระดับ 3 บนทางหลวงเยอรมนีที่ความเร็วสูงสุด 95 กม./ชม.

มาทำความรู้จักสถานการณ์ก่อน: สามเซ็นเซอร์ สามบุคลิกที่แตกต่าง

Kamera sahneyi anlatır, radar mesafeyi ölçer, lidar ise santimetre hassasiyetinde üç boyutlu bir haritayı gözleri kapalı çizer.

ในสแตกการรับรู้ของการขับขี่อัตโนมัติมีผู้เล่นหลักสามตัว และแต่ละตัวมีบุคลิกแตกต่างกันสิ้นเชิง ลองเปรียบเทียบกับทีมงานภาพยนตร์: คนหนึ่งตะโกนบอกสถานการณ์ตลอดเวลา อีกคนวัดระยะทีละค่า และอีกคนบันทึกทุกอย่างอย่างเงียบ ๆ

Lidarส่งลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดใกล้แล้ววัดเวลาที่แสงสะท้อนกลับ (เรียกว่า "time-of-flight") ผลลัพธ์คือกลุ่มจุด 3 มิติที่แม่นยำระดับเซนติเมตร - แผนที่แม่นยำเกือบระดับมิลลิเมตรของสิ่งที่มีอยู่จริงรอบ ๆ รถ ส่วนเรดาร์ใช้คลื่นวิทยุและวัดความเร็วได้โดยตรงด้วยปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ เนื่องจากมีความยาวคลื่นมาก จึงทนทานต่อหมอกและฝนเบา ระยะทำการเกิน 250 เมตร (lidar อยู่ที่ประมาณ 200 เมตร) ส่วนกล้องเป็นเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ: เพียงจับแสงและสร้างภาพสี 2 มิติ ไม่มีข้อมูลความลึก และไม่ทำงานในที่มืด แต่เก่งที่สุดและถูกที่สุดในการเข้าใจฉากและจำแนกวัตถุ

Lidar และเรดาร์เป็นเซ็นเซอร์ "แอกทีฟ": เพราะสร้างสัญญาณเอง จึงทำงานได้ทั้งในความมืดสนิทและแดดจ้าโดยตรง กล้องได้รับผลกระทบอย่างมากจากทั้งสองสภาพนี้ ตัวเลขเดียวสรุปความสำคัญของความมืดได้: ในสหรัฐฯ ปี 2020 การเสียชีวิตของคนเดินเท้า 75% เกิดขึ้นตอนกลางคืน ยิ่งไปกว่านั้น ในการทดสอบระบบเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติ ระบบที่ใช้กล้องและเรดาร์ไม่สามารถตรวจจับคนเดินเท้าได้เลยในทุกกรณีเมื่ออยู่ในเงื่อนไขที่มืด กล้องชอบแสง ใช่แล้ว - แต่สำหรับคนที่เดินอยู่บนขอบถนนตอนเที่ยงคืน ภาพนี้น่าขนลุก

ถ้าวางเซ็นเซอร์ไว้เทียบกันจะได้อะไร?

คุณสมบัติLidarเรดาร์กล้อง
หลักการทำงานลำแสงเลเซอร์ วัดระยะแบบ time-of-flightคลื่นวิทยุ วัดความเร็วแบบดอปเปลอร์การจับภาพแบบพาสซีฟ
ผลลัพธ์กลุ่มจุด 3D (แม่นยำระดับ ซม.)ความละเอียดต่ำ ส่วนใหญ่เป็น 2Dภาพสี 2D
ระยะทำการ~200 ม.250 ม.+ขึ้นอยู่กับแสง
มุมมองสูงสุดถึง 360°~90°ขึ้นอยู่กับเลนส์
จุดแข็งการวัดระยะและรูปร่างที่แม่นยำการวัดความเร็ว ทนทานต่อสภาพอากาศเข้าใจฉาก จำแนกประเภท ต้นทุนต่ำ
จุดอ่อนได้รับผลกระทบจากฝนหนาว หมอก หิมะ และฝุ่นอาจสับสนกับวัตถุนิ่งไม่ทำงานในที่มืด ไม่มีข้อมูลความลึก

ในวันที่หิมะตก ทุกอย่างยุ่งยากขึ้น: กล้องจับเลนและป้ายเครื่องหมายไม่ได้ ส่วนเลเซอร์ของ lidar ก็ทำงานผิดพลาดได้ ส่วนเรดาร์ด้วยความยาวคลื่นจึงทนทานต่อสภาพอากาศที่สุด แต่เห็นรายละเอียดน้อยที่สุด นั่นคือไม่มีใครเป็นฮีโร่เพียงลำพัง - คำถามคือใครจะเล่นบทบาทใด

เกมของ Tesla: กล้อง + โครงข่ายประสาทเทียมพอหรือไม่?

ตั้งแต่ปี 2022 เป็นต้นมาระบบ Full Self-Driving ของ Tesla อาศัยกล้องเพียงอย่างเดียว: ไม่มีเรดาร์ ไม่มีเซนเซอร์อัลตราโซนิก ไม่มี lidar เหตุผลฟังดูสมเหตุสมผลพอสมควร: เซนเซอร์เสริมทำให้อัลกอริทึมซับซ้อนขึ้น; แทนที่จะประสานข้อมูลสองสตรีมที่แตกต่างกัน การสร้างโครงข่ายประสาทเทียมที่อาศัยการมองเห็นเหมือนมนุษย์และเรียนรู้จากข้อมูลมหาศาลเป็นทางที่สะอาดกว่า ตามสัญญาณจากวิศวกร Tesla Ashok Elluswamy กล้องยังคงเป็นรากฐานของระบบขับขี่ต่อไป

หน้าสนับสนุนอย่างเป็นทางการของ Tesla อ้างว่า FSD (Supervised) มีความเสี่ยงต่ำลง 7 เท่าในอุบัติเหตุชนใหญ่ชนเล็ก และต่ำลง 5 เท่าในอุบัติเหตุนอกถนนสายหลัก ระยะห่างการแทรกแซงก็ดีขึ้นอย่างรวดเร็ว: จาก 1 ใน 0.8 ไมล์ในปี 2022 เป็น 1 ใน 11.3 ไมล์ในต้นปี 2026 - ความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้น 1,300% จากข้อมูล 6.2 ล้านไมล์ นี่เป็นเส้นกราฟที่น่าประทับใจจริง ๆ

แต่ก็มีอีกด้านหนึ่งของเหรียญ สรุปของฝ่ายวิจารณ์สั้น ๆ: "นี่คือเรื่องฟิสิกส์; กล้องถูกจำกัดด้วยแสง คอนทราสต์ และข้อมูลการฝึก ส่วน lidar วัดความจริงทางกายภาพ" และยังมีด้านกลยุทธ์ด้วย: มีความเชื่อกันอย่างแพร่หลายว่าเมื่อราคา lidar ลดลง การแข่งขันรุนแรงขึ้น หรือหน่วยกำกับดูแลเรียกร้อง Tesla ก็อาจกลับไปใช้ lidar ได้ ยิ่งไปกว่านั้น ในบทวิเคราะห์ของ Forbes บราด เทมเพิลตันยังตั้งคำถามถึงข้ออ้างของตัวแทน Tesla ที่ว่าความปลอดภัยของ FSD เพิ่มขึ้น "1,000 เท่า"; ตัวเลขดูไม่สดใสเช่นนั้น

สูตรของ Waymo: ใส่ทุกอย่างให้เต็มที่

Waymo เดินไปในทิศทางตรงข้าม รุ่นที่ 6 ของ Waymo Driver มีกล้อง 13 ตัว lidar 4 ตัว เรดาร์ 6 ตัว และไมโครโฟนภายนอก; เซนเซอร์รวมต่อคันถึง 29 ตัว และระบบให้ภาพรายละเอียดถึงระยะ 300 เมตร Waymo สรุปเรื่องนี้ในประโยคเดียว: พวกเขารวมข้อมูลจากกล้อง lidar และเรดาร์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างมุมมองโลกที่สมบูรณ์และมีระบบสำรอง ซึ่งเซนเซอร์ใดตัวเดียวสร้างไม่ได้ ซีอีโอร่วมของ Waymo ยังเน้นว่าในสภาพเลวร้ายเช่นฝุ่นหรือแสงแวบ การมีเซนเซอร์หลายชนิดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อความปลอดภัย

แล้วค่าใช้จ่ายล่ะ? นี่แหละจุดที่น่าสนใจ: Driver รุ่นที่ 6 ถูกเปิดตัวในฐานะแพ็กเกจที่ปรับต้นทุนให้เหมาะสมกว่ารุ่นก่อนและให้ประสิทธิภาพสูงกว่า และเริ่มปฏิบัติการอัตโนมัติเต็มรูปแบบตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 2026 เมื่อราคาเซนเซอร์ลดลง ข้อโต้แย้ง "lidar แพง" ก็อ่อนแรงลง ตัวเลขด้านความปลอดภัยในสังเวียนแท็กซี่โรบอตก็เอื้อประโยชน์ต่อ Waymo: เทียบกับข้อมูล "ไมล์/การชน" ของรถโรบอแท็กซี่ Tesla ที่วิ่งไปราว 100,000 ไมล์ ตัวเลขปี 2025 ของ Waymo อยู่ที่ 134,410 ไมล์/การชน; การวิเคราะห์ที่อ้างอิงข้อมูลที่รายงานต่อ NHTSA พบว่าแท็กซี่ไร้คนขับของ Waymo ปลอดภัยกว่ารถโรบอแท็กซี่ของ Tesla ถึง 4.7 เท่า ยังมีการประเมินด้วยว่า จากประวัติการวิ่งแบบไร้คนขับรวม 271 ล้านไมล์ ยานพาหนะของ Waymo เกิดอุบัติเหตุที่ถูกบันทึกโดยตำรวจน้อยกว่าคนขับมนุษย์ถึง 68% ในสนามนี้ Waymo กำลังนำอยู่ในตอนนี้ - แต่คำถามที่ยังไม่มีคำตอบคือ Tesla ที่ออกสตาร์ทด้วยชุดข้อมูลขนาดมหึมา จะตามมาแซงได้หรือไม่

เส้นทางของ Mercedes: Lidar + ความรับผิดทางกฎหมาย

Mercedes-Benz เข้ารบในสงครามนี้จากแนวรบที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง: ระดับ 3 DRIVE PILOT ได้รับการรับรองตามกฎหมายในระดับ 3 บนทางหลวงของเยอรมนี โดยได้รับการช่วยเหลือจนถึงความเร็วสูงสุด 95 กม./ชม.; เงื่อนไขการทำงานในเวอร์ชันแรกค่อนข้างจำกัด - เช่น มีการจำกัดความเร็ว และต้องมีรถคันหน้าไว้ตามระยะ และ Mercedes แสดงให้เห็นว่าจริงจังกับเรื่องนี้แค่ไหนด้วยประโยคเดียว:

การใช้ lidar สำหรับระดับ SAE 3 ขึ้นไปคือหัวใจสำคัญของการขับขี่อัตโนมัติที่ปลอดภัยสำหรับ Mercedes-Benz
แถลงการณ์ทางการของ Mercedes-Benz Group

จุดสำคัญที่นี่ไม่ใช่เรื่องเงิน แต่เป็นเรื่องกฎหมาย Mercedes เป็นผู้ผลิตรายแรกที่รับผิดชอบต่อเทคโนโลยีระดับ 3 ในสหรัฐฯ: ขณะที่ระบบทำงานอยู่ "รถยนต์ถือเป็นฝ่ายที่รับผิดชอบ" ขณะที่ Phil Koopman ผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยยานยนต์ ให้เหตุผลว่า Mercedes ได้ค่อยๆ ผ่อนคลายท่าทีนี้ลงตามกาลเวลา และไม่ยืนหยัดเบื้องหลังเทคโนโลยีนี้ในช่วงเวลาวิกฤตที่แท้จริง กระนั้นความต่างก็ชัดเจนน่าทึ่ง: Mercedes ขายระบบที่ใช้ lidar ซึ่งถูกจำกัดเป็นขั้นเป็นตอน พร้อมกับการรับผิดชอบทางกฎหมายเอง; ส่วน Tesla ซึ่งยังอยู่ที่ระดับ 2 จึงยกความรับผิดชอบให้อยู่ที่ผู้ขับขี่ คู่มือกฎหมายฉบับล่าสุดในเท็กซัสสรุปสถานการณ์ได้ชัดเจน: Tesla (L2) โยนความรับผิดชอบให้ผู้ขับขี่, Waymo (L4) ให้ผู้ผลิตรับผิดชอบ ส่วน GM Super Cruise สร้าง "เขตสีเทา" ขึ้นมา

ระยะห่างระหว่างคำสัญญากับความจริง

ทีนี้มาถึงคำถามสำคัญ: ระบบเหล่านี้บ้างอันไหนที่เป็น "อัตโนมัติเต็มรูปแบบ" อย่างแท้จริง? ลองนึกถึงหกระดับที่ SAE ให้คำนิยามไว้: ระดับ 0 คือมนุษย์ควบคุมทั้งหมด, ระดับ 5 คืออัตโนมัติเต็มรูปแบบ - ทุกที่ ทุกเงื่อนไข ไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์ ในระดับ 0 ถึง 2 ผู้ขับขี่มนุษย์ต้องอยู่ที่พวงมาลัยและต้องมีสมาธิอยู่เสมอ ระดับ 3 ในระบบอย่าง Drive Pilot ของ Mercedes อนุญาตให้คุณถอดมือออกจากพวงมาลัยได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

ความจริงคือ: การประเมินของผู้เชี่ยวชาญระบุว่าระดับ 5 จะไม่เกิดขึ้นก่อนปี 2035 ในทางกลับกัน มีการคาดการณ์ว่าเทคโนโลยีขับขี่ช่วยระดับ 2 และ 2+ จะยังคงเป็นเทคโนโลยีที่โดดเด่นที่สุดในรถยนต์ที่ขายใหม่ในปี 2030 และหลังจากนั้น นั่นหมายความว่า รถที่เราทุกคนจะซื้อในอนาคตอันใกล้นี้จะไม่ใช่รถอัตโนมัติเต็มรูปแบบ; ระบบอัตโนมัติจะเป็นเพียงผู้ช่วยที่เสริมความสนใจของเราเท่านั้น Nuro มีกรอบความคิดที่ดีสำหรับการถกเถียงนี้: ฝ่ายหนึ่งกำหนดให้ต้องมีการรวมกันของกล้อง+lidar+เรดาร์เพื่อให้ได้ "ความซ้ำซ้อนทางประสาทสัมผัสระดับเหนือมนุษย์"; อีกฝ่ายหนึ่งเชื่อมั่นในระบบกล้องเพียงอย่างเดียว

อนาคตของเซนเซอร์: รุ่นใหม่ล่าสุดกำลังมาถึง

กลยุทธ์ของสงครามนี้ก็กำลังเปลี่ยนแปลงเช่นกัน ในฝั่ง LiDAR นั้น FMCW (4D) lidar ที่วัดความเร็วได้โดยตรงด้วยปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ และการออกแบบแบบ solid-state ที่ตัดส่วนกลไกเคลื่อนที่ออกไป กำลังโดดเด่น ส่วนในฝั่งเรดาร์ มีคลื่นการระเบิดของ 4D imaging radar ที่ให้จุดเมฆ 3D ความละเอียดสูงและการวัดความเร็วด้วยเสาอากาศ MIMO - จนกระทั่ง Mobileye ประกาศว่าจะปิดแผนก FMCW lidar ทั้งหมดในปี 2024 เพื่อมุ่งเน้นไปที่ 4D imaging radar ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเอง

ตัวเลขตลาดก็บอกทิศทางได้ดี: ตลาด lidar ยานยนต์กำลังเติบโตจาก 1.19 พันล้านดอลลาร์ในปี 2024 ไปเป็น 9.59 พันล้านดอลลาร์ในปี 2030 ส่วนตลาดเรดาร์เติบโตจาก 6.6 พันล้านดอลลาร์ไปเป็น 33.6 พันล้านดอลลาร์ กล่าวคือ ตรงข้ามกับที่พวกบอกว่า "lidar ตายแล้ว" ทั้งสองตลาดยังมีชีวิตอยู่อย่างแข็งแกร่ง งานวิจัยที่ผ่านการรับรองโดยผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับโมเดลการขับขี่แบบ end-to-end ก็มีข้อสังเกตที่น่าสนใจ: บนเส้นทางใหม่ในสภาพอากาศที่คุ้นเคย โมเดลที่ใช้ lidar ให้ผลงานเท่าเทียมหรือดีกว่ากล้อง

แล้วใครคือผู้ชนะ? คะแนนของผม

ในสงครามนี้ไม่มีผู้ชนะ มีแต่กลยุทธ์ที่แตกต่างกันสองแบบ Tesla เดินหน้าบนเส้นทางที่ไร้ต้นทุนเพิ่มเติมและขยายได้ โดยคงอยู่ที่ระดับ 2 และให้ความรับผิดชอบอยู่กับผู้ขับขี่ ข้อมูลการใช้งานถนนจริงนับพันล้านไมล์กำลังสะสมเพิ่มขึ้น ส่วน Waymo และ Mercedes เดินก้าวที่ช้ากว่าแต่มั่นคงกว่า ด้วยความซ้ำซ้อนของเซ็นเซอร์และการรับความรับผิดทางกฎหมายเข้าเอง หากมองในแง่ข้อกำกับดูแล ภาพก็ชัดเจน: กระบวนการอนุมัติระดับ 3 ขึ้นไปกำลังเร่งระบบที่ใช้ lidar

ในความเห็นผม คำตอบที่ซื่อสัตย์ที่สุดคือ: ในความมืด หมอก และถนนที่ไร้แสง ฟิสิกส์ไม่เปลี่ยน - ดวงตาเดียวมองไม่เห็นสิ่งที่สองดวงตาเห็น แต่โครงข่ายประสาทเทียมก็ดีขึ้นในทุกปีเช่นกัน ขณะที่ราคา lidar ลดลง ความฉลาดของกล้องก็เพิ่มขึ้น บางทีผู้ชนะของสงครามนี้อาจเป็นผู้ที่รวมทั้งสองอย่างนี้เข้าด้วยกันในราคาถูกที่สุดและปลอดภัยที่สุด ถ้าเป็นคุณ คุณจะเลือกค่ายไหน - ดวงตาเดียวที่แหลมคม หรือประสาทสัมผัสที่หลากหลาย?

แหล่งอ้างอิง