Waymo hé lộ 'bộ não' máy tính đằng sau công nghệ robotaxi

Waymo, công ty dẫn đầu công nghệ xe tự lái, lần đầu tiên công bố chi tiết về "bộ não" máy tính hiệu năng cao đặt trong cốp xe robotaxi của mình. Hệ thống này sở hữu chip silicon tùy chỉnh 5nm với khả năng xử lý lên tới một triệu tỷ phép tính mỗi giây, giúp xe phân tích dữ liệu cảm biến và đưa ra quyết định lái an toàn trong mili giây. Waymo cũng tiết lộ danh sách các nhà cung cấp linh kiện như AMD, Nvidia, TSMC, cho thấy chiến lược kết hợp nội lực và chuỗi cung ứng toàn cầu.

Bên trong "bộ não" của robotaxi Waymo

Điều gì nằm trong cốp xe của bạn? Túi mua sắm? Lốp dự phòng? Hay một siêu máy tính có khả năng thực hiện tới một triệu tỷ phép tính mỗi giây? Nếu bạn lái một chiếc xe của Waymo, câu trả lời chính là chiếc máy tính đặc biệt này.

Trong một bài đăng trên blog chính thức, Waymo đã hé lộ những chi tiết quan trọng về hệ thống tính toán đặt trong cốp xe robotaxi, bao gồm kiến trúc chip, thông số bộ xử lý và các thành phần nội bộ. Đây là lần đầu tiên công ty công bố công khai những thông tin này.

Ba nguyên tắc thiết kế "bất khả xâm phạm"

Waymo hiện đang vận hành khoảng 4.000 xe robotaxi tại hơn 10 thành phố, thực hiện khoảng 500.000 chuyến xe trả phí mỗi tuần. Hệ thống máy tính trên xe đóng vai trò như "mắt, tai và não bộ" của robotaxi, xử lý luồng dữ liệu khổng lồ từ camera, lidar và radar để đưa ra quyết định lái xe an toàn trong mili giây.

Satish Jeyachandran, Phó Chủ tịch Kỹ thuật, và Daniel Rosenband, Trưởng bộ phận Điện toán, mô tả ba nguyên tắc cốt lõi trong thiết kế hệ thống: phản hồi nhanh (responsive), được gia cố chắc chắn (ruggedized) và dự phòng kép (redundant). Hệ thống phải xử lý dữ liệu cảm biến với độ trễ tối thiểu, chịu được các điều kiện khắc nghiệt của đường xá và nhiệt độ khắc nghiệt, đồng thời chạy song song hai hệ thống trong trường hợp một hệ thống gặp sự cố.

"Hệ thống tính toán cho xe tự lái phải xử lý nhiều khối lượng công việc đa dạng. Tại Waymo, chúng tôi đang thiết kế một hệ thống hiện đại mà ngay cả trung tâm dữ liệu cũng phải nể phục, nhưng với độ phức tạp bổ sung từ môi trường vận hành trên xe và yêu cầu thời gian thực." - Satish Jeyachandran và Daniel Rosenband

Hệ thống máy tính của Waymo nằm gọn trong cốp xe

Ngoài ra, hệ thống phải chạy gần như im lặng để không ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng và không chiếm quá nhiều diện tích cốp xe - nơi vốn dành cho hành lý của hành khách.

Chip ASIC 5nm: "người lính gác tuyến đầu"

Điểm nhấn đáng chú ý nhất trong bài đăng là chip silicon tùy chỉnh ASIC 5nm do Waymo tự phát triển. Theo mô tả, chip này đóng vai trò như "người lính gác tuyến đầu", tiếp nhận luồng dữ liệu khổng lồ từ cảm biến, làm sạch dữ liệu, kết hợp các tín hiệu từ camera, lidar và radar, đồng thời chạy các kiểm tra AI nhanh ngay khi dữ liệu được tiếp nhận.

Chip ASIC này cung cấp công suất xử lý 1.000 TOPS (nghìn tỷ phép tính mỗi giây) cho khối xử lý tiền kỳ. Nhờ thiết kế riêng cho hoạt động lái xe tự động, chip này khớp hoàn hảo với kiến trúc tổng thể, giúp giảm thiểu thời gian phản ứng.

Waymo cho biết công nghệ của họ có thể xử lý đồng thời và theo thời gian thực dữ liệu từ 13 camera độ phân giải cao, cải thiện đáng kể khả năng nhận biết trong điều kiện thiếu sáng. Điều này đồng nghĩa với việc hệ thống có thể "nhìn thấy" nhiều vật thể hơn trong bóng tối so với camera truyền thống.

Chiến lược kết hợp nội lực và chuỗi cung ứng

Waymo không tự xây dựng toàn bộ hệ thống từ đầu mà tập trung nguồn lực nội bộ vào cảm biến kết hợp thời gian thực (real-time sensor fusion) và học máy tiền kỳ (front-end ML). Các nhà cung cấp linh kiện quan trọng bao gồm:

• AMD - vi xử lý
• Nvidia - GPU
• Samsung và Micron - bộ nhớ
• SanDisk - lưu trữ
• Socionext - ASIC hỗ trợ
• TSMC - đúc chip

Chip ASIC 5nm tùy chỉnh của Waymo

Chiến lược này cho phép Waymo tận dụng thế mạnh của đối tác toàn cầu trong khi vẫn giữ quyền kiểm soát các công nghệ cốt lõi của mình - công nghệ giúp họ dẫn đầu lĩnh vực xe tự lái không người lái.

Bài toán chi phí - thách thức chưa có lời giải

Mặc dù hé lộ công nghệ ấn tượng, Waymo vẫn giữ kín con số chi phí cho mỗi hệ thống. Các ước tính cho thấy phần cứng thế hệ thứ sáu của họ có giá khoảng 20.000 đến 25.000 USD mỗi xe - giảm mạnh so với mức 100.000 đến 125.000 USD của thế hệ thứ năm.

Người phát ngôn của Waymo cho biết: "Chúng tôi tin rằng việc chia sẻ kiến thức về kiến trúc máy tính của mình sẽ giúp cộng đồng kỹ thuật hiểu rõ hơn về cách tiếp cận của Waymo đối với an toàn và độ tin cậy."

Việc chế tạo ra "bộ não" để vận hành cả một đội xe tự lái là thành tựu vĩ đại, nhưng xây dựng một mô hình kinh doanh có lãi lại là thách thức hoàn toàn khác. Tại Việt Nam, khi các hãng xe điện và công nghệ đang dần quan tâm đến xe tự lái, bài học từ Waymo về việc đầu tư vào điện toán biên (edge computing) và chip tùy chỉnh cũng là một chỉ dấu đáng chú ý cho xu hướng phát triển công nghệ ô tô thông minh trong tương lai.

So sánh khả năng nhìn ban đêm của camera Waymo