داخل شريحة CarTPU من Waymo التي تجهّز بيانات سيارات الأجرة الروبوتية

قدّمت Waymo معالجها المخصص لمعالجة ودمج بيانات المستشعرات باعتباره طبقة الحوسبة التي تواجه المستشعرات داخل نظام Waymo Driver. ويُقال إن الشريحة تُعرف داخلياً باسم CarTPU، وهي دائرة متكاملة مخصصة بتقنية تصنيع 5 نانومتر تستقبل تدفقات البيانات عالية النطاق، وتستخرج السمات منها، ثم تنتج تمثيلات موحّدة لنماذج التعلم الآلي قبل إرسالها إلى حاسوب القيادة الرئيسي. 171

بعبارة أبسط: هذه الشريحة ليست «عقل السيارة» الكامل، ولا تحل محل منظومة القيادة الذاتية بأكملها، بل تعمل كواجهة أمامية متخصصة تجهّز البيانات التي يحتاج إليها ذلك العقل.

شريحة مخصصة قبل حاسوب القيادة الرئيسي

وصفت Waymo المعالج بأنه دائرة متكاملة مخصصة بدقة 5 نانومتر، صُممت لمعالجة بيانات المستشعرات ودمجها وتشغيل الشبكات العصبية عليها في الزمن الفعلي. والهدف المعلن هو تقليص الفترة بين وصول أول بكسل من المستشعر وبين تكوين التمثيل الذي تستخدمه بقية المنظومة لاتخاذ قرارات القيادة. 1719

وتتوزع المهام بين أجزاء مختلفة من المنصة. فالمعالج المخصص يتولى مرحلة مبكرة ومكثفة من الإدراك، بينما تواصل المنصة الموجودة داخل السيارة الاعتماد على بنية غير متجانسة تجمع تقنيات Waymo المخصصة مع وحدات المعالجة المركزية والرسومية ومسرّعات أخرى، لتنفيذ مهام مثل التنسيق ونقل البيانات وتسجيلها. 1

لذلك، لا تعني الخطوة أن Waymo استبدلت Nvidia بشريحة واحدة. فقد ذكرت الشركة Nvidia وAMD ضمن شركائها في العتاد، إلى جانب Micron وSamsung وSanDisk وSocionext وTSMC. 173

ماذا تدمج الشريحة في الزمن الفعلي؟

تذكر Waymo صراحة ثلاثة أنواع رئيسية من المستشعرات:

• الليدار، للحصول على معلومات ثلاثية الأبعاد عن البيئة المحيطة.
• الرادار، لتوفير بيانات مكملة للرصد وقياس المسافات.
• الكاميرات، بما في ذلك التدفقات عالية الدقة.

وتنفذ الشريحة المعالجة الفورية واستخراج السمات ودمج بيانات المستشعرات عبر الشبكات العصبية. كما وصفت Waymo تقنية لإزالة الضوضاء زمنياً بهدف تحسين الإدراك في ظروف الإضاءة المنخفضة. 1

وتشير تقارير عرض Hot Chips إلى أن النظام يعالج 13 بثاً من كاميرات عالية الدقة في وقت واحد، وأن التمثيلات المستخرجة من الكاميرات والليدار والرادار تُرسل إلى مشفّر دمج المستشعرات. 158

أما دمج بيانات الميكروفونات، فلا تؤكده المواد الأولية المتاحة بشكل مستقل. صحيح أن منظومة المستشعرات في الجيل السادس من Waymo Driver تتضمن مستقبلات صوتية خارجية، لكن ذلك لا يثبت وحده أن هذه الميكروفونات تُدمج بواسطة المعالج المعلن. 23

المواصفات المعلنة في تقارير Hot Chips

جاءت التفاصيل الأكثر دقة من تغطية مؤتمر Hot Chips ومواد العرض، وليس من الإعلان العام الذي نشرته Waymo. وتصف تلك التقارير التكوين التالي: 1516

المواصفة	التفاصيل الم reported عنها
تقنية التصنيع	تنفيذ مخصص للسيارات على عقدة TSMC N5 بدقة 5 نانومتر
التغليف	‏FCBGA بحجم 45 × 45 ملليمتراً
مساحة القالب	208 ملليمترات مربعة
الذاكرة	LPDDR5X داخل التغليف
عرض نطاق الذاكرة	273 غيغابايت في الثانية
استهلاك الطاقة	أقل من 75 واط
أداء التعلم الآلي	أكثر من 1,000 TOPS
الاتصال بالحاسوب المضيف	‏PCIe Gen5 x8 وEthernet بسرعة 25 غيغابت

وينبغي قراءة أرقام التغليف والقالب والذاكرة والطاقة باعتبارها مواصفات أوردتها التقارير، لا تفاصيل أكّدها إعلان Waymo الرسمي بشكل مستقل. فالإعلان الرسمي يؤكد وظيفة الشريحة، وتصنيعها بدقة 5 نانومتر، وبنيتها غير المتجانسة، وادعاء تجاوز أدائها 1,000 TOPS، إضافة إلى شبكة الشركاء؛ بينما توفر التغطية الثانوية معظم التفاصيل المتعلقة بالتنفيذ. 1715

بنية غير متجانسة، لكن الأولوية للزمن المستغرق

بحسب التغطية المتاحة، تجمع البنية بين وحدات طورتها Waymo لمعالجة الصور وترميز الفيديو واستقبال بيانات المستشعرات عبر MIPI وذاكرة العمل السريعة، إلى جانب قدرات رسومية خارجية وواجهات PCIe Gen5 وEthernet بسرعة 25 غيغابت ووحدات ملكية للإقلاع الآمن. كما تشير التقارير إلى وجود ذاكرة SRAM مقسّمة بسعة 2 ميغابايت لكل عنصر معالجة. 1516

ولا يتمحور التصميم حول تحقيق رقم كبير في معدل العمليات فحسب. إذ تركز Waymo على التنفيذ الحتمي منخفض التأخير وعلى التصميم المشترك بين العتاد والبرمجيات. ووفقاً لتغطية العرض، يعتمد النظام نهجاً يبدأ من المترجم البرمجي لتشغيل «نوى ضخمة» أو mega-kernels، بحيث يمكن ضبط البرمجيات والشريحة معاً على المسار الممتد من وصول بيانات المستشعرات إلى إنتاج التمثيلات الموحّدة. 15

وتعكس هذه الأولوية طبيعة الحوسبة داخل السيارات. فالمنظومة مطالبة بالتعامل مع كميات هائلة من البيانات لحظياً، مع الالتزام بقيود الطاقة والحرارة والمساحة والاهتزاز ومتطلبات تحمّل الأعطال. وتقول Waymo إن منصة الحوسبة تستخدم تبريداً سائلاً ومحركي حوسبة مستقلين، بحيث يستطيع أحدهما تولي المهمة إذا تعطل الآخر. 1

لماذا لا يكفي رقم 1,000 TOPS؟

قد يبدو تجاوز 1,000 TOPS — أي تريليون عملية في الثانية — رقماً ضخماً، لكنه لا يصف وحده مدى فاعلية حاسوب القيادة الذاتية. فالتقييم الحقيقي يتطلب معرفة نوع العمليات التي يشملها الرقم، ومدى كفاءة تشغيل النماذج، وحجم نقل البيانات المطلوب، وسرعة تحويل المدخلات الخام إلى تمثيل مفيد للقيادة.

وتضع Waymo المعالج المخصص في موقع مسرّع أمامي محسّن خصيصاً لمستشعراتها ونماذجها. ومن المفترض أن يساعد ذلك في تحسين كفاءة عرض النطاق وتقليل التأخير، عبر معالجة البيانات قرب نقطة دخولها إلى السيارة بدلاً من إرسال كل تدفق خام مباشرة إلى معالج مركزي عام الاستخدام. 172

كما لا توضح التقارير المتاحة ما إذا كان رقم «أكثر من 1,000 TOPS» يخص محركاً واحداً أم زوجاً من المحركات العاملة بتكرار احتياطي. لذلك لا ينبغي تفسيره باعتباره مقياساً بسيطاً للإنتاجية القابلة للاستخدام في النظام كله من دون توضيح إضافي. 14

الرسالة الأوسع: قيادة متعددة المستشعرات وتصميم مشترك

طرح دانيال روزنباند هدف Waymo بوصفه بناء «سائق يفوق البشر مع حوادث أقل بكثير من البشر»، وليس مجرد نظام يضاهي الإدراك البشري. وجاء ذلك في سياق دفاعه عن الجمع بين الكاميرات والليدار والرادار، بدلاً من الاعتماد على منظومة قائمة على الكاميرات وحدها. 6

وتنسجم استراتيجية العتاد مع هذا الطرح؛ إذ تعمل Waymo على تصميم المستشعرات والخوارزميات والشرائح معاً وفق احتياجات القيادة الذاتية. ويستخدم الجيل السادس من Waymo Driver منظومة استشعار متعددة الأنماط، تتكامل فيها الكاميرات عالية الدقة مع الرادار التصويري والليدار. 22

كما تحدث روزنباند عن طموحات بعيدة المدى لتشغيل نماذج ذكاء اصطناعي أكبر بكثير داخل السيارة، بما في ذلك نموذج مستقبلي يضم تريليون مُعامل، وتقليص حجم الحوسبة الموجودة على متن السيارة من حجم «صندوق بيتزا» تقريباً إلى حجم حاسوب محمول. لكن هذه أهداف مستقبلية، وليست قدرات أعلنت Waymo توافرها في المعالج الحالي. 6

الخلاصة: ما الذي كشفته Waymo فعلاً؟

أهم ما كشفته Waymo ليس أنها صنعت شريحة واحدة قادرة على قيادة سيارة أجرة روبوتية بمفردها، بل أنها تبني خط معالجة متخصصاً حول واحدة من أصعب المراحل المبكرة: تحويل تدفقات ضخمة من بيانات المستشعرات إلى تمثيلات موثوقة ومنخفضة التأخير يمكن لمنظومة القيادة الرئيسية استخدامها.

والجزء المؤكد من الإعلان هو وجود معالج مخصص لمعالجة المستشعرات بدقة 5 نانومتر، بأداء يتجاوز 1,000 TOPS في مهام التعلم الآلي، وبدعم للدمج الفوري لبيانات الكاميرات والليدار والرادار، ضمن منصة حوسبة غير متجانسة ذات محركات معالجة احتياطية وشبكة واسعة من شركاء العتاد. 171

أما المواصفات الأكثر تفصيلاً — مثل التغليف بحجم 45 × 45 ملليمتراً، والقالب بمساحة 208 ملليمترات مربعة، وعرض نطاق LPDDR5X البالغ 273 غيغابايت في الثانية، واستهلاك الطاقة الأقل من 75 واط — فتجعل التصميم أكثر وضوحاً، لكنها تظل في الأساس تفاصيل أوردتها تقارير المؤتمر. 1511

ومعاً، توضح هذه الإفصاحات أن Waymo تتعامل مع القيادة الذاتية باعتبارها مشكلة في الحوسبة الطرفية وهندسة الأنظمة: فزمن الاستجابة والاعتمادية وتنوع المستشعرات وكفاءة الطاقة لا تقل أهمية عن قوة الذكاء الاصطناعي الخام.