2023年计算机行业年度策略:人效红利回归,创新红利初兑现

  • 来源:华福证券
  • 发布时间:2023/12/19
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2024年计算机行业年度策略:人效红利回归,创新红利初兑现。2023年回顾:控费见效创新加速,板块开启超配。毛利回升控费见效,2023前三季度计算机行业毛利率同比增长0.39%,销售费用率和管理费用率环比下降。创新之年加速研发,2023年前三季度研发费用率同比增长0.52%。2024年基调:管理改善与需求共振,人效红利有望回归。供需错配下,计算机行业人效或已触底,行业员工人数近3年CAGR低于近5年CAGR,且人均应付职工薪酬增速连续5年下滑,并在2022年转负。当前,以医疗IT和金融IT为代表的细分行业需求开始反转,预计未来需求斜率修复有望对人效形成进一步拉动。2024年主线:创新红利开始兑...

1.2023年回顾:控费见效创新加速,板块开启超配

1.1 2023年市场回顾:计算机行业领涨,全年保持超配

2023年计算机行业领涨市场,主要系AIGC、数据要素等引领新一轮产业 革命带动板块上涨。2023年1月1日至2023年12月15日申万计算机累计上 涨12.6%,位居31个行业中第三;分别跑赢沪深300 / 创业板指26.3pct / 33.8pct。  从机构持仓角度,2023年计算机行业全年持续保持超配。2023Q1 / Q2 / Q3,计算机基金重仓比例分别为7.01% / 6.43% / 5.11%,超配 2.38pct / 2.02pct / 0.4pct。  Q2 / Q3板块基金重仓比例环比下降,主要系投资者关注大模型等商业化 落地节奏,投资情绪有所回落。我们认为,2023下半年AIGC已在办公、 教育、游戏等多领域推进产业落地,以及数据要素、算力、智能驾驶等创 新红利开始涌现,预计计算机板块将持续保持超配。

1.2 2023年市场回顾:估值处在近十年40%分位数水平,具有向上弹性

截至2023年12月15日,计算机指数(申万)PE(TTM)为47.8倍,处于近十年的43%分位数水平,近期指数PE估值抬升,仍充 分表现出向上弹性。

1.3 2023年市场回顾:营收低位增长,业绩依旧承压

以申万一级分类为准(剔除ST上市公司,下同),计算机行业2023年前三季度实现营收8087亿 元,同比微增1.69%;实现归母净利润231亿元,同比微降1.68%;实现扣非归母净利润133亿 元,同比下滑30%。  分季度来看,2023Q1-Q3营业收入分别同比变动-1.2% / 0.08% /5.68%;归母净利润同比变动 50.98%/ -14.54% / -3.96%;扣非归母净利润同比变动-131% / -14% / -19%。  整体来看,计算机行业前三季度营收增速同比下滑,利润端增速下滑幅度缩窄,业绩依旧承压。  我们认为,2023年H1,宏观经济弱复苏,G端IT支出不及预期以及AI也未能短期快速兑现,导致 计算机行业的业绩面临压力。而在2023H2,随着经济增速回升和财政发力,同时开始推进成本 费用控制,计算机行业有改善趋势,2023Q4以及2024年盈利有望修复。

2023前三季度计算机行业毛利率为26.91%,同比增长0.39pct。  2023年前三季度计算机行业期间费用率同比略有抬升,2023Q1-Q3,销 售费用率和管理费用率环比下降。  创新之年,计算机行业研发投入加速提升,2023年前三季度研发费用率为 10.19%,同比增长0.52pct。

2.2024年基调:管理改善与需求共振,人效红利有望回归

2.1 行业前期人力成本攀升,人效或已处于底部区间

我们认为,技术是计算机行业的核心驱动力之一,是新品供给的源动力,与下游 需求的轮回错配形成行业周期。同时,计算机行业为人力密集型产业,产业盈利 能力随周期波动,从而形成行业的人效周期:  人数上涨,人效加速上涨:新品进入爆发期,下游需求旺盛,人员扩张;新品突 显规模效应,企业盈利能力快速回升,人效加速上涨。  人数上涨,人效企稳或下降:现有产品趋于稳定,企业开始投向新技术、面向新 需求,人员有扩张需求;然而企业利润开始企稳,人效或有下降。 

人数企稳或下降,人效明显下降:新品持续投入还未能取得明显回报,企业盈利 能力开始恶化;人员企稳或下降,人效明显下降。  人数止跌,人效有所抬升:新品取得一定成效,产品拓展对人员存在需求;企业 盈利情况开始好转,人效也相应抬升。  此外,政策、技术与需求周期将对人效周期形成扰动。例如,2020年疫情发生后, 宏观经济不景气,下游IT投入需求下滑,使行业直接步入人效下降区间。  我们认为,随着上一轮云计算红利消退和客户购买力趋弱,行业前期已开始主动 推进人员管控,有意识降本增效,管理效率有所改善,行业人效或已处于底部区 间。同时,多重利好下,企业盈利能力有望回暖,新一轮人效红利或将回归:1. AI、算力、数据要素等新一轮技术、政策等红利陆续出现;2. 部分公司已形成拳 头产品,有望规模化推广,推进效益化经营;3. 2023H2宏观经济好转带动下游 需求回升。

近些年,由于新兴技术快速迭代,计算机公司人员扩招导 致人力成本持续增长。  从员工人数、应付职工薪酬、人均薪酬等多个维度来看, 计算机行业人力成本迅速增长。  从趋势上来看,2022年行业开始主动降本,控制员工人数 及职工薪酬增长,表现为2022年员工总数、应付职工薪酬 等各项指标增速由两位数变为一位数,且人均应付职工薪 酬增速连续5年下滑,并在2022年转负。  供需错配下,计算机行业人效或已处于底部区间。  计算机行业利润主要来自于收入与费用剪刀差。然而,行 业人力成本攀升,叠加疫情后宏观经济景气度不佳,下游 IT支出下滑,收入端承压,行业人效或已处于底部区域。  2022年,行业人均创收、毛利、创利分别下降2.18% / 4.38% / 44.34%,近3年和5年CAGR均出现不同程度下滑。 在收入缓增与人力成本不减双重压力下,人均创利下降更 为显著。

2.2 管理效率回升,AI提供多样化提效工具

2.2.1 优化人员结构,管理人员占比下降

上文提及,2022年计算机行业有意识降本增效,进行人员和成本端控制。  总体而言,计算机行业不同类别员工增速均有下滑,而从结构上来讲,管理人员为行业重点降本对象。2022年,销售 / 管理 / 研发人员分别为 16.66 / 7.45 / 40.3万人,其中销售、研发人员占比逐年提升,而管理人员2022年同比减少0.04%,近五年管理人员占比呈下降趋势。  我们认为,技术为计算机行业的核心驱动力,优化人员结构,提高管理效率将更多资源向核心技术倾斜已成行业共识。随着云计算、信创、AI等 新兴技术相继涌现,计算机公司加大研发投入、积极开发与推广新产品,因而研发与销售人员稳步提升,相应通过减少管理人员主动提效。

2.2.2 管理效率开始回升,利润收入增速剪刀差有望扩大

近三年,计算机行业销售费用、管理费用、研发费用增速均有不同程度下降,管 理效率开始回升。2023前三季度销售 / 管理 / 研发费用同比增速分别为8% / 5% / 7%,按季度来看,管理费用增速相对维持更低位,并在2022Q4增速为负, 即-0.64%。  从软件行业整体来看,计算机行业推进降本增效已取得一定成效,利润收入增速 剪刀差呈扩大趋势。软件产业利润收入收入剪刀差自2022年3月负数剪刀差开始 收窄,2023年之后,剪刀差回正并逐步扩大。

2.2.3 数字化转型,AI技术加持,提效工具多样化

从员工角度,我国人口红利逐渐消失,数字化浪潮高歌猛进,企业积极寻求创新,利用数字化技术,实现“人机耦合”,推动用工 模式的深刻转型,培养新一代数字化劳动力,助力企业降本增效。  通过数字能力培养及生产工具升级,数字化劳动力可为未来工作模式及环境带来重大革新,并带来诸多优势:1. 从重复性劳动中解 放出来,降低人力成本提高生产效率;2. 提升跨部门沟通效率和实现流程清晰流畅,降低运营成本;3. 缩短员工加班时长,提高用 户需求响应度,接入提升用户体验。  麦肯锡数据显示,2017年数字员工成本与自然员工成本平齐,而2021年,数字员工成本相比自然员工成本低81%。

2.3 需求斜率修复有望对人效形成进一步拉动

2.3.1 需求斜率修复有望对人效形成进一步拉动:医疗IT

医疗IT在政策、产品、下游景气度三方面边际向好,医疗信息化建设步伐有望加速,医疗IT订单回暖,推动下游需求斜率修复。  政策方面:政策是推动我国医疗信息化、智慧医疗发展众多因素中的重中之重。自2009年我国政府启动深化医疗体制改革措施后,政府陆续出台规范标准类、 鼓励支持类等多种政策,指导医疗信息化高效有序推进。目前,政策对医疗健康信息全国互联共同、高等级电子病历建设等具有明确要求,由此推动信息化建设 将促进行业需求斜率修复。  例如,2021年9月,国家卫健委出台《公立医院高质量发展促进行动(2021-2025 年)》,明确要求2022年为医院电子病历建设第一阶段的收官节点,全国二 级和三级公立医院电子病历应用水平平均级别应分别达到3级和4级。2022年5月,《“十四五”全民健康信息化规划》对全面健康信息联通应用有明确要求。

下游景气度方面:医疗IT在下游需求的B端与C端上均具有边际向上趋势。  B端:我们认为,疫情发生后,两方面因素导致下游医疗机构需求承压:一方面,医疗机构由于承担了较多的疫情防控责任,由此减少对医疗信 息化的建设需求;另一方面,疫情扰乱了医疗机构正常经营,对其收入端产生负面影响,降低了对医疗信息化的建设能力。展望2024年,上述 两方面负面影响或将逐渐消退,下游医疗机构对医疗信息化需求将渐进恢复。  C端:人口老龄化与对健康需求的提高、居民医疗服务付费意愿与能力增强这两方面与我国医疗供给存在严重供需矛盾,而信息化手段能进一步 提升医疗服务质量与水平,满足居民不断增长的医疗保障需求,由此进一步提升医疗机构信息化建设需求。

产品方面:2023年大模型快速发展,医疗IT企业也相应推出AI+医疗产品,提升自身产品力,将赋能医疗机构各项业务,催化下游需求的繁荣。  例如,6月6日,润达医疗与华为云签署战略合作协议,双方将基于华为云平台打造面向医疗领域的AI大模型,实现智慧医疗服务;9月26日,润 达医疗与华为云合作推出的新一代智慧检验综合解决方案——良医小慧正式发布;10月18日,卫宁健康正式发布了医疗领域大模型WiNGPT、 基于WiNGPT的医护智能助手WiNEX Copilot,以及WiNEX产品与解决方案迭代升级。WiNGPT 是面向医疗垂直领域的大模型,结合高质量医 疗数据,针对医疗场景优化和定制,为医疗行业各个场景提供智能知识服务。  我们认为,大模型在医院大有可为,AI+医疗产品将催化医疗IT下游需求繁荣。大模型能够找到医院场景中的高频环节,辅助医护人员高效完成 高重复度的工作,进而发挥医护人员的比较优势,助其专注于诊疗与科研,进而推动医院整体能力的良性发展。

2.3.2 需求斜率修复有望对人效形成进一步拉动:金融IT

证券IT:中证协《证券公司网络和信息安全三年提升计划(2023-2025年)》(以下简称“三年提升计划”)为证券公司不断加大信息化投入 提供前沿指引。  信息化技术投入刚性要求:今年1月,中证协向券商下发了“三年提升计划”的征求意见稿,鼓励有条件的券商未来三年信息科技平均投入金额 不少于平均净利润的8%或平均营业收入的6%;而到6月下发的正式文件,指标已变为不少于平均净利润的10%或平均营业收入的7%,提高IT投 入重要性。近些年,券商持续加大IT投入,IT投入金额逐年增长,19-21年三年CAGR高达22%。然而,2021年营收前十证券公司中仍有一半未 达最新“三年提升计划”要求。我们认为,“三年提升计划”将是未来两到三年证券信息化投入的刚性要求,将加速头部券商提高IT投入重视度。  架构/系统要求:“三年提升计划”中“鼓励券商利用分布式、云原生等先进技术对信息系统进行架构升级,提升系统的健壮性和扩展性”/“鼓 励有条件的券商积极推进新一代核心系统的建设”,从而激励券商持续跟进新技术演变趋势,提高对IT建设的需求。  安全性要求:“三年提升计划”强调证券行业网络和信息安全的建设,可进一步催化券商对信息技术投入需求。

银行IT:IT系统进入更新换代周期以及行业信创有望提高银行IT行业景气度。2022年,银保监会发布《关于银行业保险业数字化转型的指导意 见》,指出:1)推进传统架构向分布式架构转型;2)提高新技术应用和自主可控能力,坚持关键技术自主可控原则,加强自主研发技术知识产 权保护,降低外部依赖度、避免单一依赖。  IT系统更新换代:集中式向分布式架构转换。分布式架构具有低成本、高灵活、自主可控三大优势,能够显著降低银行IT投入成本,并根据业务 需要灵活拓展,解决银行IT系统核心诉求。  行业信创:8月,中信银行通用基础设施集成商入围采购项目公示了中标结果,项目以高达65亿元的信创设备采购成为信创历史最大订单。我们 认为,在政策激励、宏观经济向好、龙头先行示范下,银行业将加快信创节奏,由此提高信息化支出。

第三方支付:监管趋严,行业竞争格局持续改善,疫后复苏有望量价齐升。  政策:监管靴子落地,持牌机构优势突出。自2010年开始,监管部门逐步介入第三方支付行业,对产业链不同主体,监管要求不断 趋严趋细,旨在为行业健康发展培育稳定安全环境。强监管下,央行停止发放支付牌照并对增高续期门槛。截至2023年12月,仅 现存186张支付牌照,为最高点的69%。因此,获取支付牌照仅存收购之路,针对牌照的兼并收购事件逐渐活跃。需求驱动,尤其 在全国银行卡收单等牌照有限下,市场加速出清,牌照价值“水涨船高”,持牌公司优势逐步显现,龙头公司可凭借先发优势,持 续引流发挥规模优势,夯实自身市场地位。

量:疫后消费扩大第三方支付基本盘。步入2023年,社零增速回归正值,并逐步提升。消费 回暖将刺激支付需求,扩大支付市场基本盘,第三方支付市场有望进一步修复。  价:“疫后修复+业态成熟”驱动费率提升。1)疫后消费复苏,带动支付需求与收单机构服 务需求,行业基本盘做大缓解机构间竞争程度,逐步退出降费措施,提高各主体议价能力并 开始抬价;2)我国第三方支付市场已进入有序发展阶段,参与主体之间协同配合,减少盲目 追求流量与恶性竞争行为,回归盈利本质。2023H1,新国都/新大陆/拉卡拉/移卡相比2022 年底支付费率分别增长0.005pct / 0.047pct / 0.011pct / 0.006pct。

财务端,金融IT表现分化。  银行IT和第三方支付业绩表现较佳。拉卡拉、新大陆、宇信科技等标的2023年前三季度营收和归母净利润均录得正向增长,第三方支付拉卡拉、 新大陆23Q3营收环比改善。  证券IT在公募基金降幅以及A股热度有所下降情况下,2023年前三季度业绩承压。指南针、东方财富2023年前三季度营收同比下降38% / 11%; 归母净利润同比下降113% / 6%。  我们认为,目前,银行IT和第三方支付业绩端修复较快,证券IT虽有所承压,但在行业红利支持下,下游信息化支出或将加快修复,带动板块业 绩回升。

3. 2024年主线:创新红利开始兑现,从技术革命到终端革命

3.1 数据要素有望自上而下加速,数据定价&运营&入表&流通体系成形

发展数据要素的目标是要释放广泛的数据红利。  数据要素市场潜在规模巨大:我国数据要素产量高,并广泛分布于各行各业;2022年以8.1ZB规模位居世界第二,占全球产量10.5%, IDC预计,2025年中国将以48.6ZB数据量成为全球最大的数据圈。  赋予数据价值→催生数据市场→普惠拥有方/参与方→促进数据挖掘→赋能实体并拉动需求。数据作为第五大大要素已经充分融入生 产、分配、流通、消费及服务管理的各环节,一方面有望促进数据挖掘创造新需求,另一方面有望赋能其他要素,优化供给促增长。

数据局挂牌成立后,动作频频,政策节奏明显加快。  10月25日,国家数据局正式挂牌成立。11月7日-9日,国家数据局局长刘烈宏一行赴杭州考察并走访了每日互动、数梦工场等企业。 11月10日,刘烈宏出席北京数据基础制度先行区启动会议并作重要讲话,透露国家数据局正研究起草相关指导文件,从顶层设计推 动数据交易流通体系建设。  首次明确“数据要素×”行动。11月25日,国家数据局局长刘烈宏在2023全球数商大会开幕式上表示,下一步,国家数据局将围绕 发挥数据要素乘数作用,与相关部门一道,研究实施“数据要素×”行动。

多地成立大数据集团,有望成为各地政府“数据财政”&数据运营的重要抓手。  根据数据要素设统计,截至2023年9月,全国以省、市、央企三级主导推动的国资 数据集团累计已达21家。  业务:数据集团以数据为核心业务,公共数据、行业数据和社会数据交汇,开展数 字资产运营、数据交易服务和数字产业投资、城市数据经济发展等业务。  主体:央企层面,中国电子数据产业集团是国内首家由中央企业设立的数据产业集 团;地方层面,多为政府主导国资委控股。

数据要素拥有方分布广泛,多垂直细分领域均有受益机会;各部门积极布局推进,相关政策中频繁提及数据要素。  医疗数据:《“十四五”全民健康信息化规划》将“完善健康医疗大数据资源要素体系”作为主要任务推动部署。  政务数据:国务院办公厅印发《全国一体化政务大数据体系建设指南》,加快推进全国一体化政务大数据体系建设。  交通数据:交通运输部《关于加快智慧港口和智慧航道建设的意见》提到对数据资源体系、数据共享、数据资源管理等建设意见。  地理时空数据:自然资源部国土测绘司司长在发布会上表示,测绘地理信息既是重要的战略性数据资源,又是新型生产要素。

3.2 AI技术革命重塑终端,从智能驾驶到卫星互联网多端兑现

3.2.1 AI算力:海外多体系角逐,国产算力突破上量

英伟达发布H200,性能较 H100 提高 60% 至90%。  11月13日,英伟达发布新一代AI计算芯片 H200,该芯片是当前 H100 的升级产品,基于 NVIDIA Hopper 超级芯片架构,具有最强性能和先进 内存技术,针对于超大规模的大模型训练和推理,可增强生成式 AI 和高性能计算工作负载。同时,NVIDIA H200将为40多家云计算厂商提供支 持。其中包括CoreWeave、亚马逊AWS、谷歌云、微软Azure、甲骨文云等公司。  性能分析:1)显存能力:H200 是首款提供每秒 4.8 TB速度、141GB HBM3e内存的 GPU 产品。与 H100 相比,H200 容量接近翻倍、带宽增加 2.4 倍;2)计算表现:在用于 Llama2、GPT-3等大模型推理或生成问题答案时,H200 性能较 H100 提高 1.6-1.9倍。我们认为,H200在原有 H100的基础上针对显存容量、带宽进行显著升级,旨在高速有效地处理大量数据,优化大模型训练、推理能力。  除此之外,英伟达还表示明年公布的 NVIDIA B100 人工智能芯片相较于 H200 将有飞跃式的性能升级。

AMD推出 MI300,性能是H100 1.3倍。  12月7日,AMD正式推出了面向AI及HPC领域的GPU产品 MI300A/MI300X加速器。AMD MI300A采用了Chiplet设计,其内部拥有多达13个小 芯片,均基于台积电5nm或6nm制程工艺(CPU/GPU计算核心为5nm,HBM内存和I/O等为6nm),其中大多基于3D堆叠技术,总共集成1460 亿个晶体管。  性能分析:1)AI计算:AI方面,MI300X TF32浮点性能为653.7TFLOPS,FP16半精度浮点、BF16浮点性能可达1307.4TFLOPS,它们全都是H 100的1.3倍。2)HPC计算:MI300X FP64双精度浮点矩阵、矢量性能分别高达163.4TFLOPS、81.7TFLOPS,FP32单精度浮点性能则都是163. 4TFLOPS,分别是H100的2.4倍、无限倍(H100不支持矩阵运算)、2.4倍、2.4倍。3)计算表现:将 8x MI300X 解决方案与 8X H100 解决方 案进行比较,前者在 Llama 2 70B 中获得40% 的性能提升,而在 Bloom 176B 中则获得了 60% 的性能提升。  综合来说,AMD MI300有望在算力侧赶超 NVIDIA H100,或有望重塑海外AI芯片竞争格局。

谷歌推出内部设计TPU,有望改变大模型训练、推理生态。  12月6日,谷歌推出新版本TPU芯片TPU v5p, TPU是谷歌为神经网络设计的专用芯片,经过优化可加快机器学习模型的训练和推断速度,谷歌 于2016年起开始推出第一代TPU。根据谷歌研究表明,TPU与同期的CPU和GPU相比,可以提供15-30倍的性能提升,以及30-80倍的效率(性 能/瓦特)提升。  据谷歌介绍,TPU v5p是其迄今为止最强大的,能够提供459 teraFLOPS的bfloat16性能或918 teraOPS的Int8性能,支持95GB的高带宽内存, 能够以2.76 TB/s的速度传输数据。此外,较为关键的是每个 TPU v5p Pod 由多达 8960 个芯片组成,使用最高带宽的芯片间连接(每芯片 4800 Gbps)进行互连,确保快速传输速度和最佳性能,这也在一定程度上保证了TPU具备接入大规模集群的能力。  我们认为,TPU能够大规模运行于最先进的神经网络,而且可以把成本控制在可接受的程度上,有望在未来成为兼具高性能和价格优惠的重要芯 片。

3.2.2 智能驾驶:车端感知能力推动智驾落地,特斯拉FSD引领技术闭环

华为和小鹏领衔城市NOA落地,第二梯队车企快速追赶,高阶智驾选装率显著提升  城市区域辅助驾驶是最高频和刚需的场景,导航辅助驾驶(NOA)在城市场景的落地是突破自动驾驶的关键路径。  2023年是国内城市NOA落地的元年,华为和小鹏等头部厂商在实现高速场景NOA全国范围覆盖后率先转向城市场景,第二梯队厂商今年来 也加快智驾开发速度,快速推进高速NOA覆盖范围,2024年开始向城市区域迈进。  今年下半年智驾能力成为新车上车不可或缺的宣传点,问界新M7智驾版和小鹏2024款G9 Max版本选装率均超过70%。

头部车企开城计划稳步落地中,近期陆续推出较大版本OTA更新, 加速智驾系统迭代和交付  第一梯队:2023年底城区NOA密集落地。10月24日小鹏汽车宣布 XNGP已在全国范围内具备支持城市智驾的技术能力,11月28日晚 OTA4.4.0推送后已正式开通25城,12月底50城目标落地可期。  11月3日问界汽车宣布华为ADS 2.0升级后将支持全国范围内不依赖高 精地图的高速NCA功能,城市NCA年底有望在全国范围使用。  11月以来蔚来Banyan2.3.0和理想V5.0.0 Beta系统版本均开启内测邀请, 最大更新亮点在于开放城市场景NOA,计划于年底前推送正式版本。  12月5日,蔚来表示城区NOP+已经具备在在100多个城市针对先锋用 户开放测试使用的能力,会在确保安全的前提下逐步落地。  12月10日,理想汽车举办智能软件发布会,介绍OTA5.0更新内容。  从目前各家车企的测试和更新情况看,预计2023年底将会看到华为、小 鹏、蔚来等车企在城市场景NOA的密集落地。  第二梯队:2023年实现高速NOA全国覆盖,2024年开始向城区进军。 相较于进展较快头部厂商,智己、腾势、极越、极氪等品牌2023年开始 快速扩张高速NOA的覆盖范围,预计2024年逐步向城区道路覆盖,轻 地图或“无图”是主流方向,点到点通勤模式加速城区智驾应用落地。

展望2024年,我们认为国内智能驾驶产业迎来渗透率向上拐点的两个关键变化:1)算法重构带动车端感知能力大幅提升。2023年国 内车企先后开启BEV+Transformer算法以及占用网络的工程化落地,车端感知范围和类别大幅提升,LCC、SR交互感知等基础功能体 验显著改善,城市NOA驾驶体验的安全、舒适性和通行效率愈加接近人类驾驶。2)技术工程化落地红利向基础版车型释放。头部车企 攻克城区场景NOA后积累的工程能力开始反哺高速NOA,小鹏率先实现高速NGP与城市NGP技术架构与能力的统一,同时针对Pro版 配置低配车型算法下放,进一步提升各个价位段车型的智驾体验。

算法端:占用网络工程化量产落地,车端感知能力向更通用和泛化方向演进  华为GOD异性障碍物感知网络通过将三维空间体素化,用占据格栅的形式表达3D物理世界,能够精确识别障碍物位置。  小鹏Xnet感知网络架构,能够实现真实车道线识别、判断可行驶空间以及动态元素识别和显示。Xnet从1.0升级到2.0后时空理解能力 增强,融合动态、静态和占用网络,横纵向感知范围提升2倍,感知类别增加15种,包括锥桶、闸机、地锁、无人自行车、小型动物等。  从各家车企最新公开的占用网络实时渲染效果,华为、小鹏和百度Apollo在车端对道路环境的感知能力和渲染精细度已接近或者超过 特斯拉在2022年AI Day上展示的效果。

功能端:LCC基础能力大跃迁,智驾全场景体验愈加安全舒适高效  LCC即车道居中辅助,通过对车辆横向和纵向的控制,使车辆始终保持在车道中央行驶。  从头部车企智驾OTA升级内容看,LCC始终作为重要功能更新,不断优化迭代,拓展复杂场 景应对能力,包括加减速舒适性、大曲率弯道、加塞场景、识别静止车辆、通过无标线十字 路口、特殊场景识别等。  现阶段LCC是所有辅助驾驶功能的基础,一方面在城市NOA降级时无缝接管车辆,另一方面 可在高速和城市覆盖场景外独立开启,提供辅助驾驶能力的补充。  我们认为头部车企对LCC功能增强升级大背景下,智驾基础功能体验持续优化,会逐步影响 消费者心智,有利于高阶智驾渗透率的提升。

功能端:SR系统趋于完善,能够提供真实感知交互,人机共驾逐步明确系统能力边界  感知算法重构后,SR(智能环境模拟显示)界面显示元素种类增加,显示距离相应扩大;系统对车辆周围静态车道线、动态车辆、行人 等目标物渲染更为精细,整体交互细腻、流畅度提升。  SR功能本质上服务于人机共驾,目前看人类开车还会持续很多年,智驾系统也要参与开车,需要让人类司机放心并感到放松。  在完全实现自动驾驶之前,人际交互功能的价值在于明确告知用户智驾系统的边界,即用户能够知道什么时候可以完全信任系统、什么 时候要需要随时准备接管,长期看对于智能驾系统的市场教育、安全引导和大规模普及具有重要作用。

技术红利:头部车企开始统一技术架构、下放算法到低配车型  参考FSD更新历史,V11版本正式统一高速和城区技术架构。 2022年11月,特斯拉开放FSD Beta V11版本测试,正式在高 速场景启用,统一了公路和非公路上的视觉和规划技术栈,取 代已超过四年历史的传统公路场景技术栈。  国内车企开始能力反哺,重视低配车型算法提升。1)小鹏汽车 在7月OTA4.3.0升级后,实现高速NGP和城市NGP技术架构与 能力统一;10月14日在科技日上宣布Max和Pro版本车型技术 架构同源,Pro版本各项能力全方位提升。  2)理想汽车计划2024年上半年AD Pro能力向AD Max看齐, 支持BEV算法和LCC Plus能力 。近期据媒体报道,理想已启用 轻舟智航为智驾供应商,负责将AD Max算法向AD Pro平台的 优化、迁移和验证工作。

国内车企智驾系统下一个阶段的创新在于规划控制端向神经网络演进  本轮国内车企自动驾驶能力提升的基础是BEV+Transformer以及占用格栅网络的落地,车端预埋算力硬件开始被充分应用。  特斯拉AI Day为行业指明技术路线落地可行性,难点在于工程实现中的细节问题解决,比如针对感知向量空间各项信息的编码方式、车端实 时运行的稀疏计算的实现方式等。头部国内车企具备全场景(高速+城市)NOA在全国落地的技术能力,但在真实驾驶中难免遇到无法应对 的Corner Case(长尾场景),需要测试车提前在城市场景跑完解决、确保安全性后,才能大规模推送,本质上开城是一个工程量问题。  头部车企迭代方向:华为ADS 2.0重点升级的是感知预测环节中的占据格栅网络和道路拓扑推理网络,小鹏在1024科技日上强调基于优化和 规则的深厚基础,加上城市NGP量产经验的积累,才开发出基于神经网络的规划与控制。  我们认为本轮城市NOA的密集落地本质上是感知算法技术红利的释放,下一阶段创新在于规控从传统规则算法向端到端神经网络演进。

FSD打造包含算法、数据、算力设施在内的软硬件全栈架构  规划控制:解决多物体路径规划问题,处理车辆和所有道路参与者的行进 轨迹,基于神经网络输出完整的运动学状态(位置、速度、加减速),控 制车辆完成相应的执行动作。  感知预测:多相机视频流神经网络驱动,几何层由占据格栅网络预测车辆 周围世界的完整占用体积和运动流,语义层包括预测车道线及其连接关系。  数据训练:通过最新的4D自动标注技术、升级模拟仿真,建立完整的数据 引擎管道,形成数据闭环。  训练基础设施:包括CPU、GPU、神经网络加速器单元等。  AI编译与推理:AI编译引擎支持神经网络各种特性,并将其映射到底层硬 件资源。推理引擎能够将单个神经网络的执行分配到芯片上的两个独立系 统,部署更先进的调度代码来控制系统延迟。  2022年FSD训练了7.5万个神经网络模型(平均8分钟1个),在大型模型 上进行评估后,最终交付281个神经网络模型,真正改善自动驾驶的性能。  FSD在车端运行的神经网络包括占用网络、⻋道⽹络、移动障碍物⽹络、 交通控制和路标⽹络、路径规划⽹络等 ,所有网络的参数加起来大约有10 亿个,产生大约1000个神经网络信号,构成车端数字化大脑。

感知:神经网络驱动,率先实现模块级端到端落地  传统的自动驾驶堆栈中,2D图像输入感知模块后生成2D结果,需要利用传感器融合将多个2D结果进行推理,转换为3D向量空间结果, 才能被发送到下游组件,用于预测和规划。  特斯拉在HydraNets网络中,需要再单独开发空间占用追踪器,拼接多个摄像头中的场景,再变换到向量空间中。但在工程实践上调 参难度大,最后在向量空间中的预测结果也很糟糕。  BEV感知堆栈将两个独立的组件组合成一个解决方案,消除了人为设置规则的逻辑,是迈向端到端自动驾驶的关键一步。

感知:从2D像素到3D体素,占据格栅网络增加通用障碍物识别能力。  BEV+Transformer实现了将2D图像空间中的像素映射到BEV空间,同时解决了由于标定和非平面假设引起的变换重叠问题。  Occupancy Network的基本思想是将三维空间划分成体素Voxel,预测任意一个体素被占用的概率,通过查询注意力机制,生成三维 的占用特征,反卷积生成 3D 占用体积后,将输入 NeRF(神经辐射场)的渲染输出和真实图片的RGB以及语义描述做一致性约束。  占据格栅网络对BEV网络在高度方向进一步扩展,输出固定大小栅格的占用率和占用流(Volume Outputs),生成具有三维几何和语 义的可行驶区域路面(Surface Outputs),解决感知中的长尾问题。

预测:车道线检测和障碍物的多模态预测组成下游规控制决策的可行驾驶空间。  车道线检测神经网络包括视觉模块、地图模块和语言模块。地图模块包括导航地图中关于车道线几何和拓扑关系、车道线数量以及特殊车道 属性等信息,并整合视觉感知的特征信息生成车道线Dense World Tensor,最后在Vector Lane模块中对车道线各类属性进行编码,利用时 序处理方法生成车道实例和连接关系矩阵。  障碍物预测采用两步检测,第一步确定三维空间中物体存在的位置,第二步添加额外数据信息(自车运动、目标行驶车道线、交通信号灯 等),最后稀疏化计算处理最大限度提升物体实时检测技术栈的运行帧率。

规划控制:从混合规划向端到端和基础世界模型演进  采用显式规则和神经网络混合的规控系统生成最优轨迹路线。自动驾驶规控的目标是基于感知向量空间,通过规划汽车的行为和行驶轨 迹,尽可能安全、舒适和高效的达到目的地。规划的关键问题是解决行为空间的非凸性(具有多个最优解)和高维问题(规划未来10- 15秒的行为,生成大量参数)。  特斯拉的解决方案是按层级分解,第一步先用粗略搜索解决非凸性,第二步再用连续优化技术,融入成本函数、人工干预数据或其他仿 真数据,平滑最终的行驶轨迹。

规划控制:从混合规划向端到端和基础世界模型演进  马斯克直播展示FSD Beta V12已初步具备端到端能力。2023年8月26日马斯克 直播FSD V12上路演示,仪表盘几乎保留了全部的FSD感知结果可视化效果,但 并未显示红绿灯检测结果(下图绿框表示)。  整个演示过程容易被忽略的亮点出现在约19分钟左转绿灯亮起时,正在直行道 等待的车辆出现误判而被人工接管。可能合理的解释是系统综合考虑了红绿灯情 况和周围其他车辆行为来判断是否应该通行,所以在左转绿灯亮起、周围左转车 辆开始移动时,系统误以为直行也可以通行导致被接管。  结合马斯克在直播演示中的对话内容,间接表明目前FSD V12规控网络中并没有 显式的添加规则来应对红绿灯、车道线、环岛、减速带等道路要素。

世界模型:下一代自动驾驶技术,直接驱动汽车行驶  英国自动驾驶创业公司Wayve发布的GAIA-1模型能利用视频、文本和动作输入生成逼真的驾驶视频,并根据自我车辆行为和场景特征提供精细的控 制。 模型已经涌现的能力包括生产长时间的、合理的未来信息、可控(控制模型生成特定的驾驶场景)。  特斯拉视觉基础模型负责人Phil Duan在CVPR 2023上的演示显示,World Model(世界模型)特征是由BEV网络提取出来,可以通过微调来用于 下游任务,包括体积(占用)、路面、障碍物、车道线、红绿灯等。目前这些任务是由单独的网络完成,比如障碍物、车道线、红绿灯是单独的网 络。世界模型相当于一个数据集、一个模型,来解决多种任务。  另外,在规控负责人Ashok Elluswamy的演示中,世界模型能够生成RGB空间图和类似标注的语义信息,具备预测和控制能力。

世界模型:下一代自动驾驶技术,直接驱动汽车行驶  12月2日,Tesla AI官方发布显示其正在构建下一代基础视频模型, 核心是生成式模型,会采用扩散模型(diffusion models),变分 自编码器(VAEs)、自回归模型,基于流的生成模型和生成对抗网 络(GANs) 等方法。  从近期学术界和产业界研究趋势看,世界模型具备理解环境和环境 交互的能力,具有生成高质量视频和用于端到端的驾驶的巨大潜力。

模型训练:算法方向相对清晰,数据闭环能力和算力是核心关键  世界模型建立的核心是数据和数据引擎,特斯拉拥有超过400万辆车队规模,每天收集各种不常见的长尾场景,传回数据引擎进行自动化标注, 生成巨大的高质量和多样化数据集,工程师在数据上花费的时间比模型长,这是建立世界模型的基本保障。  Dojo超级计算机系统大幅提升自动驾驶系统的迭代速度,在自动标注网络上运行上一代VRMS已经超越A100的性能,通过对关键编译器的优 化,在自动标注和占用网络上的性能较A100提升3倍以上,并且还有更大的提升空间。  特斯拉计划在2024年年底前对Dojo项目投资超10亿美元。根据2023年6月发布的算力发展规划,Dojo将在2024年Q1成为全球排名前五的算 力设施,并将在10月达到100 EFlops算力,等效30万片英伟达A100GPU算力。

3.2.3 卫星互联网:稀缺资源先占永得,蓝海市场角力加速

卫星互联网是基于卫星通信的互联网,通过发射一定数量的卫星形成规模组网, 从而辐射全球,构建具备实时信息处理的大卫星系统,是一种能够完成向地面 和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。  优势:具有广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点。  卫星轨道分类:按照轨道高度,通信卫星主要包括LEO、MEO、GEO、SSO 以及IGSO。基于不同轨道构建的卫星通信系统,在覆盖范围、系统容量,传 输延时、卫星寿命等方面,具有不同特点。其中低轨卫星由于传输延时小、链 路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低,适合卫星互联网业务 的发展。

卫星互联网产业链主要包括卫星制造、卫星发射、地面设备制造以及卫星运营及服务四个 环节。其中,卫星制造环节包括卫星平台、卫星荷载;卫星发射环节包括火箭制造和发射 服务;地面设备包括固定地面站、移动式地面站和用户终端;卫星运营及服务环节包括卫 星移动通信服务、宽带广播服务以及卫星固定服务等。  从卫星产业结构来看,全球卫星互联网产业市场集中在中下游的地面设备制造和卫星服务 环节。美国卫星产业协会(SIA)数据显示,2022年卫星产业链中卫星制造、发射、地面 设备和通信运营占总市场规模的比例,分别为6%、2%、52%和40%。

低轨卫星最适合卫星互联网发展,而轨道、频率均为稀缺资源,决定其重要战略价值。  轨道:一个轨道只能有一颗卫星运行。根据《太空与网络》,在同层与跨层星间最小安全距离均为50km情况下,高度300~2000km组成的低地 球轨道空间可容纳17.5万颗卫星。  频率:卫星通信主要依靠无线电频谱进行信息传输,卫星无线电频率按照国际电信联盟统一规划和监督管理,依据“先登先占”的规则竞争协调 使用。先登先占:即在卫星发射前2-7年,向国际电信联盟申报拟建卫星系统的无线电频率和轨道等技术参数,之后还必须与世界上其他已申报的 卫星系统、地面无线电系统开展并完成必要的频率协调,方可在国际上获得合法的使用权。先占永得:由于“先登先占”原则的国际认可度高, 各国家在卫星使用寿命到期后通常会重新发射卫星进行替代, 从而“先占永得”空间频率和轨道资源。  无线电频率资源是有限的,大多频段资源消耗殆尽。目前,卫星互联网正在加速挖掘Ku、Ka、Q/V频段。我们认为,全球范围内频段资源竞争会 日益严峻,可将目光放向高频的Q/V频段,提前布局有助于抢占先发优势。

回归国内,我国已充分认识到卫星互联网发展战略价值,逐步提高政策支持力度,在供需共振下,卫星互联网蓝海正在加速挖掘。  政策端:近年来,我国政府也高度重视和支持卫星互联网产业的发展,多个部门陆续发布了一系列法律法规和鼓励政策,助力行业发展。其中, 2020年4月,国家发改委指出信息基础设施是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,将卫星互联网首次纳入“新基建”,作为通信网络基 础设施的范畴。我国低轨卫星互联网发展迎来重大发展机遇。

需求端:卫星互联网下游应用场景广泛,除了传统的通信、导航、气象观测等领域外,还在远程医疗、智能交通、农业信息化等新兴领域得到广 泛应用。  在远程医疗方面,通过卫星互联网技术可以将医疗资源覆盖到偏远地区,为当地居民提供及时、高效的医疗服务。  在智能交通方面,卫星互联网技术可以提供高精度定位和通信服务,实现智能交通管理和优化。  在农业信息化方面,卫星互联网技术可以通过对农田进行遥感监测和数据分析,提高农业生产效率和管理水平。  根据SIA和中商产业研究院数据,2022年,我国卫星互联网行业市场规模达到314亿元,预计2023-2025三年CAGR为12.5%,保持较高的成长 速度。

供给侧:我们认为,不同于美国卫星互联网较为成熟市场,我国产业尚处于初期阶段,中上游卫星制造和发射服务将率先受益。其中,“星座” 建设为产业发展基础,我国多个近地轨道卫星星座计划也相继启动,发展后势强劲。  从全球来看,美国2021年以2944颗在轨卫星数量稳居全球第一,我国为499颗,仅为美国17%,存在较大的发展空间。  中国多个近地轨道卫星星座计划也相继启动,发展后势强劲。国有企业与民营企业携手合作,有望推动中国卫星互联网产业迈向跨越式发展, 领先实现空天地一体大规模互联。我国航天、电子等部门分别启动了鸿雁、虹云和天象等低轨星座卫星互联网工程建设计划。  我国卫星互联网相关企业注册量从2020年起开始迅速增多,2022年增长到1.27万家,2023年1-9月,注册量已接近1.8万家,预计注册量规模 还将继续扩张。

 

编辑:520中国
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