編者語：「智駕最前沿」微信公眾號后臺回復：C-0572，獲取本文參考報告：《信達證券：端到端革命開啟，強者愈強時時代即將來臨》pdf下載方式。

隨著科技進步和汽車技術的發(fā)展，智能駕駛時代已然到來，智能駕駛技術也成為眾多車企研究的重點方向。而在這個過程中，端到端架構（End-to-End, E2E）作為核心技術，逐漸嶄露頭角，成為推動智能駕駛的關鍵力量。

汽車智能化：從傳統(tǒng)技術到智能駕駛

1.1汽車制造的歷史變遷

從內(nèi)燃機汽車時代到電動汽車時代的過渡，全球汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了數(shù)次技術革新。燃油車時代，車企的核心競爭力主要體現(xiàn)在發(fā)動機、變速箱和底盤的機械技術上。歐美和日本的傳統(tǒng)車企，如大眾、豐田等，通過多年的技術積累和創(chuàng)新，形成了難以逾越的技術壁壘。自主品牌則很難在這些技術領域?qū)崿F(xiàn)突破，因此更多依賴與外資品牌的合作。隨著電動化浪潮的到來，汽車的結構開始簡化。電池、電機和電控系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)發(fā)動機成為核心部件，整車的機械復雜度顯著下降。與此同時，造車門檻大幅降低，越來越多的新勢力車企迅速涌現(xiàn)，如蔚來、小鵬等通過外購成熟的供應鏈方案進入市場，形成了“百家爭鳴”的格局。

不同汽車時代車企競爭力壁壘變遷

1.2智能化轉(zhuǎn)型中的新競爭壁壘

電動化只是汽車技術變革的第一步，智能化才是下一步的關鍵。尤其在自動駕駛技術的發(fā)展中，數(shù)據(jù)和算力成為新的競爭核心。智能駕駛不僅需要車輛感知環(huán)境，還要求車輛能夠自主做出復雜的決策，并在各種駕駛場景中安全行駛。實現(xiàn)這一目標的基礎，是大量的訓練數(shù)據(jù)和強大的計算能力。而端到端架構正是在這一背景下應運而生，通過整合深度神經(jīng)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)驅(qū)動的技術方法，端到端架構能夠顯著提升自動駕駛的性能和效率，使得那些擁有大量數(shù)據(jù)和算力的企業(yè)在競爭中占據(jù)先機。因此，端到端架構的崛起讓汽車行業(yè)的競爭壁壘從傳統(tǒng)的機械制造，轉(zhuǎn)向了數(shù)據(jù)和算法的領域。

端到端架構的技術基礎與發(fā)展路徑

2.1端到端架構的基本定義

端到端架構是指從輸入數(shù)據(jù)（如傳感器采集的環(huán)境信息）到輸出控制指令（如車輛轉(zhuǎn)向、剎車等）的整個過程都通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型來完成，而不再依賴人為預設的規(guī)則。與傳統(tǒng)的自動駕駛系統(tǒng)不同，端到端架構通過學習和理解駕駛場景中的數(shù)據(jù)來生成最優(yōu)決策。在傳統(tǒng)的自動駕駛架構中，任務被分為多個模塊，如感知、定位、決策、控制等，每個模塊獨立執(zhí)行各自的功能，并通過模塊間的接口傳遞信息。這種架構的優(yōu)點是模塊化開發(fā)方便調(diào)試，但其缺點也顯而易見：模塊間信息傳遞時會出現(xiàn)延遲和數(shù)據(jù)損耗，且難以適應復雜的道路場景。

傳統(tǒng)自動駕駛架構

相比之下，端到端架構通過深度學習模型直接處理從環(huán)境感知到車輛控制的全部過程，大大減少了信息傳遞的損耗，并能夠通過海量數(shù)據(jù)的學習，提高決策的準確性和適應性。這使得端到端架構成為未來高階自動駕駛技術的重要基礎。

2.2深度學習技術在端到端架構中的應用

端到端架構依賴于深度學習的進步，尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡模型在圖像處理、語音識別和自然語言處理等領域的廣泛應用。自動駕駛領域中，最常見的深度學習模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡（RNN）。其中，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡廣泛用于處理來自攝像頭的圖像數(shù)據(jù)，識別出道路、車輛、行人等信息；循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡則用于處理車輛運動中的時間序列數(shù)據(jù)，如車輛的速度、加速度等。這些模型的核心原理是通過前向傳播和反向傳播的訓練過程，不斷調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡中的權重和偏差，輸出最優(yōu)的決策結果。在自動駕駛的場景中，系統(tǒng)通過輸入來自環(huán)境的多模態(tài)數(shù)據(jù)（如攝像頭、激光雷達、超聲波等），經(jīng)過深度學習模型的多層處理，最終生成具體的駕駛指令。一個典型的端到端神經(jīng)網(wǎng)絡架構，通常包含多個隱藏層，每個隱藏層都對輸入數(shù)據(jù)進行進一步的特征提取。例如，在識別一個紅綠燈時，第一層隱藏層可能會識別出光的強度變化，第二層隱藏層則會識別出紅綠燈的形狀，第三層則會判斷當前燈光的顏色，從而生成最終的控制信號。

2.3端到端架構的技術演進：從感知到一體化

端到端架構的發(fā)展可以分為以下幾個階段：感知端到端：這一階段，主要集中在感知任務的端到端實現(xiàn)，通過攝像頭和激光雷達等傳感器，利用神經(jīng)網(wǎng)絡模型處理周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，并直接生成感知結果。目前，這一模式已經(jīng)較為成熟，尤其是在城市道路的自動駕駛場景中，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛對復雜環(huán)境的精準感知。模塊化端到端：模塊化端到端是指在感知端的基礎上，將感知、決策和控制整合為一個模塊化的系統(tǒng)。雖然各模塊間仍然存在信息接口，但神經(jīng)網(wǎng)絡的引入讓系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)信息傳遞與整體優(yōu)化。與傳統(tǒng)模塊化架構相比，這一階段減少了數(shù)據(jù)損耗，并提升了算法的整體效率。一體化端到端：這一階段，端到端架構將徹底消除模塊間的界限，所有的感知、決策和控制任務將通過一個單一的神經(jīng)網(wǎng)絡模型完成。這個模型將不僅僅局限于單一任務，而是具備更廣泛的泛化能力，能夠應對復雜和未知的場景。未來的端到端架構或?qū)⒔Y合強化學習和模仿學習，實現(xiàn)真正的一體化自動駕駛。

端到端架構的優(yōu)勢與技術挑戰(zhàn)

3.1端到端架構的技術優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的模塊化自動駕駛系統(tǒng)相比，端到端架構具備以下技術優(yōu)勢：數(shù)據(jù)驅(qū)動的全局優(yōu)化：端到端模型依賴于大量的駕駛數(shù)據(jù)，通過持續(xù)的學習和訓練，能夠?qū)φw任務進行全局優(yōu)化，快速糾正錯誤并提升系統(tǒng)的準確性。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式使得系統(tǒng)能夠在不同場景下靈活應對復雜的駕駛環(huán)境。減少信息傳遞損耗：在傳統(tǒng)模塊化架構中，信息在不同模塊之間傳遞時，常常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮、延遲和誤差累積等問題。端到端架構通過神經(jīng)網(wǎng)絡的直接處理，減少了這些中間環(huán)節(jié)，避免了信息的損耗。泛化能力更強：端到端架構能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡模型學習大量的駕駛數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)應對長尾場景和極端情況的能力。例如，面對道路施工、臨時障礙物或突發(fā)天氣情況，端到端模型可以根據(jù)之前學到的駕駛經(jīng)驗，快速做出相應的決策。這種泛化能力使得端到端架構的適應性比傳統(tǒng)的基于規(guī)則的系統(tǒng)更強。

3.2數(shù)據(jù)與算力：端到端架構的核心瓶頸

盡管端到端架構在技術上具備諸多優(yōu)勢，但其成功的關鍵在于數(shù)據(jù)和算力的支持。數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)：端到端架構依賴于大量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的獲取成本極高。對于車企來說，確保數(shù)據(jù)的多樣性和準確性是端到端架構成功的關鍵。例如，特斯拉通過其龐大的FSD用戶群體，能夠持續(xù)收集全球范圍內(nèi)的駕駛數(shù)據(jù)，這使得其端到端模型能夠不斷優(yōu)化。然而，對于中小車企來說，如何積累海量數(shù)據(jù)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

端到端對數(shù)據(jù)的要求

算力挑戰(zhàn)：端到端模型的訓練需要強大的算力支持。當前，端到端架構的模型規(guī)模和復雜度不斷增加，算力需求也在迅速攀升。特斯拉、華為等公司通過自建計算中心，部署了數(shù)萬張GPU卡片來支持模型的訓練。而在未來，隨著技術的發(fā)展，車企將需要更多的算力來處理更復雜的自動駕駛場景，這也使得算力成為車企競爭的核心。

行業(yè)案例與實踐：端到端架構的應用現(xiàn)狀

4.1特斯拉的FSD系統(tǒng)：端到端架構的先行者

特斯拉作為端到端自動駕駛技術的先行者，其FSD（Full Self Driving）系統(tǒng)自2020年發(fā)布以來，已經(jīng)進行了多次迭代。特斯拉通過其全球范圍內(nèi)的FSD測試用戶，不斷收集駕駛數(shù)據(jù)，并通過端到端神經(jīng)網(wǎng)絡模型實現(xiàn)對道路、行人和交通信號燈的精準識別。

特斯拉智能駕駛硬件迭代歷程（HW1.0-HW4.0）

目前，特斯拉的FSD系統(tǒng)已經(jīng)能夠在城市街道和高速公路上實現(xiàn)自動駕駛，并逐步在全球范圍內(nèi)推廣。特斯拉的端到端架構在全球自動駕駛市場中占據(jù)了領先地位，這得益于其強大的數(shù)據(jù)閉環(huán)和算力支持。通過引入端到端架構，特斯拉的FSD系統(tǒng)顯著提升了自動駕駛的流暢性和安全性。尤其是在復雜的城市環(huán)境中，F(xiàn)SD能夠處理各種突發(fā)情況，如行人橫穿馬路、前方車輛突然減速等。此外，特斯拉通過其強大的算力集群，持續(xù)對FSD系統(tǒng)進行更新和優(yōu)化，不斷提升駕駛體驗。

4.2國內(nèi)車企的端到端技術實踐

在國內(nèi)，華為、小鵬、理想等車企也在積極布局端到端自動駕駛技術。其中，華為的ADS系統(tǒng)通過深度學習模型，實現(xiàn)了感知、決策、控制的端到端整合，成為國內(nèi)端到端自動駕駛技術的代表之一。小鵬汽車則通過其XNGP系統(tǒng)，將端到端技術應用于城市道路的自動駕駛場景中。小鵬的端到端架構通過攝像頭和激光雷達等傳感器數(shù)據(jù)的融合，能夠在沒有高清地圖的情況下，實現(xiàn)對復雜道路環(huán)境的感知和決策。此外，小鵬還通過與云計算平臺的合作，進一步提升其端到端模型的訓練效率和適應性。

小鵬模塊化端到端算法架構

理想汽車則通過引入VLM（Visual-Language Model，視覺語言模型）大模型，提升了端到端系統(tǒng)的可解釋性和精度。通過結合端到端神經(jīng)網(wǎng)絡與大模型，理想的自動駕駛系統(tǒng)能夠更好地理解交通標志、路況等信息，從而做出更準確的駕駛決策。

理想端到端算法架構

端到端架構的政策與法律挑戰(zhàn)

5.1自動駕駛技術的政策推動

自動駕駛技術的發(fā)展離不開政策的支持。在全球范圍內(nèi)，各國政府正逐步出臺相關政策，推動自動駕駛技術的研發(fā)和落地。在美國，自動駕駛技術的測試已經(jīng)在多個州得到了許可，而中國也在加速自動駕駛的立法進程，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的規(guī)模化應用提供了法律保障。端到端架構作為自動駕駛技術的重要組成部分，也需要面對復雜的政策環(huán)境。各國的監(jiān)管機構將逐步完善相關法規(guī)，確保端到端架構在實際應用中的安全性和可控性。未來，端到端架構需要符合更嚴格的安全測試標準，并在事故發(fā)生時提供透明的責任劃分機制。

5.2算法的不可解釋性與法律責任

端到端架構的“黑盒”屬性使得其決策過程難以解釋，這在法律責任方面帶來了巨大挑戰(zhàn)。當自動駕駛車輛發(fā)生事故時，如何判斷責任歸屬將成為一大難題。尤其在端到端架構下，系統(tǒng)的決策邏輯難以追溯，這使得監(jiān)管機構和法律體系需要重新評估自動駕駛的責任劃分標準。為了應對這一挑戰(zhàn)，未來可能需要引入更加透明的模型解釋機制，如理想汽車所使用的視覺語言大模型，能夠幫助監(jiān)管機構理解系統(tǒng)的決策過程。此外，相關法律法規(guī)可能會要求車企記錄和存儲每次駕駛決策的詳細數(shù)據(jù)，以便在發(fā)生事故時提供證據(jù)支持。

未來的技術趨勢與市場前景

6.1技術趨勢：從端到端到多模態(tài)大模型

未來，端到端架構將與多模態(tài)大模型相結合，進一步提升自動駕駛系統(tǒng)的智能化水平。通過整合視覺、語言、感知等多種數(shù)據(jù)源，多模態(tài)大模型能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準的環(huán)境感知和決策能力。這一技術趨勢將推動自動駕駛從現(xiàn)有的L2+級別向L4/L5級別過渡，實現(xiàn)真正的無人駕駛。此外，世界模型的引入也將改變端到端架構的現(xiàn)狀。通過重建真實世界的物理規(guī)律，世界模型將幫助自動駕駛系統(tǒng)更好地理解和預測周圍環(huán)境，為自動駕駛系統(tǒng)提供更智能的決策支持。

6.2市場前景：端到端架構的規(guī)模化應用

隨著技術的不斷成熟，端到端架構將在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模化應用。特斯拉、華為等企業(yè)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)推廣其端到端自動駕駛系統(tǒng)，并逐步積累用戶數(shù)據(jù)。預計到2030年，全球自動駕駛市場的規(guī)模將突破萬億美元，端到端架構將成為其中的核心技術之一。與此同時，自動駕駛芯片制造商、云計算服務提供商等也將從中受益。未來，自動駕駛系統(tǒng)的硬件和軟件需求將持續(xù)增長，推動相關產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和升級。

總結

端到端架構作為自動駕駛技術的革命性進展，正在推動整個行業(yè)向前邁進。憑借其數(shù)據(jù)驅(qū)動、深度學習和強大算力的支持，端到端架構具備顯著的技術優(yōu)勢，能夠大幅提升自動駕駛的性能和決策效率。然而，端到端架構仍然面臨數(shù)據(jù)、算力和法律責任等多方面的挑戰(zhàn)。隨著政策的逐步完善和技術的持續(xù)迭代，端到端架構有望成為未來智能駕駛的主流解決方案。行業(yè)內(nèi)的頭部企業(yè)將在這一過程中占據(jù)主導地位，而中小車企則需要加速技術研發(fā)，跟上行業(yè)的步伐。未來，隨著端到端技術的普及，全球汽車行業(yè)將迎來真正的智能駕駛時代。

審核編輯 黃宇