Ξεκλείδωμα του Μέλλοντος: Υπολογιστική Ισχύς σε Ηλεκτρικά Οχήματα

Μια κρίσιμη πτυχή των ηλεκτρικών οχημάτων είναι η υπολογιστική τους ισχύς, μετρούμενη σε TOPS (Tera Operations Per Second).

Σε ένα παραδοσιακό βενζινοκίνητο αυτοκίνητο, η σχεδίαση του οχήματος περιστρέφεται γύρω από τον κινητήρα. Ένας κινητήρας υψηλού κυβισμού είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός αυτοκινήτου υψηλής ποιότητας. Ωστόσο, στα έξυπνα ηλεκτρικά οχήματα, η κατασκευή ενός κινητήρα υψηλής ισχύος είναι πολύ πιο εύκολη από έναν ισοδύναμο κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτό καθιστά δύσκολη τη διαφοροποίηση των οχημάτων με βάση μόνο την ισχύ.

Εδώ παίζει ρόλο η υπολογιστική ισχύς. Στα έξυπνα αυτοκίνητα, η αρχιτεκτονική του οχήματος επικεντρώνεται όλο και περισσότερο γύρω από το τσιπ και το επίπεδο υπολογιστικής ισχύος γίνεται πρότυπο για τη μέτρηση του βαθμού ευφυΐας στο όχημα.

Για να το κατανοήσουμε καλύτερα, ας επιστρέψουμε στα βασικά:

Πιστεύετε ότι το κόστος ενός αυτοκινήτου έχει αυξηθεί ή μειωθεί κατά τη μετάβαση από βενζινοκίνητα σε έξυπνα ηλεκτρικά οχήματα; Εδώ είναι μερικοί αριθμοί. Σύμφωνα με έρευνα, ένα ηλεκτρικό όχημα αυτόνομης οδήγησης L3 του 2025 από μια πολυτελή μάρκα έχει κόστος 6.000 $ υψηλότερο από ένα όχημα υποβοηθούμενης οδήγησης L1 του 2019. Έτσι, εάν οι αυτοκινητοβιομηχανίες θέλουν να τιμολογούν ανταγωνιστικά τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα με τα αυτοκίνητα βενζίνης, πρέπει να βρουν τρόπους να μειώσουν το κόστος αλλού.

Εκτός από τα υλικά υλικού, ένας σημαντικός τομέας για μείωση κόστους είναι τα πολυάριθμα τσιπ του αυτοκινήτου. Τα παραδοσιακά αυτοκίνητα διαθέτουν ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU) για κάθε εξάρτημα, που παρέχεται από διαφορετικούς προμηθευτές, γεγονός που τα καθιστά ασυμβίβαστα μεταξύ τους. Η έλλειψη ενός ECU μπορεί να απενεργοποιήσει μια λειτουργία αυτοκινήτου. Ωστόσο, εάν ένας κεντρικός ελεγκτής διαχειρίζεται την κεντρική κονσόλα, την πανοραμική κάμερα και το σύστημα infotainment, ο αριθμός των ECU μειώνεται σημαντικά και το κόστος μειώνεται ανάλογα.

Η έρευνα δείχνει ότι οι κεντρικοί ελεγκτές μπορούν να μειώσουν το κόστος υλικών κατά σχεδόν 38% σε σύγκριση με τους κατανεμημένους ελεγκτές. Αυτή η εξοικονόμηση κόστους οδηγεί τις αυτοκινητοβιομηχανίες να υιοθετήσουν κεντρικούς ελεγκτές, οι οποίοι απαιτούν υψηλή υπολογιστική ισχύ. Κατά συνέπεια, η μείωση του κόστους είναι ένα απλό κίνητρο για τις αυτοκινητοβιομηχανίες να αναζητήσουν υψηλότερη υπολογιστική ισχύ.

Το υλικό και το λογισμικό του αυτοκινήτου θα διαχωριστούν σταδιακά. Αυτό που λαμβάνουν οι χρήστες δεν θα είναι ένα προϊόν σταθερής λειτουργίας, αλλά μια μηχανή που εξελίσσεται συνεχώς. Καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής της, η πλατφόρμα υλικού πρέπει να υποστηρίζει συνεχείς αναβαθμίσεις λογισμικού, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζεται άφθονη υπολογιστική ισχύ από την αρχή.

Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι τα τσιπ είναι οι ψηφιακές μηχανές των έξυπνων αυτοκινήτων. Ακριβώς όπως κάποτε οι αυτοκινητοβιομηχανίες εκτιμούσαν την ιπποδύναμη του κινητήρα, τώρα θα δίνουν προτεραιότητα στην υπολογιστική ισχύ του τσιπ.

Ωστόσο, όπως η ιπποδύναμη ενός αυτοκινήτου δεν καθορίζει αποκλειστικά την ταχύτητά του, η υπολογιστική ισχύς από μόνη της δεν καθορίζει την απόδοση. Η αποτελεσματική απόδοση εξαρτάται από τους αλγόριθμους λογισμικού. Οι διαφορετικοί επεξεργαστές έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα: οι CPU χειρίζονται βασική αριθμητική, οι GPU διαχειρίζονται εργασίες παράλληλων υπολογιστών και οι ASIC επιταχύνουν συγκεκριμένες εργασίες.

Πολλά ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν πλέον τα τσιπ αυτόνομης οδήγησης της NVIDIA, τα οποία προσφέρουν 254 TOPS ανά τσιπ, με έως και τέσσερα τσιπ συνδυασμένα για 1016 TOPS. Παρά αυτούς τους εντυπωσιακούς αριθμούς, τα τσιπ που κυριαρχούν η GPU έχουν περίπου 30% πραγματική υπολογιστική απόδοση. Τα τσιπ FSD της Tesla, τα οποία χρησιμοποιούν περισσότερα ASIC, επιτυγχάνουν περίπου 55% απόδοση στην αυτόνομη οδήγηση. Επομένως, η απόδοση του τσιπ δεν αφορά μόνο την ακατέργαστη υπολογιστική ισχύ αλλά και τη συνέργεια μεταξύ υλικού και λογισμικού. Η υψηλή υπολογιστική ισχύς χωρίς καλό λογισμικό χάνεται.

Δεδομένης της εκθετικής αύξησης των αναγκών επεξεργασίας δεδομένων, οι αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν ισχυρό κίνητρο να αναπτύξουν τα δικά τους τσιπ. Τα προσαρμοσμένα τσιπ που έχουν σχεδιαστεί γύρω από τους ιδιόκτητους αλγόριθμούς τους μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την υπολογιστική απόδοση σε σύγκριση με λύσεις που δεν είναι διαθέσιμα στο ράφι. Καθώς οι αλγόριθμοι αυτόνομης οδήγησης ωριμάζουν, οι αυτοκινητοβιομηχανίες πιθανότατα θα επιδιώξουν την ανάπτυξη προσαρμοσμένων τσιπ.

Συνοψίζοντας, η αξιολόγηση ενός ηλεκτρικού οχήματος από την προοπτική της υπολογιστικής ισχύος είναι αρκετά λογική - εκτός ίσως όταν πρόκειται για την Tesla.