[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號]自動駕駛技術自誕生以來，便承載了人類對安全、高效、智能出行的美好憧憬。傳統(tǒng)自動駕駛系統(tǒng)以層次化、模塊化的架構為主，將感知、定位、規(guī)劃與決策、控制四大核心功能分別拆解，由各自專業(yè)模塊獨立承擔，再通過預定的接口協(xié)議將信息有序傳遞。與之相對照，“端到端”（end-to-end）自動駕駛以統(tǒng)一的大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡為核心，將從攝像頭、雷達、激光雷達等傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)直接映射為駕駛控制指令，極力簡化中間環(huán)節(jié)。同樣是自動駕駛解決方案，端到端自動駕駛與傳統(tǒng)自動駕駛有何區(qū)別?

傳統(tǒng)自動駕駛方案

在傳統(tǒng)自動駕駛架構中，第一步是感知（Perception），其主要任務是識別周圍環(huán)境中的靜態(tài)物體（如道路、障礙物、交通設施）與動態(tài)目標（如行人、車輛、自行車等）。感知模塊通常依賴多種傳感器的融合，例如激光雷達能夠提供精確的三維點云信息，毫米波雷達具有較好的抗惡劣天氣能力，而攝像頭則能捕捉豐富的視覺細節(jié)。各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過校準與同步后，通過深度學習或經(jīng)典算法進行目標檢測、跟蹤與語義分割，生成對環(huán)境的高層認知。

在完成感知后，定位模塊則負責為車輛確定精確的位置與姿態(tài)，它常結合全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、慣性測量單元（IMU）與高精度地圖，通過卡爾曼濾波、粒子濾波等算法，將車輛實時定位于已知地圖坐標系中。定位精度直接影響后續(xù)路徑規(guī)劃和控制的可靠性，一般需要達到厘米級別。

路徑規(guī)劃與決策層在感知與定位結果的基礎上，結合交通規(guī)則與駕駛策略，計算出安全且舒適的行駛路徑。這里包括全局規(guī)劃（確定從起點到終點的宏觀路線）與局部規(guī)劃（針對當前車道、交通狀況動態(tài)生成可執(zhí)行軌跡）。決策過程還需考慮如避讓行人、與其他車輛協(xié)同行駛等與其他交通參與者的交互。

控制模塊將軌跡信息轉化為具體的轉向角、加速度與制動命令，并通過車輛底層執(zhí)行單元精確實施，以確保車輛按照規(guī)劃路徑行駛。整個傳統(tǒng)架構的優(yōu)點在于模塊職責明確、易于逐步優(yōu)化與驗證，各環(huán)節(jié)專業(yè)分工使工程團隊能夠針對不同問題逐個攻關。然而，模塊化設計也帶來了接口耦合復雜、信息丟失或誤差傳遞、系統(tǒng)調試成本高以及難以對全局最優(yōu)進行統(tǒng)一優(yōu)化等挑戰(zhàn)。

端到端自動駕駛方案

端到端自動駕駛的概念最早由學術界提出，NVIDIA在2016年展示的DAVE-2系統(tǒng)就屬于端到端架構。該系統(tǒng)利用單攝像頭圖像直接預測轉向角，并通過深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡一次性完成從感知到控制的映射。近年來，端到端方法逐漸擴展至更多傳感器輸入，融合立體視覺、激光雷達點云等多源數(shù)據(jù)，以提高對復雜場景的理解能力。

端到端系統(tǒng)采用大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡作為唯一核心，網(wǎng)絡架構通常包括特征提取層、時序建模層（如長短期記憶網(wǎng)絡或時序卷積網(wǎng)絡）和輸出層。特征提取層負責將高維的原始傳感器數(shù)據(jù)轉換為緊湊的中間表征，時序建模層則捕捉駕駛過程中的動態(tài)關聯(lián)與上下文信息，輸出層直接預測車輛的控制命令或高階行為指令（如“左轉”、“加速到 60 公里/小時”）。訓練過程中，系統(tǒng)以大量人工駕駛數(shù)據(jù)或仿真數(shù)據(jù)為監(jiān)督，通過最小化預測輸出與真實駕駛動作之間的誤差來更新網(wǎng)絡參數(shù)。

端到端方法的最大特點在于極簡化了系統(tǒng)架構，不再需要顯式地劃分感知、定位、規(guī)劃等子模塊，也就規(guī)避了子系統(tǒng)間接口定義與兼容性的問題。網(wǎng)絡在學習過程中能夠自發(fā)地形成對環(huán)境的綜合理解，并對不同輸入信號進行加權融合，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)到控制的一體化建模。由于省去了大量人工設計的中間環(huán)節(jié)，端到端系統(tǒng)理論上具備更強的全局最優(yōu)潛力，在給定目標函數(shù)下，整個神經(jīng)網(wǎng)絡能夠在訓練階段學習到最優(yōu)的中間表征，而不必在模塊間人為分割優(yōu)化目標。

當然嗎，端到端方法也并非萬能?？山忉屝詥栴}一直是業(yè)界關注的焦點。模塊化系統(tǒng)中，每個子模塊內部運行原理相對清晰，工程師可以通過日志與可視化手段定位某一環(huán)節(jié)的故障；而端到端網(wǎng)絡內部的抽象特征往往難以直接解釋。雖然近年來出現(xiàn)了多種可視化技術（如Grad-CAM、神經(jīng)網(wǎng)絡可視化等）嘗試揭示網(wǎng)絡關注區(qū)域，但距離達到工業(yè)級可驗需求尚有距離。

端到端的數(shù)據(jù)需求也極為龐大。端到端系統(tǒng)要想覆蓋實際道路上的各種復雜場景，需要在各種光照、天氣、路況以及稀有極端情況下均有足夠的訓練樣本。相比之下，傳統(tǒng)系統(tǒng)通過模塊化手段可以針對特定場景進行補充采集與算法優(yōu)化，而端到端方法往往需要從頭在整個網(wǎng)絡中融入新樣本，否則新場景的表現(xiàn)會遠遜于專業(yè)針對性優(yōu)化的模塊。

此外，安全驗證和法規(guī)合規(guī)也是端到端方法面臨的重要難題?，F(xiàn)行自動駕駛法規(guī)與安全標準多基于分層、模塊化的架構設定測試與認證流程，如分別對感知精度、定位精度、決策合理性與控制魯棒性進行逐級驗證。而端到端系統(tǒng)缺乏明確的中間環(huán)節(jié)，難以按照現(xiàn)有標準拆分測試，一旦出現(xiàn)事故追責也面臨“黑盒”難解的挑戰(zhàn)。因此，很多技術方案中對端到端的采納更為謹慎，多數(shù)廠商選擇在部分功能（如車道保持或障礙物避讓）上進行試點驗證，并在整個系統(tǒng)中保留傳統(tǒng)架構的安全保險模塊。

在實際工程實踐中，也有技術方案開始探索“插件式”或“混合式”端到端方法，將端到端網(wǎng)絡嵌入到傳統(tǒng)架構中，以兼顧兩種方法的優(yōu)勢。端到端網(wǎng)絡可用于生成“建議路徑”或高階行為意圖，而傳統(tǒng)規(guī)劃與控制模塊根據(jù)安全規(guī)則與物理約束對建議進行最終修正與執(zhí)行。這樣既能發(fā)揮深度網(wǎng)絡對復雜環(huán)境的理解優(yōu)勢，又能確保系統(tǒng)在安全與法規(guī)方面具備可控邊界。

從計算資源角度來看，端到端網(wǎng)絡由于模型規(guī)模大，參數(shù)眾多，對算力與能耗的要求更高。在車載端部署時，需要配備高性能的AI計算平臺，并針對電源管理與散熱進行專項設計；而傳統(tǒng)模塊化系統(tǒng)則可將部分計算任務分散到不同芯片，實現(xiàn)更靈活的算力分配。隨著車規(guī)級AI芯片與高效神經(jīng)網(wǎng)絡架構（如量化、剪枝、知識蒸餾等技術）的快速發(fā)展，端到端方法的計算門檻正在逐步降低，但在量產車上實現(xiàn)穩(wěn)定、低成本部署仍需時日。

最后的話

傳統(tǒng)自動駕駛與端到端自動駕駛代表了兩種不同的系統(tǒng)設計邏輯，前者強調模塊分工與工程可控，后者追求一體化學習與全局最優(yōu)。兩者并非絕對對立，而是在自動駕駛技術不斷演進的過程中交相輝映。未來的自動駕駛系統(tǒng)或將在不同場景、不同功能層級上靈活采用混合式架構，既借助端到端方法提升對復雜環(huán)境的理解與決策能力，又利用傳統(tǒng)模塊化手段確保系統(tǒng)的可解釋性、安全性與法規(guī)合規(guī)。隨著算力、算法與測試驗證技術的不斷成熟，端到端與傳統(tǒng)自動駕駛的融合發(fā)展將為人類帶來更加安全、智能、可靠的出行體驗。

審核編輯 黃宇