汽車操作系統(tǒng)研發(fā)：“廣義”帶動(dòng)“狹義”——東軟睿馳總經(jīng)理曹斌談“軟件定義汽車”

開欄的話

“如果沒(méi)有操作系統(tǒng),芯片再?gòu)?qiáng),汽車做得再好,都是在沙灘上起高樓。如果‘缺芯少魂’這個(gè)問(wèn)題不解決,汽車產(chǎn)業(yè)走不快,也走不遠(yuǎn)。”去年下半年,行業(yè)權(quán)威人士曾提出,行業(yè)“缺芯”已被重視,但“少魂”易被忽視。不少汽車企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到芯片對(duì)于汽車供應(yīng)鏈自主可控的重要性,但操作系統(tǒng)是比芯片更加迫切要解決的問(wèn)題,是決定汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化勝負(fù)的關(guān)鍵。而現(xiàn)在,全球智能汽車發(fā)展格局尚沒(méi)有確定,留給中國(guó)汽車行業(yè)的時(shí)間窗口大概是3年、最多5年時(shí)間。

其實(shí),行業(yè)人士如今已言必稱“軟件定義汽車”,說(shuō)明大家或多或少地意識(shí)到“新四化”將給汽車定義、架構(gòu)、開發(fā)、驗(yàn)證、銷售、服務(wù)等全生命周期帶來(lái)顛覆性變革。但具體而言,為什么“軟件定義汽車”?軟件如何定義汽車?怎么實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車?更進(jìn)一步追問(wèn),自主汽車軟件發(fā)展到何種程度?行業(yè)對(duì)于汽車軟件的需求能否被充分滿足?未來(lái)汽車軟件的發(fā)展將主要體現(xiàn)在哪些重點(diǎn)領(lǐng)域?呈現(xiàn)怎樣的特點(diǎn)?這些答案的問(wèn)題不僅有賴于深入研究,更來(lái)自行業(yè)和企業(yè)的實(shí)踐與探索。就此,本刊特別策劃了系列報(bào)道,通過(guò)對(duì)專業(yè)人士訪談的形式,從不同的角度解碼汽車“軟”實(shí)力。

2022年12月26日,東軟睿馳正式發(fā)布了基礎(chǔ)軟件新版本——NeuSAR 4.0,不僅在AUTOSAR(汽車開放式系統(tǒng)架構(gòu))方面繼續(xù)完善,而且還推出了面向跨域融合階段的全新汽車軟件應(yīng)用開發(fā)框架,標(biāo)志其NeuSAR產(chǎn)品的又一次重大進(jìn)化。

記者了解到,東軟睿馳在創(chuàng)建之初就成立了基礎(chǔ)軟件團(tuán)隊(duì),2017年參與AUTOSAR組織,為高級(jí)會(huì)員單位,2018年起相繼發(fā)布NeuSAR1.0、2.0、3.0、4.0版本,以及針對(duì)域控制器的軟件開發(fā)平臺(tái)NeuSARDS(Domain System),率先實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)“AUTOSAR AP+CP+中間件”全棧軟件平臺(tái)產(chǎn)品量產(chǎn)落地。在2020年7月成立的中國(guó)基礎(chǔ)軟件生態(tài)委員會(huì)(AUTOSEMO)中,東軟睿馳成為首屆輪值主席單位。

在行業(yè)對(duì)自主研發(fā)操作系統(tǒng)呼聲高漲,“軟件定義汽車”不斷深化,各方參與者開始市場(chǎng)競(jìng)逐之際,東軟睿馳汽車技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理曹斌接受了《中國(guó)汽車報(bào)》記者的獨(dú)家專訪,闡述對(duì)于汽車操作系統(tǒng)發(fā)展的理解及未來(lái)汽車軟件發(fā)展趨勢(shì)的判斷。

整車開發(fā)的新需要與新架構(gòu)

“如果說(shuō)幾年前,行業(yè)對(duì)于‘軟件定義汽車’的態(tài)度還有些曖昧不明;現(xiàn)在,無(wú)論國(guó)際巨頭還是國(guó)內(nèi)企業(yè),無(wú)論傳統(tǒng)主流車企還是造車新勢(shì)力,對(duì)此均已取得共識(shí)。”曹斌開門見山地向記者表示,“根據(jù)我們的觀察,進(jìn)度快的整車企業(yè)進(jìn)入到產(chǎn)品量產(chǎn)或準(zhǔn)量產(chǎn)階段,其中一部分采用了跨度比較大的電子電氣架構(gòu)演進(jìn)方案,另一部分則采取了局部域控的方案。”

為了讓外界更容易理解“軟件定義汽車”帶來(lái)的改變,曹斌用手機(jī)做類比,進(jìn)一步解釋道:“手機(jī)從功能機(jī)變?yōu)橹悄軝C(jī),但消費(fèi)者很難察覺到其開發(fā)方法發(fā)生了重大變化。傳統(tǒng)汽車上的控制器,是嵌入式系統(tǒng)占絕大多數(shù),這與手機(jī)功能機(jī)的開發(fā)有一定相似性;未來(lái),隨著整車電子電氣架構(gòu)步入域控制器時(shí)代,如何基于現(xiàn)代化計(jì)算平臺(tái)解決開發(fā)的可靠性、實(shí)時(shí)性、效率提升等問(wèn)題成為新需求。”他認(rèn)為,未來(lái),行業(yè)一定會(huì)出現(xiàn)一種基于新需求的開發(fā)框架、開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)。

在“軟件定義汽車”的背景下,SOA(面向服務(wù)的架構(gòu))因其對(duì)軟硬件解耦的支持度、對(duì)計(jì)算性能的利用等特性,成為一種主流模式。“SOA一定是先有‘思想’,后有‘方法’。這兩者之間的間隔,短則1～2年,長(zhǎng)則3～5年。”曹斌告訴記者,“目前在汽車行業(yè)內(nèi),SOA客觀上來(lái)說(shuō)處于初期的提出‘思想’階段。繼續(xù)向前發(fā)展,汽車行業(yè)就需要屬于自己的開發(fā)框架、開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)。”

操作系統(tǒng) “發(fā)展廣義、帶動(dòng)狹義”

在產(chǎn)業(yè)百年未遇的變革期,新的汽車操作系統(tǒng)有了應(yīng)運(yùn)而生的土壤。然而,行業(yè)亟需什么樣的產(chǎn)品和解決方案?應(yīng)該如何推進(jìn)研發(fā)?對(duì)此,業(yè)界眾說(shuō)紛紜。

曹斌直言,汽車操作系統(tǒng)的確是一個(gè)比較模糊的提法。從目前的情況看,汽車娛樂(lè)通訊系統(tǒng)是QNX和安卓的天下;在自動(dòng)駕駛域控中,則新、舊框架并存,包括AUTOSAR Adaptive、ROS等;而在中央域控部分,采用的是實(shí)時(shí)核與非實(shí)時(shí)核共存的多核異構(gòu)架構(gòu);在傳統(tǒng)的純ECU領(lǐng)域,更多的是借鑒AUTOSAR Classic。“很難根據(jù)電腦、手機(jī)的情況,定義汽車的操作系統(tǒng)。這些消費(fèi)類電子產(chǎn)品通常只有1個(gè)中央處理器,汽車未來(lái)的計(jì)算架構(gòu)將是多樣化的組合,涉及實(shí)時(shí)的部分、非實(shí)時(shí)的部分等,因此也就會(huì)有多種對(duì)應(yīng)的操作系統(tǒng)存在。”曹斌認(rèn)為。

“汽車操作系統(tǒng)最主要的變化集中在3個(gè)領(lǐng)域,一是智能座艙,一是傳統(tǒng)的零部件,一是中央域控和自動(dòng)駕駛域控。前兩個(gè)領(lǐng)域雖然出現(xiàn)了開發(fā)難度加大等痛點(diǎn),但依然有現(xiàn)成的框架和開發(fā)方法可供采用。”曹斌解釋道,“我們判斷,針對(duì)中央域控和自動(dòng)駕駛域控面臨的挑戰(zhàn),會(huì)誕生一個(gè)新的廣義汽車操作系統(tǒng)——以中央計(jì)算單元和自動(dòng)駕駛域控為核心、具有一定分布式特征的操作系統(tǒng),這一點(diǎn)值得行業(yè)重視。”

曹斌指出:“短期來(lái)看,一些經(jīng)常被采用的汽車操作系統(tǒng)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的支持度不高,這就需要自主的狹義(微內(nèi)核)操作系統(tǒng);而從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看,操作系統(tǒng)的本質(zhì),是為應(yīng)用開發(fā)創(chuàng)造合適的環(huán)境;獲得市場(chǎng)成功的操作系統(tǒng),離不開規(guī)模龐大的應(yīng)用開發(fā)群體。我國(guó)汽車行業(yè)充滿活力,對(duì)于技術(shù)開發(fā)有足夠敏銳的嗅覺,又具有較強(qiáng)的市場(chǎng)把握能力,消費(fèi)者又對(duì)新興產(chǎn)品支持度很高。因此,廣義的(基于中央計(jì)算單元)汽車操作系統(tǒng)出現(xiàn)在中國(guó),將獲得不斷發(fā)展壯大的生態(tài)支持。我呼吁,汽車操作系統(tǒng)要發(fā)展廣義、帶動(dòng)狹義。”

開發(fā)框架 “承上啟下、繼往開來(lái)”

高算力芯片等硬件的出現(xiàn),使得整車企業(yè)必須加快產(chǎn)品開發(fā)節(jié)奏;同時(shí),自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)、整車控制操作系統(tǒng)和人車交互操作系統(tǒng)開發(fā)非常復(fù)雜、工作量極大;況且,面對(duì)汽車本身的安全性、可靠性等要求,原有的開發(fā)架構(gòu)和方法難以實(shí)現(xiàn)更好的支撐?；谶@些因素,構(gòu)建汽車操作系統(tǒng)新格局的歷史機(jī)遇浮出水面。而由于汽車產(chǎn)業(yè)的獨(dú)特性,適配未來(lái)操作系統(tǒng)的汽車軟件開發(fā)應(yīng)用框架,應(yīng)起到“承上啟下、繼往開來(lái)”的作用。

“汽車產(chǎn)品必須安全、可靠,我們應(yīng)該懷著敬畏之心繼承現(xiàn)有的技術(shù)與規(guī)范。對(duì)于消費(fèi)者而言,他們期待的在安全可靠的基礎(chǔ)上,能體驗(yàn)新的汽車特性,比如更好地人機(jī)交互、自動(dòng)駕駛等。使新增部分的體驗(yàn)變得更好,這就是我們對(duì)‘繼往開來(lái)’的理解。”曹斌表示,“‘承上啟下’則是指我們希望提供非常堅(jiān)實(shí)的中間件基礎(chǔ)設(shè)施,使得車企能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件適當(dāng)解耦,很多硬件關(guān)鍵的特性和特征被標(biāo)準(zhǔn)化抽象出來(lái),為應(yīng)用開發(fā)提供相對(duì)穩(wěn)定的接口,以致于基于操作系統(tǒng)的軟件應(yīng)用更快更好地發(fā)展,同時(shí)為硬件快速迭代提供更優(yōu)的可能性。”

據(jù)介紹,東軟睿馳的NeuSAR正是這一理念的具體體現(xiàn)。該款產(chǎn)品中包含了AUTOSAR的部分,并對(duì)其進(jìn)行了增強(qiáng),同時(shí)還有大量AUTOSAR未涉及,但對(duì)中央域控、自動(dòng)駕駛域控開發(fā)更為友好的工具和模塊。比如NeuSARSF,這是東軟睿馳繼推出ASF(AUTOSEMO Service Framework)后,在NeuSAR中增強(qiáng)了自身特性的中間件應(yīng)用框架。

整體來(lái)看,ASF基于標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)軟件AUTOSAR向上擴(kuò)展,解決了域控制器異構(gòu)芯片異跨核融合問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了域控制器的統(tǒng)一開發(fā)視圖。NeuSARSF則是兼容ASF標(biāo)準(zhǔn)的SOA中間件,增加了消息總線的功能,在支持ASF基礎(chǔ)服務(wù)的同時(shí),把開發(fā)視圖從域控制器層面擴(kuò)展到整車層面,支撐整車SOA架構(gòu)落地。

軟件先行 助力突破開發(fā)瓶頸

基于以上的市場(chǎng)判斷和發(fā)展理念,東軟睿馳一直努力向行業(yè)推廣“軟件先行”的開發(fā)模式。

“整車企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時(shí),一般首先聚焦于硬件,隨后再去定義功能實(shí)現(xiàn),進(jìn)行軟件開發(fā)。然而,跳出汽車行業(yè)來(lái)看,很多我們平日接觸到的軟件開發(fā)者,并非先關(guān)注硬件,而是將精力放在軟件開發(fā)本身,隨后部署到硬件上。”曹斌告訴記者,“現(xiàn)在,應(yīng)該沒(méi)有哪一家軟件或互聯(lián)網(wǎng)公司,為了一款軟件應(yīng)用,先去進(jìn)行筆記本電腦或手機(jī)的研發(fā)。”

“傳統(tǒng)開發(fā)方式面臨的另一項(xiàng)挑戰(zhàn),是整車需求的變化越來(lái)越快,開發(fā)周期越來(lái)越短。”曹斌進(jìn)一步指出,“目前,國(guó)內(nèi)整車企業(yè)在同行中開發(fā)節(jié)奏最快,這是由多重因素共同驅(qū)動(dòng)的。我國(guó)汽車市場(chǎng)活躍程度極高,尤其新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等很多前瞻技術(shù)都率先在此得到應(yīng)用;消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的期待值較高,而且對(duì)新配置、新功能的使用意愿與包容度也較高。但現(xiàn)在,車企和供應(yīng)商遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是,供給與需求的錯(cuò)配。”據(jù)了解,當(dāng)整車企業(yè)需要使用國(guó)際廠商的操作系統(tǒng),尤其是深度定制時(shí),受限于對(duì)方的開發(fā)節(jié)奏,需求很難及時(shí)得到回應(yīng)。

“有鑒于此,未來(lái)IT領(lǐng)域的情況,將有很大可能性出現(xiàn)在汽車行業(yè)。整車企業(yè)關(guān)注的很多上層軟件,是與消費(fèi)者密切相關(guān)的部分,相反與車輛硬件的關(guān)系開始有所疏遠(yuǎn)。比如,對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的定位功能,應(yīng)用什么樣的優(yōu)化算法以便提供更精確的位置非常關(guān)鍵;而與定位系統(tǒng)安裝的位置、采用的處理器,以及布置的傳輸總線并非消費(fèi)者所關(guān)注的重點(diǎn)。”在曹斌看來(lái),整車企業(yè)一直以來(lái)遵循“V”字開發(fā)模式,清楚定義整車功能,完成電子電氣架構(gòu)設(shè)定,進(jìn)行零部件等硬件定義,隨后進(jìn)行零部件軟件開發(fā),最后留給整車軟件開發(fā)的時(shí)間太過(guò)倉(cāng)促。他舉了一個(gè)例子,比如,花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間選擇芯片供應(yīng)商,確定之后才進(jìn)行軟件開發(fā),這樣的模式就是“瓶頸”。

“國(guó)內(nèi)整車企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、迭代有更快的時(shí)效性需求,但傳統(tǒng)的開發(fā)模式、巨量的開發(fā)規(guī)模、以及嚴(yán)峻的復(fù)雜程度和有限的開發(fā)時(shí)間制約了創(chuàng)新,使汽車新功能無(wú)法得以更好的展現(xiàn)。”曹斌強(qiáng)調(diào),“軟件先行的理念則能夠幫助車企跳出窠臼,在硬件尚未定型時(shí)先行展開軟件開發(fā),隨后部署到整車產(chǎn)品上。這種基于IT領(lǐng)域成功經(jīng)驗(yàn)的復(fù)制,缺乏的是能夠軟硬解耦的開發(fā)框架和平臺(tái)。我們希望通過(guò)NeuSAR產(chǎn)品幫助整車企業(yè)實(shí)現(xiàn)這一新的開發(fā)方式,不僅僅能夠帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn),也可以實(shí)現(xiàn)軟件的復(fù)用、跨車型平臺(tái)移植及更快速地迭代。”

“軟硬兼得、合縱連橫”的新定位

記者了解到,作為東軟睿馳自主開發(fā)的廣義汽車操作系統(tǒng)產(chǎn)品,NeuSAR承擔(dān)了這樣的使命。“2018年,NeuSAR正式發(fā)布,初衷是希望能夠幫助國(guó)內(nèi)整車企業(yè)進(jìn)行更快捷地開發(fā)。隨后,我們發(fā)現(xiàn),在AUTOSAR Adaptive版本上進(jìn)行域控制器開發(fā)非常困難。通過(guò)在開發(fā)過(guò)程中不斷提煉、積累、構(gòu)造成熟的模塊,2022年4月,我們又發(fā)布了NeuSARDS(Domain System),幫助車企在開發(fā)域控制器時(shí)可以基于一站式的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行適配。”同年12月,東軟睿馳發(fā)布基礎(chǔ)軟件新版本——NeuSAR 4.0,在AUTOSAR方面繼續(xù)完善的同時(shí),還推出了面向跨域融合階段的全新汽車軟件應(yīng)用開發(fā)框架。

此外,東軟睿馳作為AUTOSEMO的核心成員及首屆輪值主席單位,牽頭推進(jìn)了ASF、車云一體等技術(shù)規(guī)范,促成中國(guó)本土汽車標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)完善。據(jù)了解,目前這些技術(shù)規(guī)范已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)主流量產(chǎn)車型上。

“我們期待NeuSAR的AUTOSAR部分,實(shí)現(xiàn)更高的穩(wěn)定性、可靠性;更進(jìn)一步,希望通過(guò)不斷加大投入、開展合作,打磨并完善產(chǎn)品,使其達(dá)到與國(guó)際頭部汽車軟件企業(yè)并駕齊驅(qū)的水平。”曹斌表示,“此外,我們也會(huì)努力將非AUTOSAR部分做得更加豐富,攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)并進(jìn),進(jìn)一步與國(guó)內(nèi)、國(guó)際的芯片企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系,提升對(duì)硬件產(chǎn)品的支撐度,與國(guó)內(nèi)微內(nèi)核企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新。”

據(jù)悉,除了軟件,東軟睿馳在硬件領(lǐng)域也積累了近20年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),成為最早布局行泊一體域控制器的企業(yè)之一。“在乘用車市場(chǎng)上,隨著車企對(duì)自動(dòng)駕駛的態(tài)度越來(lái)越務(wù)實(shí),近一段時(shí)間市場(chǎng)的主流應(yīng)該是行泊一體的域控制器。由于積累的算法及出色的工程能力,我們的行泊一體域控制器能夠使芯片、攝像頭、雷達(dá)等硬件發(fā)揮應(yīng)有的性能,從而讓車企有更加從容的布置選擇,并給消費(fèi)者帶來(lái)更好的人車交互體驗(yàn)。”曹斌認(rèn)為,在“軟件定義汽車”的浪潮下,東軟睿馳并不是一家傳統(tǒng)的零部件企業(yè),而更應(yīng)視作“軟硬兼得”、“合縱連橫”的新型零部件企業(yè),“對(duì)于硬件,我們聚焦‘高門檻’的產(chǎn)品,這是一種縱向的業(yè)務(wù)邏輯。而對(duì)軟件,我們會(huì)持續(xù)投入,形成一種橫向的業(yè)務(wù)邏輯,即為車企、零部件供應(yīng)商提供更好的操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用框架,在為行業(yè)提供更好的模塊化產(chǎn)品的同時(shí),助力車企定制化開發(fā)操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更動(dòng)態(tài)的開發(fā)。橫向的發(fā)展將是東軟睿馳未來(lái)優(yōu)先級(jí)更高的方向。”

目前,東軟睿馳與廣汽、長(zhǎng)安、東風(fēng)嵐圖、吉利等整車企業(yè),以及地平線、芯馳科技、中興通訊等供應(yīng)商合作伙伴都有比較深入的合作?？梢灶A(yù)見,隨著中國(guó)汽車智能化創(chuàng)新方面的不斷發(fā)展,能夠真正解決產(chǎn)業(yè)變革中軟件開發(fā)難題的應(yīng)用框架,一定也可以創(chuàng)造出新的汽車軟硬件生態(tài),并以廣義操作系統(tǒng)的形態(tài),進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)汽車操作系統(tǒng)內(nèi)核及芯片的發(fā)展壯大。

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