谈及人工智能与自动驾驶,一个共识正逐渐形成:未来人们将能够借助AI实现安全、可靠的智能驾驶。尽管准确时间尚难预测,但可确信的是,当那一刻到来,“智能”才算真正融入出行场景。
在这一进程中,深度学习算法扮演着核心角色——它正推动汽车安全系统(如ADAS)不断进化,其价值远不止服务于普通消费者。
深度学习概念虽早在数十年前提出,但其真正落地得益于近年特定应用场景的爆发、技术成熟以及通用计算平台性能的大幅跃升。“深度”指的是输入层与输出层之间隐藏层的数量,这些隐藏层通过数学运算(如筛选、卷积)处理层间数据,最终输出结果。在视觉系统中,深度网络相比宽度网络更倾向利用已识别特征,通过堆叠更深层次实现更泛化的识别。多层结构的核心优势在于能够学习不同抽象层次的特征。
例如,训练一个深度卷积神经网络(CNN)识别图像:第一层学习基础特征,如图像边缘;下一层识别由边缘组成的形状;后续层学会识别眼睛、鼻子等具体部位;最后一层甚至能学习到“人脸”这样的高阶特征。由于网络能捕获从原始数据到高级分类之间的所有中间特征,多层结构天生擅长归纳。如图1所示,这种跨多层的归纳能力在实际场景中极具价值,例如交通标志分类,或即使佩戴墨镜、帽子等遮挡物时仍能准确识别人脸。

图 1:简易交通标志示例
那么“学习”是如何实现的?这依赖于反复训练(即反向传播)。向网络输入大量带标签的数据,并告知期望输出,网络通过不断迭代调整分层参数,使结果越来越精确(图2)。每次迭代都降低误差,最终生成一个满足系统需求的高度稳健的分层函数。这种学习、分层与互联的机制与生物神经系统高度相似,也构成了人工智能的核心基础。

图 2:简易反向传播示例
然而,深度学习虽强大,但在实际部署中仍面临挑战。例如嵌入式系统受限于成本、功耗和算力等硬性指标。设计支持深度学习的系统时,这些限制必须在初期就纳入考量。开发人员可先使用前端工具如Caffe(加州大学伯克利分校开发的开源框架)或TensorFlow(谷歌出品)设计网络层级结构与功能,并完成训练和验证。随后,借助针对特定嵌入式处理器的工具,将前端输出转换为可在嵌入式设备上运行的软件。
德州仪器推出的TI深度学习(TIDL)框架(图3)正是为克服上述挑战而设计。它支持在TI TDAx汽车处理器上高效运行深度学习及基于CNN的应用,从而在低功耗嵌入式平台上实现极具竞争力的高级驾驶辅助系统(ADAS)功能。

图 3:TIDL框架(TI器件转换器和深度学习库)
TIDL框架的核心价值体现在三方面:首先,为软件可扩展性提供快速嵌入式开发与平台抽象层;其次,在TI硬件上实现高度优化的内核以加速CNN计算;最后,内置转换器可将Caffe、TensorFlow等开放框架的网络模型,转换为可通过TIDL应用程序编程接口调用的嵌入式框架。
