近年来人工智能领域爆热，AI 技术高速发展，我们见证了 AI 技术在预测推断能力，即图像识别、语言理解、商品推荐等应用的快速普及和发展。而现在，AI 将进一步推动智能机器人的开发，例如特斯拉推出的 Tesla Bot 双足机器人、小鹏汽车发布的四足机器马、科沃斯提出的新一代扫拖机器人等无不释放出一个信号：智能时代来临，智能机器人开发将再次迎来发展窗口。然而事实是，智能机器人的研发系统非常复杂，除了机械和材料外，AI 芯片、传感器、电机模块、本体模块、操作系统、算法（感知、规控）等都是很复杂的研发过程，过去很少有厂商能实现自身“一条龙”研发。到底是深研芯片还是将算法改进到极致，是所有机器人开发团队在开始造机器人之前就需要平衡和选择的重要议题。
他们说：要造机器人得“软硬兼施”！
以往智能机器人开发，通常是先购置一款芯片与开发板，然后安装开源的 ROS，根据场景添加各类传感器，再进行适配驱动调优，最后选择和打磨相应算法，一款智能机器人开发链路非常漫长。虽然各环节逻辑相似，但因为细微差别，研发团队都要从头到尾搞研发，其中很多都是重复造轮子的工作。另外，智能机器人开发工作通常依赖于某一个 SOC 芯片提供商，机器人各种算法适配、传感器适配都需在 SOC 上完成，非芯片设计人员很难理解和处理芯片相关的底层设置，因此机器人厂商很难独立完成底层优化。芯片厂商、传感器厂商在核心技术之外，对构建于硬件之上的软件和算法如何优化并不会投入更多精力。智能机器人开发是一个全新的复合技术领域，如果单单只深研芯片或极致算法，智能机器人产业链上的企业们很有可能会亲身见证各种失败案例的出现。针对这个问题，CSDN 在系列策划栏目《观点》的最新一期中，发起了关于机器人开发的话题讨论——“ 机器人开发，必须软硬兼施吗？ ”，有 62%的开发者支持软硬协同才能高效开发 ，有 38%的开发者支持各施所长做到极致。与《观点》调查中多数开发者选择相同的，是英伟达等 AI 领域的巨头。例如，英伟达发布了 issac 机器人平台，在提供芯片的同时，也提供一系列软件来方便用户自主开发机器人。在国内，AI 芯片厂商地平线在产业清晰、需求旺盛的智能驾驶领域已经取得亮眼成绩的。6 月 14 日，地平线召开发布会，推出了国内首个软硬一体、开放易用的机器人开发平台——Horizon Hobot Platform。对地平线来说，将所积累的 AI 芯片经验，通过接近的算法原型借鉴，丰富的量产经验夯实，良好的行业口碑积累，有助于形成对于机器人领域的品牌认知迁移。现在，地平线已经从车规级 AI 芯片到算法落地的 knowhow，进一步为机器人开发在提供芯片或基于芯片软硬协同深度优化并与 ROS 兼容的操作系统，就是对 AI 芯片与机器人算法的软硬件协同发展的重要尝试。
地平线推机器人开发平台：基于芯片，超越芯片
据介绍，地平线机器人开发平台包含了芯片（地平线旭日®）、机器人操作系统（地平线 TogetherROS™）、机器人参考算法（Boxs）、机器人应用实例（Apps）、配套开发工具（Tools）。
地平线机器人开发平台 Horizon Hobot Platform 涵盖从芯片到 ROS、算法、开发工具完整方案详细来说，Horizon Hobot Platform 中底层芯片，也是地平线核心产品——地平线旭日®系列芯片是针对 AIoT 场景推出的低功耗、高性能 AI 处理器，正如《观点》中CSDN开发者所说，“新的机器学习模型/算法对计算能力、存储容量、通信带宽等需求越来越高”、“再好的AI算法与系统，（要有）硬件支持”，旭日芯片则正是智能机器人系统的核心。目前旭日芯片已经发展到第三代（地平线旭日®1、地平线旭日®2、地平线旭日®3），出货量以及突破100万片，另外第四代芯片地平线旭日®5 预计将于 2023 年推出。芯片之上是地平线专门优化的 ROS 机器人引擎系统 TogetherROS™，与 ROS2 完全兼容。《观点》中开发者表示调试占据了大量开发时间，或者开发板上安装OS需要查找大量资料也难以解决安装中的问题，使用旭日芯片优化后的TogetherROS就会减少这方面的开发工作。另外地平线对 TogetherROS™ 做了多项重要的极致性能优化（包括芯片指令集的优化），以有效提升数据通讯性能。例如：在地平线团队自己搭建的一个标准机器人场景中，同时使用两个 1080p 、一个 RGBD、一个激光雷达加一个 IMU 的情况下，延时比开源的 ROS2 降低 90%。除此以外，地平线深度利用了旭日®芯片里的硬件加速单元，如 BPU、IPU、GDC 等，优化了部分 CV 算子性能。比如 resize、旋转、高斯滤波等，地平线所提供的，比开发者在 Open CV 上使用的算子有了较大的提升（如下图），能够让开发者们更加极致地优化产品。
CV 算子性能对比：Horizon Hobot & Open CV除了 AI 芯片和机器人操作系统，地平线有效利用自动驾驶场景的算法经验，将其迁移到机器人场景中，以机器人参考算法（Boxs）加速机器人的开发，赋能开发者工作。《观点》中开发者提到的，机器人开发团队如果同时有几款产品，就可以直接复用地平线机器人算法的通用模型，节省了模型细小差异开发的重复造轮子式工作。同时地平线认为，机器人的未来是交互算法和感知算法的融合。在基础算法层面，地平线提供从 2D 的物体检测，到 3D 的物体检测，再到 3D 场景理解的多维度算法参考，支持从激光雷达的 SLAM，到 RGB-D 的 SLAM，到 V-SLAM，再到三维重建与数字孪生。另外，地平线还在积极研发未来机器人算法，像光流、高程、V-SLAM、RGB-D、三维重建等。最后，Horizon Hobot Platform 中的配套开发工具（Tools）Horizon AIDI®（地平线艾迪®）是面向 AI 软件产品开发及迭代需求打造的一站式工具平台，能够在线管理数百台服务器协同工作，为 AI 开发者提供海量数据存储、处理能力，半自动化/自动化标注能力，大规模分布式训练及模型管理能力和自动化分析、处理产品问题等能力。AIDI 通过冷热存储的方式，将数据成本降低 81%。通过 GPU 灵活调度的机制，让 GPU 训练成本降低 50%；通过预训练模型、自动标注等方式让数据标注成本降低 15%；同时针对模型迭代的长尾问题，地平线团队设计了例如以图搜图、Tagging 等方式，让整个数据闭环的处理更加高效。通过 DAG 的自动任务编排，让算法的多链条处理更加高效，这套机制会提供从标注到算法、自动化、再到芯片级的回灌，可以让整个场景的迭代高效闭环。通过对以上平台架构的介绍可见，地平线机器人开发平台 Horizon Hobot Platform 提供了从底层计算、到开发工具、再到算法案例的一整套机器人开发服务，能够有效提升机器人开发效率，有效赋能开发者的开发工作。与纯芯片出货为主，缺少附加软件系统的开发厂商相比，地平线自主研发兼具极致效能与开放易用性的人工智能“芯片+算法+工具链”体系，用灵活组合的产品与方案，为各类规模的机器人开发团队，提供从芯片底层优化、加速，到云端训练，再到差异化算法赋能的技术与服务，全方位助力机器人研发。
智能机器人蓝海时代，生态繁荣靠你我他
智能机器人开发除了软硬件协同，开发生态是另一个事关行业发展的重要问题。机器人开发者生态和传统互联网开发者生态不同，传统互联网生态，安卓生态、云的生态，面向的技术群体较广泛，而国内机器人开发生态群体仍较小。本次地平线发布的 Horizon Hobot Platform，让国内的机器人行业也拥有媲美英伟达、高通等头部机器人开发平台的基础设施。地平线表示，将以算力平台领先、算法模型丰富、开发环境开放的“芯片+算法+工具链”为核心，打造面向未来机器人时代的底层计算平台，以生态共赢的生涯模式与诸多头部品牌建立了深度的合作关系，为机器人开发者进行 360 度的全面赋能。地平线投入了大量研发精力，与本末科技、舜宇光学、维海德、TCL、百度等数十家企业建立了合作生态关系。例如在 2021 年，地平线与科沃斯达成了重要合作，以地平线旭日®3 芯片为基础打造的科沃斯地宝 X1 扫拖机器人，上市便成为“爆款”。在地平线的全面赋能下，科沃斯地宝 X1 扫拖机器人成为了业内首个搭载人工智能专用处理器的扫地机，无论计算性能、感知能力、还是机器人所需要的成长性，都处于业界领先水平。这些快速发展的生态合作案例背后，是地平线的软硬协同开发方案在真正切实解决机器人开发厂商的痛点。例如视觉的智能化发展，是光学成像到感知、交互的变化。地平线与舜宇光学在 3D 视觉方面合作了 RGB-D 融合传感器，舜宇光学对于 TOF 与 RGB 传感器识别内容的融合算法，以及 MPI 多径干扰的优化方案，都需要芯片强大算力的支撑。舜宇光学一直没有找到既符合扫地机算力又具备神经网络计算能力的芯片，而现在，旭日 X3 芯片既满足了 TOF 传统算法计算需求，又加入 MPI 的模型计算能力。借助地平线的旭日 X3M-BPU 深度学习平台对于方案的优化，舜宇光学的 MPI 方案达到了仅占用旭日 X3 芯片四分之一（单核 50%）资源。实现了更小体积芯片、消耗更少资源之后，舜宇智能光学方案可以应用到更多智能场景，如扫地机器人、商用服务机器人、工业机器人，以及导航、视觉避障、AI 视觉交互、工业测量检测、AR/VR、智能门锁、智慧物流、智慧屏等更多 IoT 场景。借助地平线的 AI 芯片与软件平台，让舜宇光学这样老牌光学产品系统厂商，完成了从“眼睛”到“智能眼睛”的战略转变。机器人生态非常大，本末 CEO 张笛表示：“这是有生命力的事情，是通过开源社区、开源硬件推动，能够让非常大的市场逐渐生产起来的业务模式。这是对任何一个新行业往前更新迭代过程中都是很有意义和价值的，我们关注到现在各种各样复杂机器人也是蓬勃发展的生态。”除了合作伙伴，地平线也为机器人行业的各类开发团队提供创新加速服务，通过开发社区、开发者活动，提供包括硬件、开发平台、培训课程、营销资源等在内的多方位生态赋能，助力机器人开发者打造快速落地的应用。七年前，地平线创始人余凯就提到了地平线初心，是“实现万物互联到万物智能，真正的智能是每一辆车、每一个电器都具有环境感知、人机交互和决策控制的能力”。现在，万物智能的趋势下，智能机器人产业正处于繁荣开发的前夜，英伟达、地平线等国内外 AI 芯片巨头纷纷布局与攻城略地。开发者如何在行业快速发展和变化中顺势而为，抓住风口与机遇？想必看到这里，大家心中都有了各自的答案。在智能机器人开发的蓝海时代，想要打造机器人的繁荣生态，这需要开发者们共同携手努力，借助地平线机器人开发平台优势，通过软硬结合的方式提高基础研发效率，探索智能机器人新场景，创造更多可能性！
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