자동차의 자율주행에 대해 자주 듣지만 정작 자율주행이 어떤 원리로 작동하는지 설명하기는 어렵다. 테슬라의 자율주행을 사람의 운전과 비교하면서 자율주행 원리를 알아보자.
인간은 눈으로 주행상황을 인지하고 기존 경험을 바탕으로 상황을 판단한 뒤 손과 발로 차를 제어한다. 자율주행과 비교하면 카메라는 사물을 바라보는 눈, 인공지능은 판단하는 뇌, 빅데이터는 주행 경험, 반도체와 소프트웨어는 주행 제어를 하는 손발에 비유할 수 있다.
출처 : Freepik
테슬라의 자율주행 파트들을 살펴보자.1
정보를 인식하는 눈, 카메라
테슬라는 정보 수집을 위해 레이더와 라이더를 사용하지 않고 카메라 8대만으로도 자율주행 인식이 가능하다고 판단했다. 이는 다음에 설명할 인공지능(AI)을 사람처럼 강화시키면 카메라 인식(Vision Only)만으로도 Level3+ 이상의 자율주행에 도달할 수 있다는 자신감이다.
이를 위해 2D에서 3D 비디오 모듈 방식으로 데이터 수집 방식을 바꾸고 데이터를 사람의 시각을 모방한 인공신경망(Spatial RN)으로 보낸다. 이러한 비디오 모듈 방식을 통해 카메라의 단점인 속도와 거리 측정에 미흡하다는 점을 보완할 수 있게 됐다.
여기에 차량의 예상 경로가 더해진 게 4D 데이터다. 주변 차량의 진로를 예측하면 중간에 시야가 가려져도 같은 차량의 위치를 추적할 수 있게 되고 주행하는 차량의 경로도 예측할 수 있다. 카메라만으로 자율주행 인식이 가능하다면 비용을 줄이면서 범용적으로 확장하는 데 유리하다.
테슬라 카메라 인식 방법, 테슬라 홈페이지
2
무수한 주행 경험, 빅데이터
완전 자율주행을 위해서는 실제 학습에 쓰일 무수한 데이터가 필요하다. 테슬라는 빅데이터 부분에서도 유리한 지점에 서 있다. 테슬라는 이미 2021년 운행거리 기준 5억 마일 이상의 압도적인 데이터를 이미 확보한 상태다. 2022년 기가텍사스, 기가베를린이 본격 가동돼 생산량이 증가하면 증가한 수량만큼 데이터를 더 확보할 수 있다.
기가텍사스 공장, 테슬라 홈페이지
테슬라는 전 세계 테슬라 사용자를 함대(Fleet)라고 부른다. 이들 함대는 단순히 이동수단이 아니라 통신망을 통해 실시간으로 접근할 수 있는 컴퓨터이자 데이터로 볼 수 있다. 2021년 테슬라 임팩트 리포트에 따르면 200만대의 함대가 있어 사용자로부터 다량의 데이터를 얻을 수 있는 환경은 AI 모델의 완성도를 높이는데 매우 유리한 조건이다.
3
순간적인 판단을 하는 뛰어난 뇌, AI
주행 과정에서 얻은 무수한 데이터를 자율주행에 사용하려면 데이터 학습과 추론을 이끌어내는 연산장치, 즉 자율주행 뇌가 필요하다. 테슬라는 이를 자체 설계 운영하고 있는 도조(Dojo) 컴퓨터로 구현한다.
Dojo는 오토파일럿 훈련에 집중 활용되는 초고속 훈련 컴퓨터로 3,000여개의 전용 D1칩으로 구성돼 있다. 현재 세계 5위의 성능을 갖추고 있으며 그 연산 능력은 1.8exa Flops(초당 180경번 연산으로 10초짜리 동영상 100만 개를 1초에 학습하는 수준)다. 테슬라는 Dojo를 위한 D1 칩을 자체 개발해 비용을 45배 줄였다.
Dojo Computer, The Tesla Space
도조컴퓨터는 D1칩을 세로로 쌓아 활용 공간을 5배 축소했으며 이는 같은 비용의 기술 대비 4배 이상의 성능 향상이 가능하다. 2022년 1세대 도조컴퓨터와 FSD 시내 자율주행이 상용화될 예정인 가운데 2세대 컴퓨터는 1세대 대비 10배 이상 성능이 향상되는 것으로 나타났다.
4
주행을 제어하는 손발, 반도체와 FSD 소프트웨어
그동안 테슬라의 자율주행과 관련해 정보를 습득하는 눈(카메라)과 무수한 주행 경험(빅데이터), 그리고 순간적인 판단을 하는 뇌(인공지능)까지 알아봤다.
이제 마지막으로 자율주행을 구현하는 손과 발, 테슬라의 자율주행 소프트웨어에 대해 알아보자. 목적지까지 다양한 경로를 활용해 이동하려면 자율주행을 실행하는 반도체와 소프트웨어가 필요하다.
테슬라는 2019년부터는 자체 설계한 FSD Hardware 3.0 칩을 탑재해 엔비디아와의 결별을 선언했다. 자율주행에 특화된 칩을 위해 반도체를 자체 설계할 기술력을 확보한 것이다. 다른 자동차 업체들이 엔비디아 등 반도체 회사 설계에 의존하는 데 비해 테슬라는 본인의 자율주행 특성에 맞는 반도체를 확보하면서 자율주행 완성도를 높일 수 있다.
테슬라 FSD 소개 영상 발췌
테슬라는 소프트웨어 기술도 뛰어나다. FSD칩 내 중앙집중형 시스템을 구현해 OTA(Over-the-Air) 업데이트 등이 가능하다. 아이폰이 운영체제인 iOS를 통신망을 통해 업데이트하듯 테슬라도 무선통신을 이용해 FSD를 업데이트할 수 있는 것이다. 테슬라는 모든 신차에 ‘오토파일럿(Autopilot)’ 기능과 향후 이용 가능한 FSD에 대응한 첨단 컴퓨터 하드웨어를 표준화해 장착하고 있다.
테슬라의 자율주행을 한마디로 요약하면 모빌리티 산업에서 AI 기술과 반도체 설계 능력을 자사 제품에 결합할 수 있는 유일한 회사로 요약할 수 있다. 그리고 완전 자율주행이 달성되면 테슬라 자동차는 이동수단을 넘어 로보택시 비즈니스로 확장돼 이동하면서 콘텐츠를 소비하고 즐기는 전자기기로 진화하게 될 것이다.출처
- Special Report 테슬라 클래스 6편 전기차 플랫폼 삼국지(210913, 삼성증권)
- – 인공지능과 자동차 사업 : 테슬라 AIDay 시사점(210824, 키움증권)
- – 테슬라 AIDay 발표자료 (210820)
- https://www.youtube.com/watch?v=j0z4FweCy4M
같이 읽으면 좋은 글
https://blog.naver.com/experience_asset/222711283308 지난주 테슬라의 2022년 1분기 실적이 발표되고 테슬라의 공식 IR자료 내용을 공유합니다! 불확실한 문장으로…blog.naver.com https://blog.naver.com/experience_asset/222706581719 전기차 산업에 대해 공부하던 중 전기차 산업 전반이 정리된 증권사 리포트를 발견하고 요약해 보았습니다. …blog.naver.com