【AIoT的智慧未來】自駕新創歐特明,用 AIoT 之力攻入小鵬、鴻海 MIH

自動駕駛不只是 AI 與 IoT 相互結合一個非常重要的領域,也是一項離我們越來越近的科技;在台灣就有那麼一間坐落竹科的本土自駕車新創——歐特明(oToBrite)電子。
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Photo Credit:歐特明
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隨著各種設備與演算法不斷進步,自動駕駛不只是 AI 與 IoT 相互結合一個非常重要的領域,也是一項離我們越來越近的科技;而提到這個科技, 很多人第一直覺會想到特斯拉的純電腦視覺、GPU 大廠 NVIDIA 的 DRIVE 平台,或是隸屬 Google 的 Waymo;但在台灣也有那麼一間坐落竹科的本土自駕車新創——歐特明(oToBrite)電子。

歐特明在 2013 年由來自華晶科的吳錫慶所創立,其車用影像、駕駛輔助系統(ADAS)備受中國電動車新創小鵬青睞,不只成為小鵬 G3 跟 P7 自動停車系統的供應商,最近還加入了鴻海 MIH 聯盟,並有啟動 IPO 的打算。INSIDE 很好奇,這間台灣新創到底是怎麼發展他們軟硬整合能力的?為此我們採訪到擁有技術背景的歐特明商務開發經理曾怡舜,來跟我們談談他們發展 AIoT 能力的經驗。

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歐特明商務開發經理曾怡舜。

怎從環景走到自動駕駛?

其實歐特明的業務範圍一開始還沒有到 AI,他們是以環景、透視底盤等車用影像系統起家的公司。但在 2015 時,小鵬以及本土車廠納智捷不約而同地找上門來,針對歐特明的技術想展開合作。

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歐特明以環景、透視底盤起家。

不過這兩間車廠對歐特明的期待不太一樣,納智捷是希望透過許多不同位置的攝影機,各自打造像移動物體偵測、開門警示、盲區偵測,以及前車離去提醒等安全警示系統,用上的攝影機除了環景攝影機之外,還包含了側方、前方的攝影機。

但小鵬就不太一樣了,他們想要以環景系統的攝影機為基礎,來打造自動停車(APA)的辨識功能,這也是讓歐特明一腳踏入電腦視覺的契機。曾怡舜說,當時自動停車主流都還是用超聲波雷達來辨識,但超聲波雷達只能看距離以及簡單地判別障礙物,實際上車是不是開進停車位,還是要由駕駛人為判斷;但視覺技術最大差異就是透過訓練後,車子可以看懂物體種類,看懂這是三角錐還是擋版。

小鵬的提案就此成了踏入 AI 影像技術的契機。一開始歐特明還沒使用 AI,而是用傳統以特徵規則為主的電腦視覺演算法發展視覺辨識的技術,但偵測效果一直有限,直到 2017 年開始將演算法導入深度學習,順利透過 AI 技術大幅提升系統正確率和誤報率,讓他們得以在隔年完成以深度學習為基底的開門警示(ODA)、盲區偵測(BSD),以及後來的自動停車、前方障礙物辨識(FCW)、車道偏移警示(LDW)等多項的視覺 AI 辨識、主動安全系統技術。

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歐特明的自動停車系統。

重點能力在「整合」

我們很好奇,在做自動駕駛的企業、新創很多,技術 roadmap 也很多,有做純視覺運算的,也有用不同感應器、光達、毫米波等各種組合,那歐特明自家到底有什麼獨特能力,跟其他系統廠一較長短呢?曾怡舜解釋,目前在做純視覺、只使用攝影機的代表當屬特斯拉,而包括歐特明在內其他公司、車廠都算攝影機搭配多重感測器這條路線;但是無論哪個派流,視覺運算系統終究都會在其中扮演相當重要的角色。

如果要把一套視覺辨識分拆的話,可以分成攝影機、邊緣運算系統(ECU)、AI 模型,以及資料四大部分。曾怡舜介紹歐特明特別之處就在於能用一條龍的方式,把這四個軟硬體要素通通自己一手包辦並加以整合在一起。

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歐特明特別之處就在於能軟硬體要素通通自己一手包辦加以整合。

這些要素包括車規攝影機能自行生產、自行設計 ECU、自己寫 AI 辨識、AI 自動標記以及 AI 模型壓縮技術。「在跟小鵬的合作中,就連要拿來訓練 AI,那些停車格有黃色、粉紅色,線有並行、雙線、單線,樣式千變萬化的中國停車場實體影像,也都是我們自己去實地拍、去收集的!」曾怡舜笑著說。

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那通通一手包辦,自己做軟硬整合的好處到底是什麼?拿最核心的攝影機舉例,車用攝影機必須在各種不同環境下都能穩定輸出高品質的影像,不能因為天候、路面或區域的差異就影響影像的品質;但這時對於鏡頭組裝的精密度、光學和機構的設計,以及影像調校的技術及演算法,甚至最後應該如何裝設在車上,都必要花很多力氣去滿足情境。

「每個情境都需要挑選適合的感應器與鏡頭,」曾怡舜說,甚至還要挑對的 ECU、對的 SoC,確定算法所需的算力、記憶體、通訊狀況,並在這 SoC 的架構下開發嵌入式系統。最後,甚至還要把在 PC 端開發的 AI 模型及演算法,一邊想辦法大幅度壓縮,一邊又要維持足夠的辨識率,「AI 模型自己做的訣竅就在這:很多人會想,不是拿市面上的開源模型來用比較快嗎?但這些模型在壓進 SoC 時通常都太大了!要壓就得修剪神經網絡,但剪太多辨識率又低,所以我們乾脆都自己寫。」這麼多複雜且精細的工作,通通都自己來往往才能在最短時間內全盤掌握。

未來在鴻海 MIH 扮演的角色

曾怡舜介紹,歐特明現在的商業模式還可以細分成兩種類型,第一類就是整套輸出自動駕駛辨識系統,這類的客戶會希望整套視覺 AI 辨識系統都由歐特明提供,所以輸出的整套攝影機、ECU 和 AI 算法,其鏡頭配置位置、SoC 的選型到最終 AI 算法都是一套固定的 Total Solution,這部分就會盡量降低客製化需求,但也能用最快的方式讓客戶的車輛裝上整套系統。

另一個部分就是把攝影機、ECU、AI 模型等三部分模組化分開輸出了,這類客群通常已經具備一定軟硬整合的開發水準,所以他們會希望能單獨挑選自動駕駛所需的攝影機、ECU、AI 模型。曾怡舜解釋,這兩種商業模式各自在營運上的差異就是變現週期,前者通常金額大但變現週期會拉的長一點,後者的變現週期會比較短一點但比較靈活。

不過不管是哪一種商業模式,還是會以原本最擅長的視覺 AI 辨識系統,來為鴻海 MIH 提供技術能力,並瞄準 Level 2+ 等級的自駕辨識市場,透過更深度的軟硬整合做到讓車輛可以輕鬆辨識各式物體、車道線、交通號誌以及可行駛區域;未來的中期目標則會把原本自動停車的辨識能力擴增至 Level 4 等級,讓自動停車升級到「記憶式無人代客泊車」,駕駛人只要在門口下車,車就會自己找好停車位、自己停好的境界。

(上面影片即為無人代客泊車的測試影片)

核稿編輯:Mia

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人機合一新型態微創手術,外科醫師的第3隻手——精準持鏡機器手臂,穩定內視鏡影像提升手術品質

隨著科技進步,微創手術已成為一般外科治療的趨勢,「精準微創」更是現階段的目標。新型的「內視鏡持鏡機器手臂」彷彿是外科醫師的第3隻手,可以模擬人手多角度操作持鏡,提供穩定的影像畫面,輔助主刀醫師精準切割、縫合患部,提升手術品質、縮短術後恢復時間。
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談到開刀房、手術室,你腦中浮現的第一個畫面是什麼?小小的手術台旁擠滿多名醫護人員,手上持著不同的器械各自忙碌?

沒錯,一台成功的手術是由一整個醫療團隊,每個人各司其職,並保持良好的節奏與共同合作的默契,才能確保病人獲得妥善治療。

看懂傳統腹腔鏡/內視鏡手術,開刀房人員配置

以傳統腹腔鏡/內視鏡手術來說,手術房內會有主刀醫師與第一助手來完成主要的手術內容,同時還會有兩位分別協助操作內視鏡的「扶鏡助手」與協助遞交手術器械的「第一助手」。

▲手術房內除了主刀醫師與第一助手完成主要的手術內容之外,還有協助操作內視鏡的「扶鏡助手」,以及遞交手術器械的「第一助手」。

扶鏡助手扮演了手術過程中相當重要的「眼睛」角色,因為扶鏡助手操作的內視鏡,便是將極細長內含光纖、鏡片的鏡頭放入體內,再利用影像傳輸,將體內畫面傳導至螢幕上。由於內視鏡可以深入腹腔,傳回人眼無法透視皮膚所看到的手術部位,加上具有影像放大的作用,協助醫師更仔細觀察病兆、找對下刀位置。

傳統腹腔鏡/內視鏡手術,「人工持鏡」考驗醫護體力、耐力

然而,內視鏡的操作,並非想像中的簡單。除了操作過程十分考驗「扶鏡助手」和主刀醫師之間的默契外,一場腹腔鏡手術動輒三、四個小時以上,要保持長時間穩定地「人工持鏡」,相當考驗醫護的體力與耐力。

大千醫院一般外科劉信誠主任坦言,「對於長時間的腹腔鏡手術來說,鏡頭畫面的穩定度非常重要。但是,當手術時間超過一個小時以上或步驟、位置較複雜,持鏡助手就容易感到疲憊、集中度下降,開始跟不上醫師的手術工作速度。」

再者,持鏡助手長時間維持持鏡姿勢,也容易因疲勞而產生手持內視鏡影像晃動,造成手術畫面模糊,增加主刀醫師及開刀團隊產生視覺暈眩的可能性,進而拉長手術時間,提升手術困難度。

▲大千醫院一般外科劉信誠主任。

外科醫師的第3隻手:內視鏡持鏡機器手臂CP值高

為了滿足不斷上升的內視鏡手術需求,醫界也追尋更佳的手術方式。於是,內視鏡結合機器手臂的「內視鏡持鏡機器手臂」由此產生。

其中最知名的「機器手臂」就是大名鼎鼎的「達文西機器手臂」,但達文西手臂的體積龐大、造價昂貴、維修費驚人,每次使用的開機與耗材費高達20-30萬。對於一般民眾來說,是一筆相當高額的支出,不是人人都負擔得起。

為解決醫師臨床手術的多元與便捷需求,友信醫療集團代理引進由德國開發的「新型內視鏡持鏡機器手臂」,有兩種不同型號,滿足不同的臨床需求,打破對機器手臂的既定印象,不僅體積輕巧、操作容易,關節活動角度靈活,更可直接架於開刀床邊軌上,手臂移動範圍能完全涵蓋整個病人,彷彿是外科醫師的第3隻手;且大部分的配件可以重複滅菌使用,每次開機約1-2萬元,導入成本低、CP值高,對於醫院及病人來說負擔降低許多。

除了費用門檻較低,劉信誠主任分享到,與傳統人工持鏡相比,機器手臂持鏡的畫面較穩定,還可以由醫師主動控制畫面,提升手術的流暢度。

另外,在執行微創手術的縫合等精細動作時,穩定、不晃動的畫面也能讓主刀醫師在視覺上較舒適且不易感到疲倦,增加手術的準確度,達到「精準微創」的目的。

▲持鏡助手長時間維持持鏡姿勢,容易因疲勞而產生手持內視鏡影像晃動,「新型內視鏡持鏡機器手臂」則可以提供流暢且穩定的影像。

胸腔鏡手術應用範疇多!日本研究揭「人手持鏡」與「機器手臂持鏡」的差異

劉信誠主任指出,近年來微創手術已是目前臨床上的主流。根據統計,在醫院開刀房所進行的手術中,傳統開腹手術對比腹腔鏡微創手術的比例,已經將近1:9。

如同微創手術的主要目的,在於縮小患者的手術傷口、降低出血量及術後疼痛的發生,因此在進行手術時間較長的微創手術,機器手臂持鏡更顯重要。

根據日本研究發現,機器手臂相較於傳統人手持鏡,不會增加手術準備時間,熟悉持鏡手臂操作的醫師更可以降低18%的腹腔鏡手術時間;且因內視鏡影像穩定,手術下刀、縫合位置更精準,在減少內視鏡穿刺套管拉扯傷口下,患者的出血量也會降低、術後恢復速度也更快,大幅降低住院天數。

以新型持鏡機器手臂來說,便是針對消化系統、婦產、泌尿等外科手術需求所設計。透過內視鏡穿刺套管(Trocar)註冊點作為移動與旋轉的中心點,記憶套管虛擬位置,讓持鏡手臂以定位點為軸心進行移動,並自動運算最佳移動方式,在術中提供穩定內視鏡影像的同時,也能避免內視鏡拉扯擴大手術傷口,對外科醫師提升微創手術精準度,保有穩定支撐和靈活定位能力有所助益。

▲新型持鏡機器手臂,透過電腦登記Trocar穿刺套管作為移動/旋轉的中心點,記憶腹腔鏡套管虛擬位置,讓持鏡手臂以定位點為軸心進行移動,並自動運算最佳移動方式,避免拉扯手術傷口擴大。

小腔室也能輕鬆進入,新型持鏡機器手臂體積更輕巧、角度更靈活

相較腹腔、胸腔等部位,對於耳鼻喉科與顱底手術,醫師要面對更小的腔室,為避免觸碰重要的神經組織及血管,更需要仰賴內視鏡精準的移動與角度。另一款新型持鏡機器手臂具有6個關節的機器手臂、模擬人手進行多角度移動,可以提供360度橫向移動視角,及垂直90度的視覺角度,輔助醫師更精準深入手術部位,穩定提供內視鏡影像輔助醫師進行手術。 

▲具有6個關節的另一款新型機器持鏡手臂,能夠模擬人手進行多角度移動,輔助醫師更精準深入手術部位。

除了上述提到的持鏡機器手臂與傳統人工持鏡之間的差異,對醫院及醫師來說,持鏡機器手臂在人力調度上更有彈性,可以減輕醫護的視覺疲勞與持鏡姿勢疲勞。

對患者而言,持鏡機器手臂提供的穩定手術影像畫面,有助於提升手術品質,減少手術時間及併發症,讓患者安全快速地回到工作崗位或生活上。

資訊來源:友信醫療集團、大千醫院一般外科劉信誠主任;文:關鍵評論網媒體集團廣編企劃。