智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV）催生了整個汽車產(chǎn)業(yè)的巨大變革，而當(dāng)前行業(yè)首當(dāng)其沖的是缺芯少核如筛，不僅是作為硬件的芯片堡牡，還有作為汽車靈魂的軟件，特別是操作系統(tǒng)杨刨。中國汽車產(chǎn)業(yè)如何在這樣的大背景下尋求發(fā)展晤柄，來看看國汽智控（北京）科技有限公司總經(jīng)理、首席技術(shù)官尚進(jìn)博士在以“智車智駕 智創(chuàng)未來”為主題的2021中關(guān)村智能網(wǎng)聯(lián)汽車國際創(chuàng)新論壇上怎么解讀酷雌。他也是國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心首席技術(shù)專家灌滤、中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟基礎(chǔ)軟件工作組組長、清華大學(xué)車輛與運載學(xué)院客座研究員游禽。

芯與核今非昔比，發(fā)力點在哪兒健娄？

尚進(jìn)博士表示植坝，我們的汽車電子發(fā)展了幾十年，本來就有芯和核翁焦，但在智能網(wǎng)聯(lián)時代郑煌，芯是加入了AI（人工智能）形成的比較大的SoC（系統(tǒng)級芯片）；核在軟件定義汽車時代有了全新的定義茎倘，絕不是計算機(jī)的傳統(tǒng)內(nèi)核钾趁，更不是汽車中原來有的一些東西蚂青。所以，需要搞清操作系統(tǒng)是什么斑泳？核是什么孝承？在智能汽車中有什么樣的作用？

倒退二三十年末捣，從Windows－Intel的互聯(lián)網(wǎng)到今天的智能汽車時代侠姑，未來五到十年，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或核是什么箩做？既有封閉體系莽红，從傳統(tǒng)的微軟、蘋果到今天汽車行業(yè)的特斯拉邦邦；也有開放體系安吁，如Linux、Google和Android燃辖。

今天大家都在講軟件定義鬼店、數(shù)據(jù)驅(qū)動，但我們對特斯拉的了解有點像盲人摸象郭赐。倒退3到4年薪韩，人們認(rèn)為特斯拉的新能源三電做的不錯，后來又覺得特斯拉的AutoPilot智駕不錯捌锭，近一年多在說特斯拉EE架構(gòu)最好俘陷；近大半年，發(fā)現(xiàn)特斯拉的真正武器是軟件定義汽車秋降。

很明顯颁膊，汽車行業(yè)需要新的產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)，如Tier 1．5的新模式别逐。半年來汽車數(shù)據(jù)安全撒殷、信息安全也成為了熱點。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展敢智，數(shù)據(jù)越來越多杏县，車輛越來越智能，軟件也越來越多晚号。對中國而言戳橱，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的本地化屬性和中國方案標(biāo)準(zhǔn)越來越受到關(guān)注。中國標(biāo)準(zhǔn)并不是封閉的殃忠，需要基于中國傳統(tǒng)汽車的發(fā)展了奋，結(jié)合ICT與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以此推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車的新功能趾始、新架構(gòu)在國內(nèi)的應(yīng)用秉馏，反過來帶動創(chuàng)新耙旦，并進(jìn)一步推向世界。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以理解為四個輪子上的一個數(shù)據(jù)中心萝究。數(shù)據(jù)中心當(dāng)然有硬件及其操作系統(tǒng)或基礎(chǔ)軟件免都。幾年前，博世就提出了整個車輛EE架構(gòu)的變化糊肤，現(xiàn)在行業(yè)都認(rèn)識到集中域控的重要性琴昆。博世說下一步是車內(nèi)域控和云計算的結(jié)合，但直到今天整個行業(yè)都沒有回答這個終極架構(gòu)問題」萑啵現(xiàn)在业舍，國內(nèi)外的主機(jī)廠不僅做硬件，也都有自己的軟件公司升酣。

事實上舷暮，我們所熟知的芯片硬件企業(yè)其核心或發(fā)力點是基礎(chǔ)軟件，比如特斯拉最強(qiáng)大的武器是軟件定義OTA（空中下載技術(shù)）噩茄。其核心是操作系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)新模式下面，它更新的是應(yīng)用，而不是整個軟件棧绩聘。否則董翻，從定義一個功能到實現(xiàn)、測試钱淳、部署桨挂，就不可能在短時間內(nèi)完成。

所以恳瞄，行業(yè)一定要有一個好操作系統(tǒng)和架構(gòu)布布。博世不僅提硬件架構(gòu)，也提軟件架構(gòu)漩践。它創(chuàng)造性地分了三層架構(gòu)鹃封，下面是ICT基礎(chǔ)架構(gòu)、內(nèi)核和車輛的AUTOSAR中間件肝唁；中間是針對應(yīng)用的可插入模塊趟伺；上面是應(yīng)用開發(fā)層。左邊是同樣的架構(gòu)在云上的映射处冰，然后是數(shù)字孿生床重。

從整個行業(yè)發(fā)展看，不論是代表硅谷ICT進(jìn)入汽車行業(yè)的特斯拉耻陕，還是傳統(tǒng)汽車巨頭，都認(rèn)為變革不僅僅是芯片硬件刨沦，更主要的是定義軟件或汽車操作系統(tǒng)诗宣。傳統(tǒng)內(nèi)核只是一部分膘怕，更重要的是連接計算機(jī)內(nèi)核和應(yīng)用平臺之間的部分。

什么是自動駕駛操作系統(tǒng)召庞？

尚進(jìn)博士說岛心，兩年前提出的中國自動駕駛操作系統(tǒng)現(xiàn)在看起來還是極具前瞻性的頂層設(shè)計，回答了智能汽車操作系統(tǒng)不僅僅是內(nèi)核篮灼，而是包含行業(yè)共性東西的問題忘古，如駕駛功能或應(yīng)用開發(fā)需要的基礎(chǔ)軟件。

在開發(fā)車輛應(yīng)用時诅诱，主機(jī)廠怎么開發(fā)自動駕駛功能呢髓堪？應(yīng)該像基于AUTOSAR開發(fā)網(wǎng)關(guān)那樣進(jìn)行開發(fā)，使用集中域控開發(fā)自動駕駛操作系統(tǒng)娘荡。自動駕駛的研發(fā)包括底盤域干旁、座艙域等，然后還要把動力域集成在一起炮沐，這就要使用智能汽車操作系統(tǒng)朋暴。它是對中央域控、與云結(jié)合的很多ICT的一個抽象共性解析碉伙，一定離不開車輛功能的共性下抬。

中國正在定義車輛操作系統(tǒng)的國標(biāo)，包括車控和車載真译。車控分成兩個階段紧燎，第一個現(xiàn)在已經(jīng)有了，叫做安全車控己倾，包括傳統(tǒng)的AUTOSAR CP购哺；而在自動駕駛場景，需要基于域控的行業(yè)融合支撐的公共軟件蔫迅，進(jìn)一步開發(fā)整車操作系統(tǒng)及云操作系統(tǒng)人狞。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車OS開發(fā)實踐

今年3月，工信部發(fā)布了《車載智能計算基礎(chǔ)平臺參考架構(gòu)1．0》（簡稱“車載計算基礎(chǔ)平臺白皮書”）具藐，作為其編撰者之一欢礼，尚進(jìn)博士表示，不論是汽車操作系統(tǒng)庞溜，還是手機(jī)操作系統(tǒng)革半，操作系統(tǒng)首先要向下跟硬件解耦，一是跟芯片解耦流码，二是跟硬件架構(gòu)解耦又官。

自動駕駛域控基于的硬件架構(gòu)有幾種。一種是Mobileye，用智能傳感器來做六敬；另一種是一個大的SoC碘赖；還有一種是AI和計算分離的硬件。不同的硬件架構(gòu)應(yīng)該使用同一套操作系統(tǒng)外构，要能夠跟架構(gòu)或芯片解耦普泡。

從自主角度看，這樣的操作系統(tǒng)不僅支持華為审编，也支持地平線撼班、黑芝麻，以及一些國外廠商垒酬。另一點是優(yōu)化砰嘁，做車用產(chǎn)品，特別是車控自駕勉惋，包括底盤励邓、車身等，必須具有實時性和安全性丧爸，又離不開深度耦合窟礼。

在內(nèi)部實現(xiàn)方面，傳統(tǒng)計算機(jī)內(nèi)核带超、AUTOSAR或傳統(tǒng)車輛操作系統(tǒng)绰尖，還有功能軟件起什么作用呢？主要是銜接ICT和應(yīng)用開發(fā)昨宋，具體包括保證整個域控器的實時性吹磕、可靠性和平臺化，還有數(shù)據(jù)安全紧除。

操作系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)安全壤牙、網(wǎng)聯(lián)云控功能，不僅有傳統(tǒng)計算機(jī)定義的CPU調(diào)度竿靠、內(nèi)存分配适肠，還包含網(wǎng)絡(luò)棧，甚至包含防火墻功能候引。所以侯养，任何一個定義的操作系統(tǒng)不僅包含行業(yè)本身的應(yīng)用開發(fā)，也包含很多應(yīng)用中需要的共性東西澄干。這個操作系統(tǒng)向上要提供應(yīng)用開發(fā)接口逛揩，能夠讓主機(jī)廠、Tier 1高效地開發(fā)自動駕駛應(yīng)用麸俘。

在軟件定義汽車時代辩稽，需要開發(fā)更多的擴(kuò)展功能惧笛，比如各種HMI（人機(jī)接口）、面向SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)）的各種接口搂誉。一個好的操作系統(tǒng)平臺要向下跟硬件解耦徐紧，同時具有控制性。隨著芯片功能的提升炭懊，操作系統(tǒng)性能也要提升。支持L1拂檩、L2侮腹、L4功能的應(yīng)該是同一套操作系統(tǒng)，也包括算法夭蒜。主機(jī)廠需要找到自己的發(fā)力點栋灿，有自己的開發(fā)習(xí)慣，而操作系統(tǒng)也要跟主機(jī)廠共建值舌，能夠?qū)⒁恍┲鳈C(jī)廠定制化的算法無縫插入浴瞭，最后形成主機(jī)廠的定制OS。

主機(jī)廠有所為漓蜗，有所不為

尚進(jìn)博士認(rèn)為岳散，產(chǎn)業(yè)鏈不同部分的廠商應(yīng)該有所為，有所不為螃恕。汽車最終一定是硬件和軟件集成在一起的產(chǎn)品眠煮，離不開整體系統(tǒng)架構(gòu)。智能汽車操作系統(tǒng)要求分布式架構(gòu)設(shè)計膳几，包括硬件和軟件的協(xié)同茴审，所以包含一些硬件和軟件設(shè)計平臺。操作系統(tǒng)是頂層設(shè)計启疙，我國也在同步推進(jìn)和建設(shè)汽車國家標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)標(biāo)躁绸。

今年7月，汽車操作系統(tǒng)架構(gòu)已準(zhǔn)備國標(biāo)立項臣嚣，團(tuán)標(biāo)也在推進(jìn)中净刮，應(yīng)該在下個月正式發(fā)布，整個行業(yè)有四茧球、五十家企業(yè)參與庭瑰。

未來的操作系統(tǒng)將向下跟硬件解耦，向上支持全生態(tài)鏈的所有主機(jī)廠抢埋。目前這樣的操作系統(tǒng)向上提供七類接口弹灭，總共有60多個API（應(yīng)用程序接口），有多達(dá)150多項數(shù)據(jù)類型和消息揪垄。這些不是傳統(tǒng)車的信號穷吮，而是基于集中域控為自動駕駛開發(fā)和新增的內(nèi)容逻翁，不久將推動團(tuán)標(biāo)做進(jìn)一步的補(bǔ)充，希望有全行業(yè)的積極參與捡鱼。

應(yīng)用開發(fā)到底怎么做八回？

關(guān)于應(yīng)用開發(fā)，尚進(jìn)博士以自動駕駛中人們最熟悉的多源融合ACC功能為例解釋說逛径，基于單雷達(dá)的ACC可以通過增加攝像頭等多源傳感器來增加車道線識別功能撼烹，實現(xiàn)橫向控制能力的快速開發(fā)。

其五個步驟包括：通過默認(rèn)狀態(tài)機(jī)加載一個ACC應(yīng)用匕憋，以單毫米波達(dá)為感知源远燕；通過車輛系統(tǒng)適配SKD新傳感器；用狀態(tài)機(jī)配置SKD功能狀態(tài)和參數(shù)族帅；用插擴(kuò)算法SDK配置新的融合算法奖放；通過規(guī)劃控制SDK選擇合適的規(guī)控算法和組件。在這個過程中廊睹，環(huán)境型數(shù)據(jù)不需要通過環(huán)境模型SDK重構(gòu)砚粒，傳感和算法適配好后數(shù)據(jù)自動按新配置輸出，即可獲取使用贤疆。

整個開發(fā)過程是一個完整的SDK環(huán)境益柳，從開發(fā)編譯到仿真測試都集中在一起。現(xiàn)在主機(jī)廠跟以前不一樣伸坑，一定要下沉痴猖，這也是為什么利用所提供的操作系統(tǒng)，由主機(jī)廠做應(yīng)用開發(fā)的原因念脯。主機(jī)廠可以自定義ACC狀態(tài)機(jī)狞洋，針對別規(guī)控算法，主機(jī)廠可以使用一個無縫API接口來保證整個系統(tǒng)的實時性绿店、可靠和功能安全吉懊。

比較熱門的NGP（自動導(dǎo)航輔助駕駛）功能也是這樣，主機(jī)廠可以利用七類不同SDK定義自己的NGP屬性假勿，根據(jù)需要自定義算法借嗽。算法、狀態(tài)機(jī)或控制邏輯都可以自動加入转培。操作系統(tǒng)與硬件集成在一起提供了幾大數(shù)字底座功能恶导，保證整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和不同硬件平臺的優(yōu)化浸须。

另一個很有意思的是HMI惨寿，軟件定義并不只是自動駕駛，還有更多擴(kuò)展功能删窒，自動駕駛操作系統(tǒng)可以由主機(jī)廠來定義和定制裂垦，HMI可以是座艙顺囊，也可以是云端，由第三方以SOA的形式提供不同的消息和數(shù)據(jù)吝蔽，并通過接口來定義開發(fā)端辛。

數(shù)據(jù)安全和信息安全不可或缺

尚進(jìn)博士指出，數(shù)據(jù)安全和信息安全是智能汽車的必需超肃，也是操作系統(tǒng)的一個重要組成部分希没。車輛需要車規(guī)級的實時性和可靠性，所以一定要跟自動駕駛數(shù)據(jù)和核心操作系統(tǒng)耦合在一起屋孕。

行業(yè)所面臨的一個創(chuàng)新性挑戰(zhàn)是自動駕駛安全和車輛數(shù)據(jù)安全咖播，因為車輛數(shù)據(jù)量巨大，而且車輛智能化的處理能力都不是傳統(tǒng)信息安全溯源所能夠處理的硕纯。

傳統(tǒng)信息安全架構(gòu)包括防火墻和認(rèn)證，仍然會存在黔巨，它是行業(yè)發(fā)展的引路或借鑒握帘。但是我們所面臨的新挑戰(zhàn)是自動駕駛安全和數(shù)據(jù)安全。

在自動駕駛的感知規(guī)劃決策预甲、感知規(guī)劃控制之間需要做一定程度的隔離篱俊，以保證數(shù)據(jù)安全。從攝像頭收到數(shù)據(jù)耳鸯、處理湿蛔、存儲，最后傳輸?shù)恼麄€過程中县爬，需要做更好的數(shù)據(jù)分類和分級阳啥，實現(xiàn)監(jiān)控和保護(hù)。很明顯财喳，這與自動駕駛操作系統(tǒng)是強(qiáng)耦合的察迟。同樣，用操作系統(tǒng)也可以做自動駕駛耳高、數(shù)據(jù)安全核心應(yīng)用的開發(fā)扎瓶。

這里的主要工作是配置，可以提供給主機(jī)廠泌枪，也可以提供給終端用戶概荷，更可以實現(xiàn)國家監(jiān)管。利用SDK接口可以為ACC配置不同的策略來實現(xiàn)數(shù)據(jù)防護(hù)碌燕，通過自動駕駛架構(gòu)SDK配置數(shù)據(jù)安全误证。

針對ICVOS，根據(jù)國家相關(guān)法律尾烛、法規(guī)開發(fā)的電子圍欄功能包括：數(shù)據(jù)分類杭恩、數(shù)據(jù)分級踢周、策略執(zhí)行和數(shù)據(jù)脫敏。在缺省情況下悠拗，可以將四類分級數(shù)據(jù)都上傳到云端黎撤。此外，如果車開到敏感區(qū)域尘是，比如市政府侄灭，只有低等級的一級、二級數(shù)據(jù)可以上傳岸欣，三級亏傅、四級數(shù)據(jù)不能上傳；如果開到軍事區(qū)凰届，不僅是上傳數(shù)據(jù)醉装，對周邊攝像頭也會進(jìn)行限制，如打上馬賽克坚伍，只能識別做巡航的車道線宵睦。再往前開，不僅不能上傳數(shù)據(jù)墅诡，不能巡航壳嚎，車也要停下來。數(shù)據(jù)安全分類大局已定末早，但是真正要做數(shù)據(jù)安全防護(hù)烟馅，一定要跟自動駕駛強(qiáng)耦合。

在車云計算協(xié)同中然磷，我們可以將一個物理單車數(shù)字化郑趁，或者叫智能網(wǎng)聯(lián)化的數(shù)字抽象，用硬件加上操作系統(tǒng)完成所有應(yīng)用的開發(fā)样屠。今天的車就像一個四個輪子上的數(shù)據(jù)中心穿撮，但現(xiàn)實情況是，ICT必須是云計算痪欲，必須融合在一起悦穿，有實時的安全架構(gòu)。

從車控角度看业踢，傳統(tǒng)的幾大域：行駛智駕域落怀、動力車身域、底盤域种洛，都需要實現(xiàn)計算自然延伸到邊緣百览，即5G MEC，只有利用操作系統(tǒng)才能擴(kuò)充應(yīng)用拔泪，將物理單車計算與邊緣融合在一起笑杯，實現(xiàn)真正的延伸阱墩。

在實踐中，通過與各主機(jī)廠的合作辱得，在試驗場實現(xiàn)了車邊計算架構(gòu)局该，融合了車、路沉享、云涉佑、網(wǎng)、圖顶质』闯基于一個邏輯上統(tǒng)一的OS，從單車到云端旺订，通過不同配置實現(xiàn)車云協(xié)同弄企，車和邊緣都運行OS，實現(xiàn)了計算区拳、協(xié)同感知桩蓉、決策規(guī)劃。

生態(tài)鏈協(xié)作剛剛開始

在推動頂層設(shè)計和行業(yè)工程產(chǎn)品過程中劳闹，整個體系架構(gòu)不是一家所有，需要團(tuán)結(jié)整個生態(tài)鏈推進(jìn)洽瞬、支撐實現(xiàn)中國標(biāo)準(zhǔn)本涕，幫助中國主機(jī)廠實現(xiàn)騰飛。操作系統(tǒng)向下支撐幾乎所有的中國自主技術(shù)伙窃，也包括國外的芯片硬件平臺菩颖；向上服務(wù)全部主機(jī)廠，分兩層融入成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和算法为障；另一方面晦闰，主機(jī)廠也會開發(fā)很多模塊，最后在定制操作系統(tǒng)上做應(yīng)用開發(fā)鳍怨。

展望未來散烂，智能網(wǎng)聯(lián)汽車正在走向硬件趨同、軟件定義和數(shù)據(jù)驅(qū)動估横。未來將是彈性異構(gòu)分布硬件平臺＋可移植開放架構(gòu)变钙、車云協(xié)同的操作系統(tǒng)＋廣泛應(yīng)用開發(fā)，還必須有信息安全和數(shù)據(jù)安全缀遍。

尚進(jìn)博士最后表示针姿，我們的事業(yè)剛剛開始恶稼，智能網(wǎng)聯(lián)是汽車行業(yè)變革的下半場。今后將繼續(xù)基于行業(yè)平臺持續(xù)進(jìn)行前瞻研究芭惠、標(biāo)準(zhǔn)研制锨间、測評、示范弦离，共同推進(jìn)整個行業(yè)的發(fā)展婿芝。

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