汽车OS要来了！博世将扮演什么角色？

在汽车智能化、网联化、个性化发展大趋势下，软件定义汽车再次升级！在11月14日召开的2022博世与智能交通技术体验日上，博世全资子公司ETAS中国(易特驰）中国CTO郑心航博士在其演讲中首提整车OS的概念，他表示：面向服务的体系结构（SOA）已经成为整车操作系统的代名词。他认为继芯片短缺之后，车载操作系统可能成为下一个行业瓶颈 ，OS是赢家通吃的生态系统，未来3-5年是整车操作系统重要的开发窗口 ，行业必须构建开放、开源和自主可控的操作系统。不过，在回答媒体提问时，他明确表示博世不做汽车OS ，博世做的是SOA中间件，推动汽车OS生态的发展。“整车操作系统，可能在过去一段时间内快速成为一个行业内的热点，站在汽车软件开发的角度，可能这些话题还是非常前沿，尤其是站在传统软件开发角度可能还具备一些争议性。”他指出，“整车操作系统，各大整车厂对它的定义是面向服务架构的中间件。基于服务架构，SOA这个词也并不是新鲜的概念。十几年前电信和IT行业早就引入了这一概念。它的基本思路是将一个比较大的计算系统能够分拆成相互独立的小服务。”在解释整车OS概念的时候，他举了一个电商购物的例子：比如在电商购物时，系统会检车账号月，检查商家的库存，在账号内扣款，并通过商家物流系统发货，这些服务串在一起，就构成了线上购物功能，他认为对于汽车行业来说，所谓的SOA或者基于服务的中间件平台，也就是整车操作系统，是将车内各不同域的功能全部挂载到一套操作系统，或者是同一套编程接口之上，这是整车厂对整车操作系统下的第一个定义。第二个定义则是未来所有的汽车软件的开发都会以一种集中化的方式来进行开发、测试和部署。这可以说是整车操作系统一个最大优势。他举了一个例子：例如想要开发智能互联车灯的应用。从功能上来说，现在很多高端车都搭配了前置矩阵大灯，它可以在路面上投送图标，尤其是在夜间行车过程中。如果以传统的汽车开发方式开发这个场景功能，可能需要协调矩阵大灯的供应商，可能需要协调自动驾驶、算法，包括摄像头、传感器的供应商，进行大量车内通信矩阵的设计，每个供应商都需要修改自己的ECU，包括预控制器内的软件、算法，这个功能的开发需要一年以上的时间，此外在整个过程当中可能会触发各供应商之间的工程变更费用。而通过整车OS来开发则通过简单的调用编程接口API，一个简单的大学生可能花2到3周就可以开发完成，这是一个非常好的案例，能够说明将来整车操作系统在汽车软件开发过程当中的价值。他指出目前整车厂开发过程中所采用的技术路线可以分为两类，一类是以传统整车厂为代表，他们使用的开发方式、方法，包括技术栈选择，沿用传统汽车软件开发的那套方式，基本思路是从传统的AutoSAR，包括CP和AP之上逐步扩展，尤其是在功能和实时域相关开发过程当中，在这之上构建出一整套跨域的OS平台。这块虽然从成熟度，包括整车厂对这方面的技术把握度都非常驾轻就熟，但是它也会碰到一些显著的问题。另外一大类，以现在造车新势力，尤其是跨界新品牌进入造车行业的，它们的选择希望以信息娱乐、安卓系统为基础，基于智能座舱逐步往下扩展，希望能够覆盖整车所有的域，能够打造一个整车操作系统平台。这两类的技术路线各有各的技术挑战，基本上可以从三个维度考虑它们面临的问题，即效率、安全和构建生态的难易程度。今天汽车行业所面临的挑战
他指出传统汽车软件开发要求功能安全、可靠性，各种失效场景的判定，尤其是在实时性要求比较强的情况下，开发周期以微模型方式，迭代（时间）非常长。再加上以AUTOSAR为代表的开发领域内，虽然也提出了一些新的概念，但整体来说开发工具链相对不太成熟。从开发效率角度来说，迭代速度非常慢。从安全角度来说也面临一些问题，虽然是在实时和高功能安全域内进行SOA平台的开发，但是在实际量产项目过程中，会发现我们整个中间件平台，由于是在实时域内的，挤占了大量车内功能安全域的算力资源，很有可能会影响到核心汽车驾乘功能，比如说底盘刹车等，因为会给整车行驶过程中带来大量的安全隐患。他认为目前最大的痛点是生态圈建设，现在汽车行业尤其是自动驾驶是一个投资热点，各大车厂都在抢了解车内软件开发的工程师和专家，尤其是在需要懂AUTOSAR的角度来说，可以说整车厂自己内部都找不到足够多的工程师，依托于传统的开发方式构建操作系统。一个极端的例子就是使用安卓或者是触屏操作系统，进行整车操作系统的开发。从生态构建的角度来说，智能座舱沿用以安卓开发速度为主，有极大的生态圈上的优势。工程师的数量非常庞大，但是另外一个角度来说，安卓和智能座舱本身的系统设计之初，就是面向消费者体验的，尤其是专为触屏优化的，某种意义上来说并不具有足够多做通用计算的能力。“比如我们想要在车内做一些大数据分析，可能安卓的操作系统就没有足够的工具链。或者在开发一些带功能安全的场景，比如车内仪表盘，那些现在智能座舱的供应商不得不回到传统的开发领域，使用QNX这些强实时操作系统进行相关的开发。所以我们认为，目前整车厂的技术路线或多或少都存在一些比较大的技术障碍和挑战。”他指出。
今天汽车行业需要什么样的OS？那么，整车OS需要用什么样的技术路线或者用哪一种的设计思路，才能满足未来行业内各类用户包括技术上的挑战？郑心航博士指出有人将汽车看成是带着四个轮子的智能手机，其实并不是说真的要把车内的操作系统换成触控屏，它的核心概念就是如何能够为将来整车操作系统之上的应用开发者提供一个便利的开发环境？“我们可以回过头看看2010年的时候，手机行业当时面临了一个翻天覆地的变化，从功能机向智能机转变。2010年之前诺基亚占据手机市场的半壁江山，之后发生的故事大家都知道。大家可能会问，是什么原因导致我们从功能机向智能机的核心变革？其中一个关键因素是苹果为代表的一些公司引入了开发者社区，尤其是给智能手机开发者提供一个非常便利的开发环境和工具链。”他指出，“虽然苹果在初代机推出之后，可能大家都没有意识到，当时并没有对诺基亚造成非常重大的影响。但是真正带来行业市场翻天覆地变化是iPhone3和iPhone4之间，引入了开发者生态和应用商店的概念。将来为了支撑这样一种开发者的体验模式，必须对底层的操作系统技术栈，包括它所提供的开发工具有一个本质性的变革，同时引入跨行业的先进开发技术。”汽车产业软件全景图（来源：汽车ECU微信号）他结合中科院下属重庆中科汽车软件创新中心发布的《汽车软件全景图2022年》指出该全景图本质上来说，涵盖了从汽车软件开发设计到测试标定，到最终SOP上路之后的各类软件迭代方面的工具链、中间件。其中一个核心观点，和博世集团、易特驰总部提出的战略理念不谋而合。首先，将来智能汽车软件开发模式会从基于信令到面向服务的方式进行转变，也就是刚才提到的SOA的架构。第二，为了支撑将来汽车软件开发，需要引入云原生的概念。而且引入云原生的技术本身，这有助于打破之前提到的可能潜伏在操作系统层面对于整体技术栈卡脖子的尴尬境地，其中重大的影响就是对操作系统计算框架本身，包括在车内引入车规级容器、使用软总线、使用微服务，包括各类信息安全和功能安全的计算框架，以及对于整车、汽车应用软件、应用开发者本身便捷性的开发工具链，这都会带来重大技术和业务价值的提升。易特驰对于未来整车厂开发整车OS将带来哪些关键性的技术来应对未来市场的挑战？这张图就是易特驰在目前根据国内市场以及各大整车厂的技术路线选择提出的整车操作系统的宏观架构。这张图虽然看上去比较复杂，但核心来说就是三点：首先，博世集团和易特驰认为，传统汽车软件开发的中间性工具链并不会被取代，而是会被融合到将来的整车操作系统上去。易特驰在面向包括客户、甚至博世集团内部，普遍碰到这样的问题，易特驰用了SOA平台，是不是传统汽车的软件，如底盘、刹车、车身稳定控制等，都会被搬到SOA平台之上？易特驰的回答非常明确：不会。传统几十年汽车软件的开发，无论是方法论还是规范或工具链都非常成熟，而且必须要应对各自非常特殊的软件开发过程中的各类技术特性，比如说非常强的功能安全的要求、非常强的实时性等。基于此，传统技术开发软件工具链无可取代，这点毋庸置疑。但是反过来说， 易特驰将来希望能将传统的工具链融合到整体操作系统之上。打个简单的比方，易特驰开发底盘或者是ESP车身稳定系统，涵盖实时性保障的功能，仍旧需要用我们传统工具链开发。但是ESP可以向SOA平台开放出哪些功能，比如切换驾驶模式，无论是冰面模式、雪地模式，还是调整悬挂的舒适型，这部分的整体模式控制是可以开放到SOA平台上的，由上层的应用开发者进行跨域功能的协调，这是易特驰第一个观点。第二，希望在车内引入易云原生的架构和软件栈。“我们在这里下一个定义，什么是云原生？我们要澄清一个概念，并不是指一般意义上车联网的云端应用开发，而是将过去几十年互联网、IT软件行业内已经非常成熟的服务器开发技术搬到车里来。基本概念就是因为这些工具链非常成熟稳定，选择尤其丰富，同时可以提供充足的工程师及相关的技能资源，对于我们将来加入整车操作系统开发生态圈进入门槛非常低。在这个基础之上，我们在整车OS云原生的软件栈上提供通用的操作系统Linux内核，在这之上又提供了车规级的容器，可以非常便利地让各类新型的整车应用快速迭代、更新，包括功能升级。同时我们也联合了全球各大整车厂在云原生的框架下，引入了整车数据模型相关的开放式规范，包括一整套工具链，这样方便整车厂在开发操作系统的过程中快速、便捷地将不同车型、车系的软硬件能力全部自动化的映射到SOA，包括操作系统编程API之上。在这之上才是我们讲到的，将来能够给我们不同车型品牌提供差异化竞争的跨域应用，会由整车软件定义汽车API来提供相关的封装。将来的软件开发者所得到的体验就可以和现在智能手机行业内的开发者体验类似，也就是说可以在自己的PC环境下，启动一个车辆仿真，快速对软件进行开发、迭代，这是一个整体的理念。业务价值上也可以和传统汽车行业的软件开发方式和业务价值做一个简单的类比。为什么我们认为云原生是将来主要整车操作系统的技术方向？”他指出，“从效率上来说，我们在车内引入了通用操作系统Linux，而且将来大部分的跨域汽车软件可能并不会对整车功能安全要求那么高。从效率角度来说这可以让整车跨域应用开发者，极高效的使用现在云端的各类开发技术。而且对于整车厂最大的一个优势，它不必受限于传统汽车软件那些极其细分市场的工程师和技术战略选择，可以大幅提升我们整体的开发效率。从安全性的角度来说，刚才云原生也提到一个核心观点，隔离。所谓隔离，就是将来整车应用开发过程当中所占用的计算资源会有单独的SOC，有单独的Linux内核来保障，而不是和实时域的传统汽车软件，包括核心驾乘功能进行竞争。由此，博世易特驰提供一个安全守护的模块，其实就是从整车的角度出发，将各类功能安全的核心控制和维护收归保障操作系统层面智能汽车软件的开发者无需对整车厂功能安全的概念有太强的了解，只要关心自己面向消费者的业务逻辑就可以，这点和智能手机的开发者类似。智能手机应用开发者也无须关心底层操作系统平台的信息安全模型或者概念。”他指出云原生概念并不是博世集团和易特驰特有的概念，而是联合了全球各大整车厂和一级供应商，以行业联盟和行业协会的形式，希望共建业界的生态系统，包括云原生的行业组织SOAFEE，由它主导将云原生的概念应用到包括汽车行业内的各类工业场景当中。他表示易特驰最大的优势是云原生，依托于几十年互联网IT和软件行业生态圈，无论是工具链的选择，还是工程师的整体人才储备，从数量来说，包括从成熟度，都比传统汽车软件的数量级要大2至3个数量级，构建将来整车操作系统的生态圈，这是我们最方便、最可以落地的技术路线的选择。而COVESA是宝马集团、博世集团共同发起的组织，不仅定义车内不同类型中间件的整合和集成方式，也包括定义整车抽象数据模型，能够和各类现有的传统汽车软件开发工具链打通。在媒体问答环节中，郑心航强调：博世和易特驰本身并不做完整的操作系统，而是会助力整车厂，开发以他们为核心的操作系统，“我们只是技术供应者、开发者。易特驰随着博世的业务转型，有大量博世研发工程师加入易特驰这个子品牌、子公司。从全球角度来讲有超过2000名工程师在我们软件定义汽车领域给客户、合作伙伴提供各类技术解决方案。从整体开发角度来说，从事开源社区，包括一整套的开发工具链，将我们传统的汽车开发中间件和工具力，包括AutoSAR、CPAP，这是我们的传统强项。再加上云原生的技术栈，已经达到了预集成的状态。现在整个整车操作系统是一个前沿领域，我们的目标还是对标将来2到3年、3到4年之内的下一代电子电控架构落地SOP场景。预计在未来2到3年或3到4年，整车操作系统配合易特驰所倡导的云原生概念，可以以这个时间线逐渐落地到量产车型上去。大家怎么看汽车OS？欢迎留言评论。******
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