Sulle strade della California: senza mani, senza LiDAR e anche senza GPU
Viaggia già nella Silicon Valley l’EVA di Ambarella che, anche grazie al software nato a Parma, si basa su sistemi autonomi tra i più flessibili oggi a disposizione
Da oggi Ambarella, società americana nota da tempo come produttore di chip per elaborazione video HD ed Ultra HD, ha iniziato ad effettuare in California dimostrazioni dei suoi sistemi innovativi per la guida autonoma con il suo veicolo EVA (Embedded Vehicle Autonomy) per clienti ed addetti ai lavori del mondo dell’elettronica e dell’automotive.
EVA è un veicolo pienamente autonomo in grado di affrontare scenari urbani, come quelli della congestionata Silicon Valley in cui Ambarella ha sede, che includono incroci, semafori, interruzione e deviazioni, svincoli e presenza non solo di altri veicoli ma di pedoni e ciclisti.
Prima di affrontare questo scenario, che richiede i necessari permessi dalla DMV dello stato del Pacifico, l’equivalente californiano della nostra motorizzazione ma con compiti molto più estesi, Ambarella aveva già effettuato dimostrazioni pubbliche in gennaio al CES di Las Vegas.
Come le precedenti, le dimostrazioni in corso mettono in vetrina attraverso la EVA la combinazione dei risultati degli oltre 20 anni di lavoro di sviluppo dei software per la guida autonoma ottenuti a Parma dal Vislab diretto dal professor Alberto Broggi con l’hardware avanzato di Ambarella.
A tre anni dall’acquisizione del Vislab da parte dell’azienda di Santa Clara, il “matrimonio” italo-americano ha infatti prodotto una architettura, la CVflow, in grado di figurare al meglio in tutti gli impieghi di computer vision, grazie a una famiglia di chip il primo dei quali è il CV1 oggi utilizzato sull’EVA.
“Avviarci verso una implementazione basata sui chip specializzati Ambarella con architettura CVflow ci porterà molto più vicino al rendere realtà le auto a guida autonoma“, ha detto il professor Broggi nel corso di una interessantissima conversazione telefonica con AUTO21.
Il mercato dei chip per i sistemi autonomi impiegati nell’automotive secondo la società di consulenza Gartner Inc. è previsto in crescita dai circa $4,7 miliardi del mercato 2018 a $8,6 miliardi ipotizzati per il 2021.
Un mercato che attrae i tradizionali protagonisti del settore americani, europei e anche cinesi, in cui Ambarella ha iniziato a farsi largo affiancandolo ai settori in cui è presente da più tempo, come le applicazioni per la sicurezza o quello delle action camera.
La suite di sensori e chip montati su EVA è in grado di lavorare in versione long range così come short range. Quando si tratta di identificazione ed elaborazione dell’ambiente circostante a lunga distanza, chi si interessa di veicoli autonomi finora era abituato a legarlo subito alla presenza di LiDAR: i sensori laser che inviano ai computer di bordo nuvole di punti da elaborare.
Finora solo Tesla era nota per lavorare a sistemi avanzati di guida autonoma facendo a meno dei LiDAR. Ma lo stesso sta facendo da tempo Ambarella, grazie al team basato a Parma.
Secondo il professor Alberto Broggi, pioniere della guida autonoma e general manager di Ambarella in Italia, passerà dai rapidi progressi della stereovision il percorso che porta ad efficienza ed affidabilità dei sistemi autonomi per le auto
Dal punto di vista della produzione di dati c’è una differenza tra LiDAR e camere ad alta definizione, spiega il professor Broggi: “il LiDAR genera due milioni di punti tridimensionali al secondo, mentre la nostra stereovision tridimensionale nella sua versione long-range, che arriva a 150 metri, cattura tra 800 e 900 millioni di punti 3D al secondo“.
L’EVA di Ambarella che viene testata attualmente in California è in grado di affrontare le più complesse condizioni di traffico perché beneficia di processi di sensor fusion che combinano le informazioni raccolte dalle camere (quando si parla di long-range sono sei, in grado di coprire lo spazio circostante il veicolo a 360°) con quelle provenienti da un radar e dai dati di mappe HD per definire il percorso. Un piccolo arsenale tecnologico che consente di fare a meno del LiDAR (oltre che del GPS).
Il tutto grazie al livello di dettaglio e di precisione dei dati raccolti dalle camere ed elaborati dai chip CV1, di cui il general manager della sede di Parma di Ambarella è palesemente orgoglioso: “La nostra stereovision ad 8-megapixel in alta risoluzione, combinata con la percezione superiore in condizioni di illuminazione difficili permette al nostro veicolo EVA di vedere l’ambiente circostante con una affidabilità molto più alta di quanto non fosse possibile in precedenza”.
Non solo, ma Ambarella sembra andare anche più in là di quanto abbia in mente perfino Elon Musk. Tesla infatti non riesce a fare a meno delle GPU di Nvidia per distillare dalla fusione dei dati raccolti percorsi e comandi con cui controllare i suoi veicoli.
Ma, secondo il professor Broggi: “non c’è bisogno di ricorrere alle GPU, se quello che occorre ad un sistema avanzato per la guida autonoma è da un lato con le camere monoculari procedere alla classificazione di altri autoveicoli, pedoni, ciclisti mediante reti neurali ed apprendimento automatico e dall’altro lato si fa ricorso alla stereovision, che permette di identificare oggetti generici senza addestramento ed i riferimenti visuali necessari a pianificare il percorso”.
Come tutte le aziende che effettuano test su strade pubbliche in California anche Ambarella dovrà comunicare all’agenzia statale DMV i dati sui suoi eventuali disengagement. Si tratta di episodi che, si badi bene, non sono incidenti ma quei momenti in cui i sistemi di bordo arrivano ad un punto critico in cui è necessario l’intervento di tecnici in carne ed ossa.
Questo tende a far sì che i report siano spesso visti come una classifica di bravura di chi percorre più chilometri senza bisogno di interventi esterni. Al riguardo sembra venire subito a galla il professore che c’è in Broggi: “penso che un disengagement sia da vedere come una occasione per imparare. Ma con questo non intendo certo dire che quel ranking sia da guardare capovolto e chi deve intervenire più spesso sia il migliore”.
Il software sviluppato a Parma non ha caratteristiche geo-localizzate, ovvero non va ricalibrato quando dalle strade italiane si passa a quelle californiane. Il contesto in cui si effettuano i test è però importante per mettere controluce i risultati, sottolinea il general manager di Ambarella Italia: “la classifica dei test in California non evidenzia in quali condizioni sono condotti. Un numero elevato di chilometri senza interventi in condizioni agevoli in autostrada ed altrettanti chilometri percorsi nel più denso e caotico traffico urbano sono due cose diverse e che affrontano diversi gradi di difficoltà”.
Affrontare il traffico urbano come sta facendo l’EVA di Ambarella in questi giorni per dimostrare l’efficienza dei propri sistemi comporta anche una totale fiducia nella loro sicurezza, oltre che nell’affidabilità.
Specie dopo l’episodio dell’incidente mortale che ha coinvolto in Arizona un veicolo autonomo di Uber, può venire da chiedersi se sia prudente affidarsi solo alla computer vision e ad un radar nel misurarsi con scenari complessi.
Una risposta indiretta a nostro avviso convincente l’ha data lunedì scorso Amnon Shashua. È sia un collega di Broggi, sia un concorrente di Ambarella, perché si tratta del professore che ha fondato di Mobileye, un’altra azienda che da anni sviluppa sistemi di computer vision applicati all’automotive, diffusi in particolare nell’ambito della sicurezza.
Shashua ha fatto girare le immagini (di bassa qualità) del video dell’incidente di Tempe nei sistemi dell’azienda israeliana ed ha concluso che per identificare e classificare correttamente il pedone sarebbero bastati i più basilari dispositivi ADAS di assistenza alla guida, senza bisogno di scomodare quelli più sofisticati che rendono possibile guida autonoma o semi-autonoma.
E questo malgrado le immagini come abbiamo accennato fossero di cattiva qualità e di “seconda mano”, non quelle della sorgente. Ben lontane da ciò che si può già ottenere con camere e chip molto più avanzati: ovvero proprio quello a cui lavorano le aziende che puntano sulla acquisizione ad alta definizione ed elaborazione ad alta efficienza delle immagini come l’HDR (high dynamic range).
A maggior ragione poi se si pensa che per chi ha fatto questa scelta di campo come Ambarella un veicolo come l’EVA sembra essere un punto di partenza e non di arrivo. Così come i chip che ha a bordo: oggi, come abbiamo detto si tratta di CV1.
In queste stesse ore infatti a Santa Clara stanno annunciando un nuovo arrivato nella famiglia di chip: il CV2. Continuerà a possedere le caratteristiche di versatilità ed efficienza del CV1, ma con tre doti che si aggiungono a quelle del predecessore.
Questo nuovo SoC avrà una capacità di elaborare i dati passandoli attraverso i nodi attivati dalle reti neurali convoluzionali e stratificate che sarà ben 20 volte maggiore di quella del CV1 di prima generazione.
Inoltre uscirà integrando un video encoder 4Kp60, un’altra voce che anticipa un miglioramento della accuratezza delle immagini elaborate. E, per chi si interessa anzitutto di mobilità, sarà anche il primo chip della famiglia Ambarella ad avere, con la versione CV2AQ, requisiti automotive grade (AEC-Q100).
Si tratta della certificazione che assicura in un componente presente su un’auto non solo l’affidabilità, ma anche la consistenza e robustezza di quella affidabilità in condizioni meteo e geografiche molto differenti tra loro.
Inoltre la certificazione automotive grade comporta la capacità di un componente di un’auto di lavorare per un importante arco di tempo di utilizzo, specie al confronto con l’elettronica di consumo (da smartphone in giù).
I nuovi chip CV2AQ si annunciano come particolarmente flessibili: se come i predecessori CV1 saranno in grado di affrontare gli ostacoli della guida ad elevata automazione, Ambarella li propone anche come soluzione per i sistemi ADAS più basilari: dall’evitamento degli ostacoli all’identificazione dei semafori.
Una flessibilità che è unita anche ad un’altro requisito importante specie nell’automotive: il basso consumo. Il CV1 ed il CV2 lavorano consumando 4 watt. Un SoC già usato in applicazioni veicolari come il Drive Xavier di Nvidia lavora usando 30 watt. Più i sistemi di guida autonoma saranno sofisticati e più il tema dei consumi di energia sarà di attualità, specie su auto elettriche.
La proposta Ambarella ai gruppi dell’auto è basata sulla flessibilità e sull’affordability del nuovo chip automotive grade, nato su architettura CVflow
L’esordio di EVA nel traffico della Silicon Valley ed il contemporaneo annuncio dell’arrivo del chip CV2 sembrano avere sia un timing strategico sia una impostazione controcorrente.
La giornata scelta da Ambarella per annunciarli cade nella settimana della GPU Technical Conference, un momento quasi auto-celebratorio della “regina” delle GPU di fascia alta: Nvidia. Ed a poche ore dall’annuncio di Waymo dell’accordo con Jaguar per creare a partire dal 2020 taxi autonomi rivolti ad una clientela premium.
Rispetto ad una concorrenza ingombrante come quella dell’azienda di San José e del colosso di Mountain View, Ambarella pare aver scelto invece una strada opposta. L’attrattiva per i maggiori gruppi auto della sua proposta sia tecnologica sia commerciale si potrebbe riassumere forse nell’espressione value-for-money. Nessuna combinazione di suite hardware e software stack attualmente disponibile si propone di riuscire a fare tanto con una dotazione così frugale.
Il messaggio che Broggi & C. paiono cercare di far passare è che, ammesso di avere una ventina di anni di esperienza analoga, si potrà puntare agli stadi superiori della guida autonoma (4 e 5 della classificazione SAE) anche con cifre che oggi siamo abituati a pensare possano servire ad arrivare al massimo al livello 2 SAE, come il ProPilot Nissan o il Super Cruise Cadillac.
Si tratta, con ogni probabilità, di un livello di efficienza ad un costo a cui i centri studi e gli uffici acquisti dei gruppi auto prevedevano di arrivare non nel 2018 ma tra 4, 5 anni: forse al momento della possibile diffusione su larga scala di quei LiDAR allo stato solido che oggi in tanti stanno sviluppando.
Naturalmente l’affermarsi dei chip Ambarella avrebbe anche una ricaduta positiva nella propaggine più settentrionale della Motor Valley italiana. Come ha confermato il professor Broggi: “a febbraio ci siamo trasferiti in una nuova sede, nel parco delle scienze, sempre nei pressi dell’università di Parma, dove sono le nostre origini. Ormai il nostro gruppo è arrivato ad una cinquantina di persone. E prevediamo di crescere ancora”.
