自动驾驶系统的算力越高就越好吗？

[首发于智驾最前沿微信公众号]自动驾驶系统的“算力”是指车载计算平台中用于执行感知、决策、规划和控制等算法的硬件性能指标。之前给大家分享了算力的概念及作用，从概念上看，算力越强大，就意味着系统能够处理更多的数据、更复杂的模型，并能在更短的时间内作出精准决策。那是否就代表着算力越高的自动驾驶系统就越好？

自动驾驶依赖于摄像头、激光雷达（LiDAR）、毫米波雷达等多传感器融合以获取车辆周围环境的高精度信息。传感器产生的原始数据量极其庞大，高分辨率摄像头每秒就可能输出数十帧、LiDAR每秒采集上百万个点云。如果没有足够的算力，数据便难以及时完成预处理与特征提取，导致感知模型的帧率下降、延迟增加，进而影响安全性。强大的算力可以支持更高分辨率、更大模型规模和更先进的深度神经网络，从而在复杂场景中保持准确的障碍物检测与追踪能力。但是，过度堆砌算力也会带来边际效用递减的问题，那就是在某一算力门槛之上，即便继续提升，也只能换来有限的性能增益。

在决策与规划环节，自动驾驶系统需要根据感知结果进行如车道保持、超车、避障等行为决策，并生成平滑且安全的轨迹。决策算法的复杂度与所需计算资源呈正相关。更高的算力能够让规划算法采用全局优化、模型预测控制（MPC）或强化学习等方法考虑更多的交通参与者和更细致的路径优化。然而，决策模块同样对实时性有严格要求，通常需要在毫秒级完成一次规划。此时，过度追求全局最优解可能会导致计算时间过长，反而不如实时性更高但近似求解的方法安全可靠。因此，在规划系统设计中，需要在“计算精度”与“响应速度”之间寻求平衡，恰当的算力门槛比无限制提升更为重要。

算力的提升往往也伴随着更高的功耗与热量输出。在车载环境中，功耗和散热能力直接关系到系统的稳定性和寿命。汽车电子系统对散热设计有严格的空间限制，风道布局和被动散热器的体积也受到整车工业设计的制约。倘若一味追求峰值算力，可能导致电子控制单元（ECU）过热或引发热失控风险。此外，过多的电能消耗还会加剧电动车的续航焦虑。能源管理系统必须为高算力平台预留足够的功率预算，也会影响整车的电源分配与架构。因此，算力提升需与能效比（即每瓦性能）同步提升，否则无法在车规级环境中长时间稳定运行。

高性能计算平台的芯片与散热组件价格昂贵，尤其是在低批量生产或高品质可靠性验证方面花费巨大。自动驾驶车辆对于车规级电子元件的可靠性标准非常严格，其中包括对电磁兼容（EMC）、电气强度、振动与温度循环测试等方面的全方位认证。随之增大的硬件投入会在整车成本中占据高比例，进而影响商业化推广的可行性。对于出行服务商或整车厂来说，如何通过软硬协同优化、算法压缩、模型剪枝等技术，以较低成本实现接近甚至达到高算力平台的性能，才是实际落地的关键。

算力虽是硬件基础，却不是万能钥匙。算法效率和软件架构设计的优劣同样决定了系统的综合性能。一款精心优化的感知或规划算法，可能在中等算力平台上就能流畅运行；而一款未经过代码级优化、频繁调用分支预测和内存跳转的算法，则可能在高端GPU上都难以达到实时要求。因此，在开发时不应一味地追求过高的算力，还应深入底层驱动、并行计算框架和调度策略，通过多线程、多进程与硬件加速协同工作，将算力优势最大化释放。

自动驾驶系统往往采用域控制器或集中式计算平台，将原本分散在各个部件中的ECU汇聚到统一的高性能计算单元，实现资源共享与跨域协同。这样的集中式架构能够充分利用大规模并行计算单元，但对算力的需求也更为集中和稳定。相反，分布式架构虽然算力单元分散、可扩展，但对通信带宽、网络拓扑和同步机制提出了更高要求。无论哪种架构，都必须在硬件算力和车载网络性能之间做到恰到好处的匹配。

功能安全（Functional Safety）是自动驾驶系统的生命线，ISO 26262等标准对系统的冗余与可用性有明确规定。算力越强意味着更多的处理器单元和更复杂的电路设计，也就越难以实现高可靠级别的双重冗余或故障隔离。一旦硬件出现故障，系统需要能够在短时间内切换到备用算力，从而保证最基本的感知与控制功能不中断。这就要求平台设计者在追求算力的同时，必须充分考虑系统的可控性、可诊断性与故障恢复能力。

算力的提升为新兴技术的应用提供了土壤。随着深度学习模型日益复杂，如Transformer架构在时序预测和行为预测中的应用，或者基于Large Language Model（LLM）的自然语言交互，均需要强大的运行时算力支持。此外，一些前沿技术如神经形态芯片（Neuromorphic Chip）、可编程逻辑设备（FPGA）与专用加速器（ASIC），都在高算力平台上获得更多试验与验证机会。从这个角度看，算力的提升为自动驾驶技术生态注入了更多创新可能。

但算力的边际效用并非无限延伸。在系统上线前，整车厂与自动驾驶服务商通常会设定一个“算力预算”，并在此基础上进行算法开发与性能测试。预算之外的算力提升反而可能成为过度设计，增加车辆成本和功耗，却对用户体验的提升微乎其微。更何况，在不同的驾驶场景下，对算力的需求也不尽相同，高速公路场景下车速快、环境相对可控，算力需求相对集中在多车道融合与高精度定位；城市复杂道路场景下，涉及行人、自行车等多种交通参与者，则需要更高的感知精度与决策复杂度，但完整覆盖所有场景也非单纯堆算力可解。

基于上述多维度分析，我们可以得出，算力固然是自动驾驶系统能否稳健运行的重要基础，但并非越大越好。系统设计需要从全局出发，在算法效率、系统架构、能耗与成本、安全与可靠性等方面进行综合平衡。通过软硬协同优化、模型轻量化设计、功能分层与分布式架构，以及合理的算力预算策略，才能让算力优势与整车性能、成本效益和产品安全形成最佳协同，推动自动驾驶技术的可持续发展。

审核编辑 黄宇