[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]隨著自動(dòng)駕駛系統(tǒng)從模塊化走向端到端，Transformer正逐漸被引入到端到端架構(gòu)中，試圖解決傳統(tǒng)模型在復(fù)雜語(yǔ)義理解、全局路徑推理以及行為預(yù)測(cè)上的局限。但我們必須清晰認(rèn)識(shí)到，Transformer在端到端架構(gòu)中的作用既非全能主腦，也并非簡(jiǎn)單插件，它更像是“認(rèn)知大腦”的角色，在端到端系統(tǒng)中承擔(dān)高階決策與抽象建模的任務(wù)，而具體的感知、控制、接口層仍需要傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)模型支撐。這種多層次分工，是現(xiàn)階段端到端架構(gòu)得以落地的現(xiàn)實(shí)路徑。

傳統(tǒng)端到端架構(gòu)追求的是感知、決策、控制“一體化”建模，即通過(guò)一個(gè)大模型輸入傳感器原始數(shù)據(jù)（如圖像、點(diǎn)云、雷達(dá)），直接輸出轉(zhuǎn)向角、加速度、剎車指令等操作值。在這個(gè)過(guò)程中，模型在內(nèi)部完成了目標(biāo)識(shí)別、語(yǔ)義理解、路徑預(yù)測(cè)等任務(wù)，但由于中間過(guò)程不可分割，因此也失去了可解釋性與調(diào)試能力。這在學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)中尚可接受，但在需要極高安全保障的商用場(chǎng)景中存在巨大風(fēng)險(xiǎn)。Transformer試圖通過(guò)其在序列建模和上下文理解上的強(qiáng)大能力，提升端到端模型的抽象表達(dá)能力，并通過(guò)“注意力機(jī)制”模擬決策過(guò)程的透明性。

目前，典型的Transformer架構(gòu)已被用于構(gòu)建“感知-規(guī)劃-控制統(tǒng)一建?！钡姆桨?。如Waymo和小馬智行正在研發(fā)的多模態(tài)大模型（MultimodalLargeModels，MLLMs），將來(lái)自攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合輸入，并結(jié)合地圖語(yǔ)義、交通規(guī)則、歷史軌跡等信息，交由Transformer構(gòu)建多層次時(shí)空表征。這種表征并非直接輸出控制命令，而是形成一個(gè)“世界模型”——即系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前交通狀態(tài)的主觀理解。隨后，該模型再將理解結(jié)果交由行為規(guī)劃子模塊去執(zhí)行，使得端到端過(guò)程具有一定結(jié)構(gòu)化邏輯，從而兼顧可解釋性與泛化能力。

Transformer在此過(guò)程中承擔(dān)了以下幾個(gè)關(guān)鍵角色，首先，它作為感知與推理的中間橋梁，將多模態(tài)信息統(tǒng)一編碼后，建立不同要素之間的因果關(guān)系。如前方車輛正在減速、右側(cè)有行人接近斑馬線、紅綠燈為黃色，這一系列事件并非孤立，而是需要模型結(jié)合上下文統(tǒng)一判斷其潛在交互模式。傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)模型常以圖像特征為主導(dǎo)，缺乏事件間的時(shí)間序列建模能力，而Transformer則可通過(guò)自注意力機(jī)制理解其潛在邏輯與權(quán)重。

其次，在行為預(yù)測(cè)與交互建模方面，Transformer的優(yōu)勢(shì)更加明顯。當(dāng)前大多數(shù)自動(dòng)駕駛車輛仍面臨“交互不清晰”的問(wèn)題，即無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其他交通參與者的未來(lái)行為。在密集城市交通中，行人與非機(jī)動(dòng)車的行為極具不確定性，傳統(tǒng)模塊化方法常常分工割裂，難以統(tǒng)一評(píng)估這些交互背后的潛在意圖。而Transformer可將多方信息整合為統(tǒng)一的時(shí)序表示，并通過(guò)預(yù)訓(xùn)練或遷移學(xué)習(xí)，推斷出最合理的策略響應(yīng)。這種“策略編排能力”正是大模型在端到端架構(gòu)中所具備的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力。

但我們也必須看到，Transformer模型在端到端架構(gòu)中的部署仍有很多問(wèn)題需要解決。首先是實(shí)時(shí)性。自動(dòng)駕駛決策周期通?？刂圃?0~100毫秒以內(nèi)，而當(dāng)前參數(shù)級(jí)別在數(shù)十億的LLM模型，其推理時(shí)間遠(yuǎn)超這一窗口，哪怕在專用加速芯片上也難以滿足高頻循環(huán)執(zhí)行的需要。為此，有方案正在嘗試構(gòu)建“輕量化Transformer”或剪枝后的中型模型，用于車端執(zhí)行，同時(shí)將大型模型部署在云端，用于訓(xùn)練、場(chǎng)景生成和后處理分析。

其次是數(shù)據(jù)來(lái)源與分布一致性問(wèn)題。端到端架構(gòu)中，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的分布對(duì)最終模型穩(wěn)定性至關(guān)重要。Transformer需要大規(guī)模多樣化的訓(xùn)練語(yǔ)料，但當(dāng)前自動(dòng)駕駛行業(yè)的數(shù)據(jù)集大多來(lái)自“長(zhǎng)尾場(chǎng)景稀缺”的真實(shí)道路采集，難以支持Transformer在各種極端場(chǎng)景中的泛化學(xué)習(xí)。因此，越來(lái)越多采用仿真平臺(tái)生成“近物理級(jí)真實(shí)場(chǎng)景”，通過(guò)虛擬交通參與者的動(dòng)態(tài)交互來(lái)拓展模型的訓(xùn)練維度。英偉達(dá)的Omniverse與小馬智行的Cosmos就是典型代表，它們利用物理引擎+世界建模的方式，賦能Transformer實(shí)現(xiàn)更完整的場(chǎng)景理解與遷移學(xué)習(xí)。

可解釋性問(wèn)題仍是另一個(gè)待解命題。盡管Transformer的注意力權(quán)重圖可以部分展示模型的“關(guān)注焦點(diǎn)”，但其內(nèi)部推理路徑、權(quán)重更新機(jī)制依舊缺乏明確可控的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這意味著當(dāng)模型在特定場(chǎng)景下做出錯(cuò)誤決策時(shí)，我們難以準(zhǔn)確還原其出錯(cuò)節(jié)點(diǎn)。這對(duì)負(fù)責(zé)安全評(píng)估的工程師或監(jiān)管機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)是巨大障礙。因此，現(xiàn)階段很多自動(dòng)駕駛方案并不完全放棄中間模塊，而是采取“端到端+模塊化結(jié)合”的策略，既保留可追溯路徑，也提升建模能力。

在實(shí)際部署時(shí)，Transformer常被用于“策略融合層”或“全局語(yǔ)義層”。在系統(tǒng)完成環(huán)境感知之后，Transformer可用來(lái)處理如“當(dāng)前進(jìn)入學(xué)校區(qū)域需減速”、“根據(jù)紅綠燈邏輯調(diào)整等待時(shí)間”等上下文規(guī)則。這種基于語(yǔ)義的規(guī)則推理與路徑重組，正是傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)難以處理的抽象邏輯任務(wù)，也是Transformer最為擅長(zhǎng)的部分。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種認(rèn)知能力的引入或?qū)⑼苿?dòng)自動(dòng)駕駛從“感知驅(qū)動(dòng)”向“意圖驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型，讓車輛不僅看到周圍發(fā)生了什么，還能理解“為什么”會(huì)發(fā)生，從而更好地預(yù)測(cè)“接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么”。

還有一些技術(shù)方案正在探索更為極致的端到端方式，如將Transformer作為唯一的大模型，從傳感器輸入到控制輸出全部涵蓋。特斯拉的FSD Beta系統(tǒng)便試圖走這條路徑，嘗試用Transformer編排整個(gè)感知-決策流程，規(guī)避中間人工規(guī)則的干預(yù)。然而，目前該方案仍面臨大量質(zhì)疑。其在面對(duì)突發(fā)情況時(shí)缺乏故障冗余；系統(tǒng)行為的不可解釋性也令監(jiān)管機(jī)構(gòu)難以接受。因此，哪怕在特斯拉公布的Robotaxi項(xiàng)目中，仍需配備人工監(jiān)控機(jī)制以確保安全兜底。這充分說(shuō)明，在安全為前提的自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，Transformer在端到端中的應(yīng)用尚處于“受限”階段。

綜上，Transformer在端到端自動(dòng)駕駛架構(gòu)中的角色定位，絕不是“替代一切”的通用工具，也不是某些理想主義者期待的“萬(wàn)能大腦”。更準(zhǔn)確地說(shuō)，它是一種用于抽象建模、高階推理、語(yǔ)義決策與交互理解的智能補(bǔ)丁。它填補(bǔ)了傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)難以處理的認(rèn)知空白，為系統(tǒng)帶來(lái)了更強(qiáng)的泛化能力與策略靈活性。它并不取代感知、控制等需要硬實(shí)時(shí)與高穩(wěn)定性的基礎(chǔ)模塊，而是通過(guò)融合架構(gòu)提升整個(gè)系統(tǒng)的智能密度。在未來(lái)的系統(tǒng)演進(jìn)中，Transformer將可能更多地參與“認(rèn)知層”設(shè)計(jì)，成為輔助駕駛系統(tǒng)的“推理引擎”，但真正掌握方向盤的，仍然是深度學(xué)習(xí)與工程控制的“執(zhí)行大腦”。