车东西（公众号：chedongxi）
作者 ｜ 檀心
编辑 ｜ 志豪
车东西6月18日消息，日前，智一科技旗下智能汽车产业新媒体「车东西」、AI与硬科技知识分享社区「智猩猩」，联合「上海市国际展览（集团）有限公司」主办的GTIC 2024中国智能汽车算力峰会于上海成功举办。
会议上，零念科技创始人兼CEO柯柱良发表了主题为《下一代智能汽车操作系统的思考与实践》的演讲。
▲零念科技创始人兼CEO柯柱良发表演讲
在汽车智能化的浪潮下，传统的汽车电子电气架构正在发生根本性的变革：由分布式控制器演变为智能座舱，智能驾驶，底盘等域控制器；由传统的MCU芯片逐步演变为与高算力的SoC芯片共存。
在这个快速的变革的时代， 如何保证汽车电子百年来所强调的高安全性可靠性，同时又能满足智能网联的灵活性和拓展性，将是对新一代智能汽车操作系统的灵魂拷问。
未来十年，智能汽车操作系统需满足两个关键需求：安全性和成本控制。未来汽车电子电气架构需要确保系统的可靠性，同时能降低成本。例如，整车以太网化可以降低线束复杂度和成本，而中央计算架构可以通过灵活分配算力节点，实现成本优化。
下一代智能汽车操作系统需具备确定性系统特性，包括确定性通讯和调度，以确保系统的安全性和可靠性。确定性系统的概念是指任务执行的顺序和时间必须是确定的，就像地铁系统一样，能够精确控制每个任务的执行时间和顺序。
到2025年，整车电子电气架构将实现中央域控制和超脑方案，软件将通过持续的OTA迭代支持更高阶的辅助驾驶功能，最终未来实现L4级别的全自动驾驶。
一、架构需满足安全与成本需求 朝整车以太网化和可拓展HCP演进
要从根本上解决缺芯少魂的问题，就要使软件操作系统从AI算法上适配到更多的电子电气架构。我们需要思考的问题是在未来的十年，汽车领域里需要什么样的智能汽车操作系统。
软件汽车操作系统根本上是属于电子电气架构，多年以来也不断处于演进的过程中。在2002年之前，还没有汽车软件操作系统这个说法，使用的系统也是OSEK简单轻量嵌入式操作系统。
▲电子电气架构驱动软件的变革
2002年到2017年间，出现了CP架构，它对MCU进行软硬件的垂直解耦，此时也真正进入了软件操作系统时代。
2017年至2022年间，电子电气架构进入域控时代，有智驾域、座舱域等，这时也提出了新的SOA面向服务的架构概念，对SoC进行垂直解耦。但由于智驾通信中间件的带宽和芯片问题，目前还没有进化到最终形态的SOA架构，而当前汽车主流SOA架构的研发和量产都集中在这个时代。
而未来则将会是HCP时代，此时全新完整的SOA架构可以让任何的应用在任何地方调用任意的服务，实现系统的纵向和横向完全的解耦。
架构的演进本质上来说是面向消费者的需求提出来的，过去十年汽车行业的所做的架构改进主要是满足消费者对智能化和电气化的需求，比如泊车功能。但未来架构的改进需要调整重点方向，要更多地满足消费者对安全以及成本方面的需求。
▲整车EE架构“上半场”是智能化“，“下半场”是安全性和降成本
因为当下面临的一个事实是，过去十年智能驾驶的EE架构并没有发生颠覆性的变化，例如奥迪在2018年的电子电子架构的智驾域与当前量产的所有智驾域基本一致，而当前唯一的一个大变化就是在GPU和算力上，算力从初期Parker仅有1TOPS发展到当前Atlan的超1000TOPS。虽然过去几年车辆自动驾驶功能已经带给用户非常好的用户体验，但现实中L2、L3级别的辅助驾驶功能实际的装车率上仍然没有达到最终的期待值，现在绝大部分用户买车时首先考虑的是车辆的安全性，例如ABS功能，还有电池、电池包的一些配置。
▲过去十年智能驾驶的EE架构并没有发生颠覆性的变化
做智驾需要投入很多资源，但由于高阶自动驾驶目前还不能够创造同样匹配的用户价值，这就导致了整个行业内出现了一种现象，即做智驾的不如做智舱，做智舱的不如做彩电冰箱大沙发，无论从供应商还是OEM来说都面临同样的问题，这就是所谓的“内卷”，所以以前大力出奇迹的开发模式目前遇到了很大的瓶颈。
将来的十年，整个行业需要应该致力于发展下半场主要的需求，即安全性和降低成本。安全性毋庸置疑，安全性具有一票否决权，车企需要在整车的EE架构里保证系统的可靠性，给用户带来更安全的智能驾驶。从成本上，企业需要创造高性价比的产品，从EE架构上降低成本。
根据市场需求，EE架构将朝着整车以太网化和可拓展的HCP的方向演进。首先整车以太网化的好处是，可以降低整个车载以太网主网的复杂度，减少线束，减少插件的成本。可拓展的HCP方面，可利用整个座舱的算力冗余，降低系统成本，但是也要注重可拓展性。
▲EE架构进化的几个方向
下一代软件汽车操作系统OS³有4个特点，一是高安全性(Safety)，二是可拓展性(Scalable)，必须能够软硬件解耦，可以支持不同的硬件平台，三是要面向服务架构(SOA)，因为软件定义汽车下的域控架构到中央域控需要更灵活的面向服务的软件架构，四是开放性(Open)，这样可以让大家能在芯片、软件、应用上合作，创造一个广泛的行业生态。
二、开发理念需朝芝麻上雕花转变 系统需具备确定性
未来开发理念方面，也需要朝着“芝麻上雕花”上转变，而非延续现有的“大力出奇迹”。
“芝麻上雕花”意味着一种确定性，在整个任务执行中有两种确定性，一种是执行顺序确定性，也就是数据处方，每一次的任务在每一次的执行一定是按照顺序执行的；另一种是时间上的确定性。
“芝麻上雕花”的概念如果做一个类比，就像地铁系统，相比公路网络系统可在精确调度控制之下实现非常高容量的载客量，并且精准可靠，知道什么时间可以走，每一段的数据、速度也是可控的。
▲确定性系统在智能汽车的应用
在汽车行业也是同样的道理，若想让车精确可控，首先得知道任务是什么，任务什么时候执行，数据流传输也要精准可控。以主动刹车为例子，如果可以精确的控制每一个芯片在不同的处理任务里面流转，就可以很精确控制端到端的执行时间，这样也可以推算出车辆从刹车到最后的刹停必然是精确可控的。
为了解决这个问题，零念所有的产品都是围绕确定性系统而构建的，其中包括确定性通讯，本质上是实现端到端高安全可靠数据的通信，同时也能够满足SOA服务化通信；另外是调度，可以合理编排复杂的任务之间的执行，增强整个系统的安全性和确定性。
零念有两款确定性通信产品，一个是面向信号的PowerDC，这一块主要用于航空航天、工业控制，它最终实现的是单链路执行的可靠性，具有非常高的确定性；另外一个是面向服务的SafeDDS，主要面向整车新的集中式的EE架构。
▲确定性通信PowerDC和SafeDDS
而在如何保证更高的安全性以及舱驾互相之间独立性、可靠性、安全性方面，目前所面临的主要挑战为驾舱一体内存存储和计算资源如何进行软件上的隔离，以保证不发生根本性的冲突而导致系统的崩溃。针对该问题，零念提供不同的Container（容器化）方案，把安全性和安全相关的应用跟座舱、自驾应用项目做独立的安全隔离，这样可以看到整个产品的应用场景，通过确定性调度降低容器之间资源冲突风险实现更安全的舱驾网络，更低延时的中央网关，充分榨取SoC的算力，最终实现MCU的算力释放，整车的以太网化，让整车的EE架构更加的便宜、更低廉的成本。
▲产品应用场景和痛点解决
零念还提出了最终的EE架构进化蓝图，该方案既可以通过OTA进行软件升级，也可以实现增量硬件升级。通过软件升级可以为用户提供更丰富的服务，并结合服务，为客户实现更多功能，如果L4高阶智驾；通过增量硬件升级则可以满足车辆的模型和用途，提供更多的计算资源和安全冗余。
▲EE架构进化蓝图
