Tegra X1: 8-Kern-Tegra mit Maxwell-GPU lehrt Autos das Sehen

CES 2015

Weder für Smartphones noch für Tablets: Nvidias neuer Tegra X1 ist vorerst nur für Autos vorgesehen. Dort soll er nicht nur Infotainment bieten, sondern mit bis zu drei Chips Einparken und später autonomes Fahren ermöglichen. Dazu gibt es Entwicklungsplattformen aus Hard- und Software, die unter anderem Audi einsetzt.

5. Januar 2015 um 11:06 Uhr / Nico Ernst

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Rundumblick mit heutigen Autos - laut Nvidia bald nur mit Kameras (Bild: Nico Ernst/Golem.de) — Rundumblick mit heutigen Autos - laut Nvidia bald nur mit Kameras Bild: Nico Ernst/Golem.de

"Das braucht man sicher nicht für Telefone", sagte Nvidia-Chef Jen-Hsun Huang auf der Elektronikmesse CES über die Rechenleistung des Tegra X1(öffnet im neuen Fenster). Das ist nur auf den ersten Blick überraschend, denn mit einer Leistungsaufnahme von rund 10 Watt ist das ARM-SoC nicht einmal für kleine Tablets sparsam genug. Viel Strom hilft aber auch viel, und so soll die theoretische Single-Precision-Leistung bei 1.024 FP16-Teraflops und 512 FP32-Teraflops liegen. Die Kepler-GPU des Tegra K1 erreicht 365 FP16- und FP32-GFlops, Nvidia hat zumindest die FP16-Grafikleistung also fast verdreifacht.

Nvidia stellt den Tegra X1 vor (CES 2015) (11:15)

Durch den hohen Energiebedarf ist der X1 zwar bisher nur für Autos vorgesehen, Huang ließ es sich aber nicht nehmen, sein neues SoC mit Apples Tablet-Chip A8x zu vergleichen. Mindestens 50 Prozent schneller ist der X1 bei allen Benchmarks, beim Manhattan-Test des GFXBench 3.0 im Offscreen-Modus sogar fast doppelt so schnell. Wie nach der Ankündigung in Las Vegas noch zu erfahren war, soll der X1 im 3DMark Ice Storm Unlimited rund 44.000 Punkte erzielen, was ihn auf das Niveau von Intels Core M bringt – das hat bisher noch kein ARM-SoC geschafft.

Bild 1/23: Das Modul Drive PX für zwölf Kameras zur Bilderkennung (Fotos: Nico Ernst/Golem.de)

Bild 2/23: Nvidia stellt Tegra X1 für Autos vor.

Bild 6/23: Schneller als Apples A8x - aber eben nicht für Tablets

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Möglich machen das 256 Rechenwerke mit Maxwell-Technik, die vier Shader-Multiprozessoren (SM) bilden. Das entspricht etwa einem Drittel der GPU-Einheiten einer Geforce 750 Ti, die mit 640 Rechenwerken ausgestattet ist. Zum Takt der X1-GPU hat Nvidia noch keine Angaben gemacht.

Gleiches gilt für die ARM-Kerne, zu denen noch keine Takte vorliegen. Sie dürften in zwei Gruppen unterschiedliche Frequenzen bieten, denn es gibt je vier A57- und A53-Kerne, beide Varianten sind 64-Bit-fähig. Das ist wichtig, weil es beim X1 nicht nur um Grafikperformance für die Darstellung, sondern auch um Bilderkennung geht, die viel Speicher erfordert.

Ein X1 kann bis zu fünf Displays ansteuern, die gemeinsam 16,6 Megapixel darstellen können. Da in Autos selten viele Full-HD-Displays, sondern meist mehrere Bildschirme mit kleinerer Auflösung vorkommen, ist die Pixelzahl hier die sinnvollere Angabe. Auf PC-Verhältnisse umgerechnet: Zwei 4K-Displays mit 60 Hertz oder vier Full-HD-Bildschirme kann der X1 antreiben.

Das soll er in Fahrzeugen in einem Modul tun, das Nvidia Drive CX heißt. Es ist keine Box für den DIN-Schacht, sondern zum Einbau an anderer Stelle vorgesehen. Darüber will Nvidia ein integriertes System für ein digitales Cockpit und das Infotainmentsystem schaffen. Navigation, Rundinstrumente und auch die Medienwiedergabe für Passagiere im Fond sollen nur aus dem CX kommen. Damit die Designer das bei Autoherstellern handhaben können, gibt es Framework namens Drive. Es dient zur Gestaltung der Benutzeroberfläche wie auch zur Ansteuerung von Displays und anderen Bedienungselementen. Drive und auch die Software für das CX gibt es für Android und QNX.

Richtig spannend wird der Tegra X1 aber erst mit einem weiteren Modul, das Drive PX heißt.

Das Auto lernt durch Sehen – per neuronalem Netzwerk

Drive PX sieht aus wie eine Steckkarte, die links unten auf den Bildern befindlichen Anschlüsse sind aber für zwölf Kameras vorgesehen. Die beiden X1-SoCs – zusammen mit der Box CX sind es dann in einem Nvidia-Auto also drei Tegras – kümmern sich aber fast nur um Bilderkennung. Dabei können sie 1,3 Gigapixel pro Sekunde verarbeiten.

Für das Drive PX hat Nvidia eine Software entwickelt, die nicht nur Straßenschilder lesen kann. Auch die Erkennung von Fahrzeugtypen, etwa Pkw, Pickup oder SUV, beherrscht dieses Drive-Modul schon. Nvidia führte das mit 4K-Videos vor, die in Echtzeit vom Drive PX ausgewertet wurden. Dabei wurden Fußgänger auch erkannt, wenn sie von Fahrzeugen teilweise verdeckt wurden. Irgendwann einmal sollen Autos so schlau werden, dass sie durch die Vorhersage der Bewegungen eines Passanten auch schon das Tempo drosseln können, ohne dass – wie es heute schon möglich ist – eine Vollbremsung zur Unfallvermeidung ausgelöst werden muss.

Dahinter steckt ein neuronales Netzwerk, das Deep Learning ermöglicht. Je mehr das Auto sieht, desto besser lernt es seine Umgebung kennen. Objekte, die noch nicht identifizierbar sind, will Nvidia in seine eigene Cloud laden und dort erkennen lassen, um die Muster dann allen Tegra-Autos zur Verfügung zu stellen. Das soll schließlich zu autonomen Fahrzeugen führen.

Bevor das so weit ist, soll der X1 aber schon einmal selbst nach einer Parklücke suchen und das Auto dort abstellen können. Wohlgemerkt: Nur der Prozess des Einparkens, den heutige Fahrzeuge schon mit einer Kombination aus Radar und Ultraschall sowie Kameras beherrschen, ist nicht gemeint. Vielmehr geht es um das Befahren eines Parkhauses, die Suche nach einem freien Platz und die Belegung desselben – alles mit einer Rundumsicht durch Kameras. Das führte Nvidia nur anhand einer 3D-Simulation des eigenen Parkhauses in Santa Clara vor, die Berechnungen zur Auswertung der Umgebung soll das Drive PX aber schon jetzt beherrschen. Ob Nvidia-Chef Jen-Hsun Huang einen seiner Ferraris schon von seinen Chips automatisch parken lassen würde, ließ sich nicht abschließend klären.

Wichtigster – und einziger von Huang benannter – Partner bei der Entwicklung von sehenden Tegra-Autos ist Audi. Dessen Elektronik-Chef Ricky Hudi zeigte erneut ein vor zwei Monaten vorgestelltes Konzeptauto, das vom Cockpit über die Rückspiegel bis zum Platz über dem Handschuhfach mit Displays überzogen ist. Dem Publikum sagte er: "Glaubt mir, das hier bleibt nicht bei einer Studie!" Man darf also wohl annehmen, dass zumindest Audi einige der Möglichkeiten des X1 in kommenden Fahrzeugen nutzen wird.

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