世界模型会不会成为自动驾驶的最后一块拼图?

作者 | 一介书生

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  • 目前面临的问题

随着自动驾驶技术的发展,无论是基于BEV Transformer 的自动驾驶技术,还是另大家期待的端到端自动驾驶技术,目前来看,大家量产需要面临的都有很大量的badcase 去解决。比如端到端的自动驾驶的仿真的问题,在必然各种各种样长尾corner case 的产生问题。这些都将成为靠数据驱动的自动驾驶技术的瓶颈。

我们曾简单的讨论过世界模型是不是会对自动驾驶标注带来一些影响。

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图1: Tesla 4D 重建数据

如图1: 所示,Tesla 完全有能力把一个城市的道路场景给重建出来,这也是为什么大家体验了Tesla fsdv12 端到端自动驾驶驾驶之后感觉,它的能力相比于v11的版本有了质的飞跃。

                  图2: FSD V12 Beta 版本解读

目前Tesla FSD V12 端到端自动驾驶版本以及开启了大规模推送。随着车端的模型越来越多,需要的数据量越来越多,模型的迭代周期也希望越来越快,再开传统的采集,送标,人为路测的方法迭代,可能已经无法满足日益激烈的量产需求。

  •     世界模型会不会成为自动驾驶的最后一块拼图?

首先我们简单的看一下关于世界模型的定义。“世界模型”是目前技术流派中难度最高的一种,其特点在于让机器能够像人类一样对真实世界有一个全面而准确的认知,不仅包括对事物的描述和分类,还包括对事物的关系、规律、原因和结果的理解和预测,从而进行推理和决策。“世界模型”也被认为是通往AGI的最优解。那么世界模型是否能够来解决目前自动驾驶领域面临的一些问题,以及是否在世界模型的加持下,端到端的自动驾驶技术会更快的大规模落地呢?

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图3: 自动驾驶中如何使用世界模型

那么世界模型会不会成为自动驾驶的最后一块拼图吗?在世界模型的加持下,自动驾驶的算法会变的越来越智能吗?Tesla 的fsd v12端到端的技术会再一次引领自动驾驶科技的浪潮吗?

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### 自监督学习在3D Jigsaw中的实现方法 自监督学习的核心思想是通过设计预定义任务,从无标签数据中提取有用的信息[^3]。3D Jigsaw是一种典型的自监督学习任务,它将3D图像分割成多个小块,并要求模型预测这些小块的正确排列顺序。这种方法可以有效利用未标注的3D医学影像数据,生成高质量的特征表示。 #### 1. 数据预处理 在3D Jigsaw任务中,首先需要对3D图像进行分割。通常,3D图像会被均匀地划分为若干个小立方体(例如 \(n \times n \times n\) 的网格)。每个小立方体作为一个“拼图块”,并被打乱顺序。为了增加任务难度,还可以引入旋转或翻转等操作[^1]。 ```python import numpy as np def split_and_shuffle(image_3d, n): # 将3D图像分割为n x n x n的小块 slices = [] depth, height, width = image_3d.shape d_step, h_step, w_step = depth // n, height // n, width // n for i in range(n): for j in range(n): for k in range(n): slice = image_3d[i*d_step:(i+1)*d_step, j*h_step:(j+1)*h_step, k*w_step:(k+1)*w_step] slices.append(slice) # 随机打乱小块顺序 np.random.shuffle(slices) return slices ``` #### 2. 模型架构 3D Jigsaw任务通常使用基于卷积神经网络(CNN)的架构来解决。一种常见的方法是采用编码器-解码器结构,其中编码器负责提取特征,解码器则用于预测拼图块的排列顺序[^2]。 - **编码器**:使用3D卷积层和池化层提取每个拼图块的局部特征。 - **全局聚合**:将所有拼图块的特征拼接在一起,形成全局表示。 - **分类器**:通过全连接层预测拼图块的正确排列顺序。 ```python from tensorflow.keras import layers, models def build_jigsaw_model(input_shape, num_pieces): inputs = layers.Input(shape=input_shape) # 编码器部分 x = layers.Conv3D(64, (3, 3, 3), activation='relu', padding='same')(inputs) x = layers.MaxPooling3D((2, 2, 2))(x) x = layers.Conv3D(128, (3, 3, 3), activation='relu', padding='same')(x) x = layers.MaxPooling3D((2, 2, 2))(x) x = layers.Flatten()(x) # 全局聚合 global_features = layers.Dense(512, activation='relu')(x) # 分类器 outputs = layers.Dense(num_pieces, activation='softmax')(global_features) model = models.Model(inputs, outputs) return model ``` #### 3. 训练策略 训练过程中,模型的目标是最小化预测排列顺序与真实排列顺序之间的交叉熵损失。由于拼图块的数量较大,可能需要使用分批次训练策略以降低内存消耗[^1]。 ```python import tensorflow as tf model = build_jigsaw_model(input_shape=(32, 32, 32, 1), num_pieces=27) # 编译模型 model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) # 假设我们有训练数据和标签 train_data = np.random.rand(100, 32, 32, 32, 1) train_labels = tf.keras.utils.to_categorical(np.random.randint(0, 27, size=(100,)), num_classes=27) # 训练模型 model.fit(train_data, train_labels, epochs=10, batch_size=16) ``` #### 4. 应用场景 3D Jigsaw任务生成的特征表示可以广泛应用于医学影像分析、自动驾驶等领域。例如,在医学影像中,这些特征可以帮助识别病变区域;在自动驾驶中,它们可以增强对环境的理解能力[^3]。 ---
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