【專題 | 「智能汽車」智能汽車技術_智能網聯汽車發展現狀及趨勢】

　　“電動化是上半場，智能化是下半場”。這是如今汽車行業流傳甚廣的金句之一。

　　2022年1-8月，我國新能源汽車產銷分別完成397萬輛和386萬輛，同比分別增長1.2倍和1.1倍。截至目前，我國累計推廣新能源汽車數量從2012年底的2萬輛攀升至1227萬輛，產銷量連續7年位居全球第一。從蹣跚起步，到累計推廣突破千萬輛大關，經過十余年布局與搶跑，我國汽車產業在電動化的上半場競賽中已經取得領先優勢。當電動化不再是車企的轉型壁壘，軟件就成為汽車之魂。摩根斯坦利預測，未來，汽車60%的價值都將來自軟件，不斷迭代的軟件將賦予汽車更加持續的生命力。智能汽車操作系統作為智能網聯汽車的“大腦”，亟待進一步發展。更迫在眉睫的是，對于我國智能網聯汽車產業而言，這一窗口期或許只有3-5年。

數據來源：中國汽車工業協會

　　“兵家必爭之地”智能汽車操作系統需要表現出高實時性、高可靠性和高安全性。萬物互聯時代，ICT企業和傳統車企，都對汽車操作系統這一“兵家必爭之地”展開角逐。在全棧自研之路上一路狂奔的是“車界蘋果”特斯拉。操作系統基于底層Linux自研;功能軟件方面支持PyTorch深度學習編程框架;自動駕駛功能核心算法自研并自建數據中心……現在特斯拉已經形成了類似蘋果的閉環模式，在智能汽車操作系統領域展現出較強顛覆力。不愿只做“軀殼”的傳統車企，如今也在逐步掌控自己的“靈魂”。今年5月4日，大眾汽車集團旗下軟件公司CARIAD牽手高通，為CARIAD軟件平臺提供系統級芯片(SoC)，旨在實現輔助駕駛和最高達L4級別的自動駕駛功能。此前，大眾還自主研發了VW.OS操作系統和Volkswagen Automotive Cloud，不斷發力軟件研發。智能汽車時代，群雄逐鹿。其他國外車企中，梅賽德斯奔馳已與英偉達簽署軟硬件方面合作協議，預計于2024年發布自研MB.OS汽車操作系統;今年以來，寶馬進一步加深與高通的合作，在L2級別先進駕駛輔助系統、L3級別高級自動駕駛功能等方面協同創新，精心設計跨NCAP(新車評價規范)、L2和L3級別的最佳自動駕駛功能;豐田將于2025年推出自研的Arene操作系統。國內車企近年來也都紛紛推出自研車載操作系統。比如，蔚來推出NOMI;小鵬發布Xmart OS;上汽推出Venus;比亞迪有DiLink;吉利有GKUI;長城推出自研座艙操作系統GC-OS。國外ICT企業推出的兩大汽車操作系統競爭激烈。蘋果公司基于QNX開發出CarPlay，IOS產品的生態強且用戶粘性大，目前已有多家汽車廠商將加入Apple CarPlay車載系統聯盟。不落下風的谷歌則擁有Android Auto，該系統可與移動端實現互聯互通，借助高兼容性和海量數據積累提供個性化精準服務，吸引通用、本田和奧迪等車企加入OAA聯盟，共同開發基于安卓的汽車操作系統。國內ICT及軟件企業在汽車操作系統領域的成果同樣百花齊放。華為針對汽車發布鴻蒙座艙操作系統、智能駕駛操作系統和智能車控操作系統，通過手機實現與汽車的連接;百度布局包括智能座艙、自動駕駛、智能技術、地圖在內的全系智能汽車解決方案;騰訊以云、圖、AI的數字底座為核心，在智慧出行領域推出了“車云一體化戰略”;阿里聯合上汽成立斑馬智行，攜手打造智能網聯系統、智能座艙系統和整車智能系統;中國電科旗下普華基礎軟件以汽車開放系統架構為基礎，專注車用基礎軟件及工具鏈的研發與應用，推出普華靈智車控操作系統平臺、普華靈思智能駕駛基礎軟件平臺;東軟睿馳推出支持軟件先行的軟件開發平臺——NeuSAR DS(Domain System)。

　　“軟件定義”進入深水區智能汽車操作系統的開發離不開中間件、工具鏈等基礎軟件。2015年前后，汽車行業開始出現軟件定義汽車的討論。依據Gartner技術成熟度曲線，如今軟件定義汽車的實踐已經進入深水區。東軟睿馳汽車技術(上海)有限公司總經理曹斌表示，目前，“軟件定義汽車”真正落地的過程還面臨技術復雜度、組織體系、開發模式、開發周期等多維度挑戰，車企在開發過程中需跨部件研發，甚至在不同的架構下能夠復用、遷移已開發的應用軟件，這需要行業在傳統V字型開發流程之下，提煉更靈活敏捷、繼承創新的開發方法學。在曹斌看來，“軟件先行”是一種相對謹慎的方法學創新。通過對硬件和E/E架構的抽象，使應用軟件先行開發，實現上層應用的獨立迭代，硬件可靈活的升級和替換，從而助力產品更快速、無縫導入量產。他認為，這需要穩固的中間層軟件架構做好“承上啟下”支撐，同時，完善的開發與調試工具也將加速智能化創新，為汽車軟件生態繁榮發展發揮作用。綜觀全行業，生態競爭是產業競爭的最高形態，構建生態優勢是產業競爭的制高點。目前國內車企的車載操作系統，即智能座艙系統大多基于安卓系統開發，而車控系統、自動駕駛系統則大多在QNX、Linux兩套系統基礎上，做深度定制化開發。在自動駕駛對安全和實時性比較高的領域，QNX通常會成為首選。涉及動力、底盤、自動駕駛、車身控制等整車范圍智能化的領域，還缺少像駕艙中的安卓系統那樣成熟且穩定的開發框架、開發方法和生態體系。普華基礎軟件股份有限公司副總經理張曉先對記者表示，目前國產智能操作系統的核心難點是基礎共性技術突破難，對國外的依賴還比較強。具體來說，就是缺少能滿足車用實時和安全要求的自主內核，嚴重依賴國外商用或開源的內核。相比之下，國外在基礎共性技術上有一定的先發優勢，包括內核、中間件、工具鏈等，從標準到實現已經發展了幾十年。“國內在通用操作系統領域，基于Linux根技術發展出的國產通用操作系統，已經相對成熟。中國車用基礎軟件需要解決的是底層Hypervisor以及安全操作系統的內核選擇。”張曉先說，如果要發展國內的自動駕駛底層操作系統，最好能形成具有自主可控的底層Hypervisor的安全操作系統。汽車操作系統實現技術突破不意味著全部從零做起。廣汽研究院自動駕駛軟件架構高級主任工程師王勃認為，操作系統不只是一個技術問題，它需要的是營造生態。業界對開源要保持開放和接受的態度，完全脫離Linux等系統另建生態是一件非常難的事情，會讓用戶遷移成本過高。但在底層操作系統方面，國內可以打造自己的中間件，形成自己的解決方案。與芯片適配最關鍵如果把整個汽車操作系統生態比作一片沃土，那么這片沃土的欣欣向榮離不開各要素的相互滋養。在功能產品向智能產品轉換的過程中，操作系統與芯片的適配是一個關鍵環節。比如，計算機時代，微軟Windows操作系統和英特爾組成了“溫特爾”(Wintel)聯盟;手機時代，安卓和Arm組成聯盟，鑄就移動生態基石平臺。如今到了軟件定義汽車時代，智能網聯汽車需要通過軟硬件協同實現優勢互補、合作雙贏。

　　事實上，過去20年，從AUTOSAR建立開始，產業界一直在致力于解決解耦的問題。現在或是將來，基礎軟件將面對一個新問題，那就是如何解決軟件靈活配置和動態部署。張曉先表示，基礎軟件要解決的是如何在高性能芯片上最大限度地發揮AI算法的威力，以及如何在車路云協同應用場景落地。這不僅需要考慮到車之外的場景，還要注重駕駛員體驗。在此背景下，軟件架構、方法論和工具方面都會面臨很大不同。“在芯片行業整體處于探索起步期，國家要鼓勵本土操作系統、本土中間件與芯片的緊密適配，實現本土操作系統與芯片的融合發展，同時還要避免出現類似通用操作系統領域的適配爆炸問題。”張曉先對記者表示，軟硬件協同發展，從可用到好用，需要在不斷的應用中迭代升級。只有操作系統與更多高性能的芯片適配，應用于更多車企，才能取得技術和市場領先優勢。從行業競爭來看，汽車芯片業內領先企業主要為國外公司，國內的汽車芯片競爭力較弱，自主產業規模僅占全球的5%以內。在此背景之下，國產車用操作系統的發展必須解決好自主發展與開放協同的關系，不僅要和本土芯片、本土汽車緊密合作，也要與國外芯片、跨國車企合作。基于此，本土汽車操作系統要積極走出去，與國外芯片適配，在跨國車企應用，在技術研發、應用驗證等方面與新的技術交互融合。在東軟睿馳方面看來，“軟件定義汽車”的時代，軟件與硬件之間的關系將比過去復雜得多，在軟硬協同的合作模式中，無論是底層硬件架構，還是具體的每個硬件，例如域控制器內來自不同廠商的芯片，其差異性都應該在軟件各層中被徹底抽象化，行業對于整車架構、軟件分層和接口規范等形成基本統一的共識，尤其是本土基礎軟件將發揮“承上啟下、繼往開來”的作用，積極踐行“軟件先行”的創新開發模式，形成生態與行業共識。站在汽車產業結構升級的重大時期，以騰訊為代表的國內ICT企業將堅持做好數字化助手角色。騰訊智慧出行副總裁鐘學丹對記者表示，一方面，騰訊將持續夯實云底座能力。另一方面，在智能汽車云作為核心底座的基礎上，騰訊將發揮生態連接能力，向上連接起汽車產業鏈研發-生產-銷售-服務等核心場景，實現車云一體化的數據驅動、場景閉環。還將面向汽車行業各環節的特殊需求進行專有化定制開發。未來，隨著汽車上越來越多的開發任務將被轉移到數字化虛擬空間進行，芯片、軟件、數據將成為智能汽車的心臟。王勃對記者表示，汽車操作系統的關鍵點便是虛擬化。未來大算力時代，在集中化硬件資源上需要各種虛擬化操作系統，以便進行功能和資源的隔離。“這樣做的好處有很多，例如不會因為某一個系統的不穩定導致整個生態崩壞，所以站在功能和安全的角度上，我們需要一個虛擬化的系統，來對接上層各類應用。”王勃對記者說。