崔爱国:智能汽车操作系统,加速产业生态融合与升级

2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。其中,在6月18日下午举办的主题论坛“智能网联汽车产业生态的融合与升级”上,华为智能汽车解决方案BU首席软件架构师崔爱国发表了演讲。以下内容为现场演讲实录:

尊敬的各位领导、各位专家,很高兴站在这里。作为解决方案以及部件供应商,给大家分享在智能汽车操作系统方面的内容。大家比较熟悉传统汽车里面的操作系统,用得也比较多。随着智能网联车的技术发展和变化,操作系统在系统中呈上启下,是智能网联车的核心枢纽,智能车的新变化对操作系统也带来了新的诉求,今天也会介绍一下我们在智能汽车操作系统的思考和实践。

未来智能汽车将发展成为“第三生活”空间,以前我们关注车的驾驶体验,未来车会带来全方面的体验,比如新能源汽车,就是一个移动的储能装置,可以野外烧烤时供电,未来车也是新的移动办公室,提供比较好的视听、视觉感受的空间,甚至是你的私人影院。我们的AR-HUD技术可以基于车的前挡投射出一块巨大的屏幕。另外车也是你的个人助理,北京、上海这样的大城市,每天往返通勤要花比较长的时间,比如我今天早上从家里面开车到会场,三十几公里路程开了一个半小时。这一个半小时时间里面,未来通过自动驾驶技术,把人的精力时间释放出来,车可以辅助完成很多工作,带来更多体验提升。另外智能汽车从一次性销售变成持续创作价值的起点。汽车销售之后可以提供应用订阅服务,或者软件OTA升级,甚至未来整个移动出行也是一种服务。

未来消费者或者使用者对车会有更多的个性化,定制化的诉求,逐步走向千人千面的体验,会驱动智能车向+平台生态的模式演进。传统汽车销售给客户后,体验基本不变,除非你是发烧友进行定制或者改装。而智能汽车可以通过不断的OTA升级带来更好的体验提升。产业合作模式也会逐步走向平台+生态模式,车厂、供应商、软件厂商等围绕客户的体验优化提升分工协作,抓住客户体验提升,消费者才会买单,这里面整个产业链的协同分工都会发生变化。这个过程里面,有一些车厂或会考虑自建新平台。前面李院长、贺经理也讲了有一些车厂会选择合作,这些模式都可能存在,这需要新的软件架构,工程和方法,包括法旺总讲的安全的考虑,更需要新的软件技术的支持。

前面大家都提到智能车的数据,未来智能化、数字化的智能网联车,车软件也会逐步地从以代码为中心的开发方式向数据驱动的方式转变。左边是原来我们开发软件方式,大量的工作是写代码,做设计,按照流程把代码写出来,写完以后进行测试验证,再上车部署。到智能数字汽车时代,特别是AI范式的软件,大量工作在数据的采集、处理、训练,产生新的模型,通过OTA部署到车上,包括未来车上安全部件,可能也会通过AI技术、数字化技术带来功能提升。比如现在很多标定数据,在车出厂之前标定完,未来智能车的时代,车可以越用越懂你,这个过程可以通过大数据、AI技术来实现,这些技术可能对现有研发过程会产生变化。当然也不是说代码不重要,而是代码相关工作量的投入占比降低了,未来可能70%甚至更多的研发工作量都和数据相关。未来会形成一个车和云协同的数据闭环系统,这样让车在整个生命周期过程,从静态走向动态,实现自我进化。车真正的从传统的车变成一个“新物种”。

智能车上车身、动力、底盘等传统车应用,加上新的智能座舱、智能驾驶等新应用。这些应用功能是多样化,或者说是差异化的。车上不同场景、不同功能的应用算法,对我们的芯片、算力、功能要求不一样。现在车里有一百多个零部件,每个零部件由不同的厂家生产,再交付给车厂,这些零部件也都是差异化,针对每个零部件,通过工具定制这里面的嵌入式软件。这种模式下,这一百多个零部件,再应用到多车型,经过几年迭代就有更多的版本,未来这些零部件都要升级,需要维护软件分支,现有模式会导致非常大碎片化,维护这么多软件分支需要很大的投入,所以我们认为未来需要统一架构和软件平台。因为未来硬件可能还是会差异化、多样化的,上面的应用也是差异化、多样化的,中间需要统一操作系统,包括系统软件和中间件。通过统一的架构、统一的框架、统一的编程接口,实现统一的部署,否则很难做到全生命周期里软的件不断迭代、升级。

下面看芯片这块,左边是现在车里面有很多MCU芯片,早期8位、16位到现在32位、64位的,MCU芯片为功能安全、可靠性做了很多设计考虑,软件采用定制开发,按硬件配置方式。右面在自动驾驶和智能座舱里用到的SOC,不仅仅含了MCU,含了ISP还有DSP以及AI处理单元等,整个系统架构是发生了巨大的变化。原来定制或者适配的方式难以适应这种高算力芯片里面。另外新的智能化,数字化如智能驾驶或者智能座舱场景,需要高性能、高可靠的异构实时操作系统,这些需求Classic AutoSAR很难满足。同时开发过程方法也面临非常大的挑战,需要新一代智能车的操作系统。

操作系统在系统中承上启下,对下对接硬件和芯片,对上对接应用和功能,还涉及到开发者和合作伙伴。所以我们认为操作系统是系统的核心枢纽,连接“H、B、C、D”的。H是硬件芯片伙伴,支撑车上各种功能,包括车身、动力、底盘等安全相关的功能,也包括自动驾驶、智能座舱这些功能,有些需要高算力的SOC,OS需要满足硬件/部件多样性挑战,释放异构SoC芯片算力。B是合作伙伴,操作系统需要支持伙伴共同实现商业共赢。对C消费者来说,类比智能手机,可以通过APP store不断升级软件,带来各种各样的差异化功能。对于未来智能车,OS承载应用也可以通过软件升级带来新功能和体验提升,做到我的车越来越懂我。针对车领域的D软件开发者,需要提供简单易有的开发平台,支持高效、便捷、安全的开发安全关键性软件。

下面介绍一下我们在智能车操作系统上的思考。我们提供针对安全车控的MCU的操作系统VOS。针对自动驾驶的操作系统AOS,在智能座舱上基于鸿蒙的车版本的HOS。对下我们希望和产业界一起定义和硬件、芯片之间的软硬件的接口。对上应用层提供统一的框架和服务,支持应用多样化,也包括智能车控、智能驾驶、智能座舱等相关软件的支持。我们已经在中汽协的指导下联合产业界一起做相关工作。未来智能车操作系统会逐步走向平台化的模式,包含运行平台,主要就是刚提到的三个操作系统,还有一个很薄的打通三个系统的服务治理、通信、安全等功能一层。运行平台涉及到安全,需要满足功能安全要求。开发平台方面需要提供服务化、模型化开发能力,支持高效敏捷的开发。对硬件和芯片这层,我们需要对接MCU芯片和SOC芯片。

这一页分享下某个控制器上操作系统的部署实践,这是很复杂的域控制器,底下有高算力的异构SOC,SOC里面含了MPU、MCU、AI处理单元等。这里面需要跑多个SOC的实例,比如对感知功能,可能要满足功能安全ASIL-B,针对规划控制决策等相关的应用,需要达到ASIL-D的要求。还有一些原来运行在MCU上的软件,从延续性或者资产利用角度,把这些功能移植到高算力芯片上来,需要多个AOS VOS的部署,所以整个架构底层需要安全隔离引擎,支持多个不同安全等级的OS实例部署。下面还需要支持高速实时以太网的通信。硬件上还独立的有安全MCU,做最小的安全相关功能,这些功能间都需要数据、软件功能互通,整体上这个系统需要OS支持:第一,支持异构芯片。第二,支持存量功能的演进。第三,满足车载实时以太网高性能的确定性。第四,实现整个域控制器内部,甚至未来多域控制之间,整车内部的多个功能器,还有车和云之间整体分布式服务化、通讯、数据安全等能力。第五,感知软件需要兼顾安全、生态和性能多维度诉求。最后,上午苗部长也提到的技术上完全自主可控,我们已经做到全栈自研,不被国外的技术卡脖子。

开发工具上,需要提供覆盖从设计、开发、验证的工具链,使智能车软件的开发更高效、敏捷。整体上我们会提供整车软件相关的架构设计,包括逻辑的功能设计,还有软件的设计、网络拓扑的设计,这些工具也需要和产业上下游工具软件对接,覆盖从整车到每个电子单元里面的软件框架,每个应用软件的行为逻辑,还有系统怎么配置,还有代码自动生成和编译部署,功能验证,辅助分析等。整体上我们希望和大家一起从系统设计到软件开发,仿真,验证分析等做到全栈自研、自主可控。第二、我们希望工具能做到统一架构,减少开发人员在里面使用和学习的成本。第三、软件开发工具支持和上下游的工具和标准的对接支持。第四、采用模式化等技术,架构设计,详细设计,代码生成等各个阶段做到做小闭环的验证,最终实现“构建即正确”的开发方式。

车的安全非常重要里,我们操作系统系统设计上,核心组件都需要满足安全的要求,所以我们在这几年时间里,也投入了大量的精力去符合一些行业认证,包括车里的ASPICE,ISO26262功能安全认证,还有一些信息安全认证等,整体上我们从流程、文化和认证上都把安全作为第一考虑。

最后一个视频演示我们如何支持服务化,模型化开发。

我的分享到此结束,谢谢大家!

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