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倫納德·伯恩斯坦有一句名言：“偉大的成就有兩個必要條件，一個計劃和不太夠的時間。” 主做激光雷達(dá)的禾賽科技創(chuàng)始人李一帆，將這句話作為2月9日在美國納斯達(dá)克證券交易所揭牌上市敲鐘演講的結(jié)語。
對于正經(jīng)歷顛覆性變革的汽車產(chǎn)業(yè)，需要“一個更好計劃”和“更多時間”的不僅是激光雷達(dá)，而是智能汽車全產(chǎn)業(yè)鏈，包括扮演“靈魂”角色的智能汽車操作系統(tǒng)，但打造智能汽車操作系統(tǒng)，其難度超乎業(yè)界想象。
在寫完2.7億行代碼之后，阿里巴巴集團(tuán)副總裁、斑馬智行聯(lián)席CEO張春暉做出一個艱難的決定，放棄完全自研汽車操作系統(tǒng)（簡稱汽車OS）。張春暉在2022年11月4日公布了這個決定：“之前我們都是自己做，現(xiàn)在會聯(lián)合行業(yè)伙伴做，要把很難的事情做得更好?！痹趶埓簳熥龀鰶Q定的一個月前，剛剛上任不久的大眾汽車集團(tuán)CEO奧利弗·布魯默也做出了類似的決定：調(diào)整“60%軟件完全自研”策略，引入軟件外包伙伴。
不僅是阿里斑馬智行、大眾汽車，許多車企、ICT企業(yè)在自研汽車智能操作系統(tǒng)過程中都遭遇了困境，紛紛調(diào)整了研發(fā)策略。2023年的2月、3月，中國幾個汽車操作系統(tǒng)廠商，包括普華基礎(chǔ)軟件、國科礎(chǔ)石、國汽智聯(lián)等也都相繼開源。隨著軟件定義汽車時代的到來，找到打造整車智能操作系統(tǒng)的“更完美計劃”，成為汽車產(chǎn)業(yè)界的必選題。
智能汽車OS為何那么難？
智能汽車被視為繼智能手機(jī)之后下一個最大的智能終端市場，目前，這個市場還沒有出現(xiàn)真正意義上的整車智能OS。不管是在汽車駕控OS市場占據(jù)絕對優(yōu)勢的黑莓，還是在智能手機(jī)OS市場叱咤風(fēng)云的安卓、蘋果，在入局智能汽車OS市場幾年后，都未能“一統(tǒng)江湖”。
既然汽車OS不能復(fù)制手機(jī)OS路線，而且像黑莓這樣的實時汽車操作系統(tǒng)廠商目前也未能將智能汽車OS“拿下”，而眾多類似大眾的汽車巨頭在研發(fā)中也遭遇了困境，那么智能汽車OS到底難在哪里？
大眾調(diào)整軟件策略
“汽車與PC、手機(jī)、服務(wù)器最大的不同是它的本質(zhì)是動的，而手機(jī)、PC、服務(wù)器是不動的，手機(jī)的動也是別人拿著它，到處走來走去?！庇婆芸萍几笨偛貌痰玛颜J(rèn)為。
操作系統(tǒng)向下管理硬件，向上給應(yīng)用提供接口，面向用戶提供統(tǒng)一的交互方式。NVIDIA中國區(qū)軟件解決方案總監(jiān)卓睿認(rèn)為，汽車操作系統(tǒng)分廣義和狹義兩類。狹義的操作系包括大家熟知的諸如Linux（開源基金會）、QNX（黑莓）、VxWorks(風(fēng)河)等操作系統(tǒng)內(nèi)核，其研發(fā)需長期積累，發(fā)展到今天經(jīng)歷了很長的時間。廣義的操作系統(tǒng)包括底層的操作系統(tǒng)內(nèi)核、中間件和一些針對相關(guān)行業(yè)的服務(wù)。目前來看，汽車廠商研發(fā)的主要是廣義操作系統(tǒng)，因為要讓Linux、QNX等操作系統(tǒng)上車，還需要中間件以及一些服務(wù)才能夠落地。
“廣義汽車操作系統(tǒng)的難度分為兩個層面。一是這個操作系統(tǒng)需要與時俱進(jìn)，隨著汽車架構(gòu)從域控制器向中央計算架構(gòu)演進(jìn)，域控制器集中化是必然趨勢。軟件方面，對應(yīng)的改變就是需要將智能駕駛域OS、智能座艙域OS、儀表域OS跑在同一顆芯片上，OS需要多出一個維度，即Hypervisor虛擬機(jī)監(jiān)視器，它最主要的兩個作用，是嚴(yán)格的資源的隔離，以及避免不同模塊錯誤的相互干擾。二是中間件也要發(fā)生相應(yīng)的變化，汽車架構(gòu)從域控制器向中央計算架構(gòu)演進(jìn)，對于不同域（包括智能駕駛域、智能座艙域和儀表域）都提出了挑戰(zhàn)，中間件需要覆蓋三個域的不同要求?！?卓睿說。
中科院戰(zhàn)略咨詢院產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新研究中心副主任鹿文亮將智能汽車OS的挑戰(zhàn)總結(jié)為兩難：一個是對底層芯片的適配，另一個是上層軟件生態(tài)的建立。自動駕駛等車輛控制功能需要低延時和高算力，這需要操作系統(tǒng)對底層芯片進(jìn)行深度適配，充分發(fā)揮芯片的性能，降低延時。上層則需要有龐大的用戶群體和軟件開發(fā)者構(gòu)建軟件生態(tài)，用生態(tài)優(yōu)勢吸引更多的用戶和開發(fā)者。解決上述問題并不容易。
地平線創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家余凱認(rèn)為，整車智能操作系統(tǒng)之難有兩個層面，一是底層的硬件和軟件計算平臺沒有走向統(tǒng)一，還沒有形成像Wintel、ARM-Android這樣統(tǒng)一的“芯片架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)+操作系統(tǒng)”聯(lián)盟；二是上層的應(yīng)用生態(tài)并沒有形成，因為目前智能汽車產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展早期，是否存在獨立于移動互聯(lián)網(wǎng)的車載應(yīng)用生態(tài)，還沒有答案。如果不存在，那么車載OS大概率是現(xiàn)有操作系統(tǒng)的延展（自動駕駛域的實時安全操作系統(tǒng)+信息娛樂域的Android），不會有新的革命性的操作系統(tǒng)。
阿里斑馬智行汽車操作系統(tǒng)的研發(fā)演進(jìn)，印證了業(yè)界專家的觀點。阿里巴巴一直有操作系統(tǒng)的“夢”，從研發(fā)智能手機(jī)OS、云OS再到如今的汽車OS，應(yīng)該說既有積累也有經(jīng)驗還有人才，確切研發(fā)汽車OS的時間也已超過4年。從車機(jī)切入，向智能座艙推進(jìn)，目前已經(jīng)演進(jìn)到第三階段整車智能操作系統(tǒng)，遇到的巨大挑戰(zhàn)之一就是軟硬件的適配問題。
不僅僅是斑馬智行，大眾汽車集團(tuán)以及各家汽車廠商的OS研發(fā)都遭遇了類似問題。
OS企業(yè)與芯片企業(yè)深度捆綁
2022年10月13日，大眾汽車集團(tuán)宣布投資24億歐元與自動駕駛芯片企業(yè)地平線建立合資公司，這樁交易備受業(yè)界關(guān)注。其決定合作速度之快、投資金額之大，都創(chuàng)下了大眾這幾年之最，今年上半年這樁交易即將完成。對于這次交易，大眾有幾個核心訴求：全棧式自動駕駛解決方案、智能汽車操作系統(tǒng)、中國市場。
就在大眾汽車與地平線宣布達(dá)成合作的兩個星期之后，斑馬智行也宣布與地平線、芯馳科技分別聯(lián)合發(fā)布智能駕駛、智能座艙生態(tài)化平臺。同時，AliOS Drive自動駕駛操作系統(tǒng)將率先運行在地平線征程5芯片上，實現(xiàn)BSP(board support package板級支持包)層打通，可以更好地支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好地運行于硬件主板。
為什么想做汽車操作系統(tǒng)的大眾汽車、斑馬智行都紛紛與汽車芯片廠商深度捆綁？斑馬智行首席架構(gòu)師肖楓曾在一場關(guān)于汽車操作系統(tǒng)的對話中袒露了心結(jié)：“如果我們與芯片公司只靠公版模式的合作，是達(dá)不到‘芯魂合作’感覺的。事實上Windows和英特爾，并不是簡單地通過公版組合在一起，而是雙方進(jìn)行深度定制，產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)的?！?/p>
為什么虛擬機(jī)監(jiān)視器的研發(fā)一定要與芯片深度協(xié)同？卓睿透露了其中的玄機(jī)：因為Hypervisor虛擬機(jī)監(jiān)視器比OS更底層，OS是跑在虛擬機(jī)監(jiān)視器之上的，而虛擬化與芯片本身的能力是強(qiáng)相關(guān)的，比如NVIDIA目前沒有采用QNX的虛擬化機(jī)制，因為GPU是NVIDIA自己的IP。芯片公司一般不會使用第三方公司為其IP做虛擬化，否則運行效率會打折扣。
基于此，我們就能很好地理解，目前能自研汽車操作系統(tǒng)的企業(yè)，要么是自己具備芯片設(shè)計能力，比如華為、特斯拉、Waymo；要么紛紛與汽車芯片廠商深度聯(lián)手。
要想成就汽車操作系統(tǒng)，必須有芯片的強(qiáng)力支撐，但眼下智能汽車芯片尚處于“野蠻生長”階段，究竟哪種、哪家芯片能夠成為主流尚未定論。有一種觀點認(rèn)為，目前業(yè)界之所以未能有一統(tǒng)江湖的智能汽車OS出現(xiàn)，是因為在汽車芯片領(lǐng)域尚未出現(xiàn)類似PC時代的x86平臺，以及手機(jī)時代的ARM平臺，因為智能汽車芯片主流平臺尚未出現(xiàn)。
“未必會有智能汽車芯片江湖的統(tǒng)一，未來的操作系統(tǒng)不一定與特定芯片架構(gòu)平臺綁定?！甭刮牧琳J(rèn)為，未來汽車芯片架構(gòu)未必只有一種，ARM、RISC-V、x86都有機(jī)會，特別是當(dāng)芯片性能足夠強(qiáng)大的時候，如果操作系統(tǒng)能夠做好，上層的用戶和應(yīng)用開發(fā)者并不會感受到底層架構(gòu)的差異。
卓睿認(rèn)為，未來的汽車芯片平臺未必會形成PC時代的x86 + Windows模式，各種芯片架構(gòu)有可能是并存，因為定制化的時代就不一定會有標(biāo)準(zhǔn)化的平臺出來。為什么智能汽車是定制化的時代？因為每家車企的車是不一樣的，同一家車企生產(chǎn)的車也是不一樣的，傳感器、模組、結(jié)構(gòu)等不一定相同，它要適配的場景都是不一樣的，這是一個嵌入式的市場，很難有標(biāo)準(zhǔn)化的東西出來。
卓睿進(jìn)一步表示：“所以不會有大一統(tǒng)的廣義汽車OS出來。因為針對不同芯片平臺的SDK不一樣，就像針對NVIDIA或高通的芯片，其SDK不同，中間件就不同。如果沒有統(tǒng)一的芯片平臺，就沒有一統(tǒng)的OS出來。這就意味著芯片與OS的聯(lián)盟將會是眾多的、紛紜的，大家都會去找各自合得來的，未來有機(jī)會把市場規(guī)模做得更大的盟友?！?/p>
這幾年，智能汽車芯片是業(yè)界的焦點。但兩三年后，焦點會轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)。九章智駕創(chuàng)始人蘇清濤的觀點是，自動駕駛產(chǎn)業(yè)對操作系統(tǒng)的關(guān)注會比芯片晚兩三年，傳統(tǒng)ECU承擔(dān)的功能有限，運行相對簡易，如傳感器處理只涉及簡單的、分辨率較低的點云或數(shù)字圖像等，往往只需要調(diào)度某一單一任務(wù)，因而并不需要高性能的OS來實現(xiàn)資源的調(diào)度和分配。在自動駕駛行業(yè)發(fā)展的早期，是芯片廠商帶著操作系統(tǒng)“飛”；但隨著產(chǎn)業(yè)逐步進(jìn)入成熟期，操作系統(tǒng)的話語權(quán)會越來越大。當(dāng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度成熟，開發(fā)者高度集中的時候，操作系統(tǒng)的市場集中度會非常高。
智能汽車操作系統(tǒng)的第二大難題是開發(fā)生態(tài)缺乏。鹿文亮認(rèn)為可以采用這樣的思路進(jìn)行破解：首先，選定一個有潛力的底層芯片結(jié)構(gòu)，然后要在這個領(lǐng)域加大投入，快速提升產(chǎn)品出貨量，自研一批高品質(zhì)應(yīng)用，以此來吸引更多的用戶。在用戶基礎(chǔ)不斷增加的同時，吸引更多的開發(fā)者。總結(jié)起來就是前期要看準(zhǔn)，后期投入大、動作快。每一個環(huán)節(jié)都有不確定性，且投入較大，企業(yè)一方面可以通過將車載系統(tǒng)與手機(jī)、平板、智能家居等操作系統(tǒng)打通來吸引用戶，另一方面也可以通過與其他車企橫向合作來擴(kuò)大規(guī)模、降低開發(fā)成本。
開源與開放是破局方案？
雖然廣義的汽車操作系統(tǒng)不會一統(tǒng)天下，但是狹義的汽車操作系統(tǒng)內(nèi)核卻有著自己的理想。因為原有的基礎(chǔ)汽車OS面臨升級，原來被QNX（黑莓）、VxWorks(風(fēng)河)等牢牢把持的汽車OS市場格局有機(jī)會重構(gòu)，所以包括阿里、華為等許多企業(yè)都希望入局。
據(jù)肖楓透露，阿里斑馬智行自研的微內(nèi)核操作系統(tǒng)，目前已經(jīng)通過了ASIL-D認(rèn)證（業(yè)界最高等級的功能安全認(rèn)證），其研發(fā)的虛擬機(jī)，也已經(jīng)通過了虛擬機(jī)的ASIL-D的認(rèn)證。到現(xiàn)在為止，斑馬基本上從流程到產(chǎn)品，從微內(nèi)核到虛擬機(jī)，都已經(jīng)達(dá)到了ASIL-D的最高認(rèn)證。
鴻蒙OS是華為2019年開發(fā)者大會上推出的面向全場景的分布式操作系統(tǒng)，可適配包括車機(jī)、手機(jī)、智能穿戴等多種終端設(shè)備，目前鴻蒙OS包含Linux內(nèi)核、鴻蒙微內(nèi)核及LiteOS的混合內(nèi)核設(shè)計。安全性方面，華為自動駕駛OS內(nèi)核已獲功能安全認(rèn)證ASIL-D。第二年，華為將鴻蒙OS開源，交給開放原子基金會運營，希望鴻蒙有更大的未來。
中國開源軟件推進(jìn)聯(lián)盟副秘書長宋可為認(rèn)為，無論是QNX還是SEL4作為微內(nèi)核系統(tǒng)，代碼都比Linux小幾個數(shù)量級，可以重構(gòu)。因此，將現(xiàn)階段目標(biāo)定位替代QNX，開發(fā)一個開源的可替代方案是可行的，而且也是未來趨勢。
但目前看，汽車操作系統(tǒng)的打造，尤其是在中國市場，狀態(tài)是小而散?！皣鴥?nèi)汽車OS，一盤散沙的‘無序’繁榮局面，可以類比15年前的智能終端操作系統(tǒng)啟蒙期?！彼慰蔀檎f。
公開信息顯示，在中國從事開源汽車操作系統(tǒng)研發(fā)的汽車超過300家。2022年9月8日中國開源軟件推進(jìn)聯(lián)盟發(fā)起一項操作系統(tǒng)統(tǒng)計，目前在中國市場同時有28款汽車操作系統(tǒng)。宋可為說：“這么多ROM類操作系統(tǒng)不僅分散了業(yè)界的操作系統(tǒng)人才，也無助于解決我國汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈安全和數(shù)據(jù)安全問題。我們需要有基礎(chǔ)操作系統(tǒng)的中國方案，要盡快填補(bǔ)這個空白，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須建立在自力更生的基礎(chǔ)上，并堅持開源開放、協(xié)同創(chuàng)新?！?/p>
目前，國內(nèi)汽車操作系統(tǒng)廠商正在尋求突圍的“更完美的計劃”，繼華為將鴻蒙開源，阿里斑馬宣布開放之后，最近又有一些技術(shù)陣營加入“開源探路征程”。目前中國做汽車操作系統(tǒng)的幾個技術(shù)路線，包括普華基礎(chǔ)軟件、國科礎(chǔ)石、國汽智聯(lián)都已相繼開源。
2月18日，中國汽車工業(yè)協(xié)會軟件分會發(fā)布中國車用操作系統(tǒng)開源計劃，目前開源伙伴單位包括了普華基礎(chǔ)軟件、一汽、東風(fēng)、長安、中汽創(chuàng)智、中電科32所、西部智聯(lián)、地平線、芯馳、先進(jìn)操作系統(tǒng)創(chuàng)新中心、電子科技大學(xué)等單位。預(yù)計其首個車用操作系統(tǒng)原創(chuàng)微內(nèi)核開源版本將在2023年5月正式發(fā)布。
3月16日，在重慶科學(xué)城的一個小會議室里，聚集了30多位來自全國的各技術(shù)路線的汽車操作系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊帶頭人，包括清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、國汽智聯(lián)、國科礎(chǔ)石等，這些人是來參加由重慶高新開發(fā)建設(shè)投資集團(tuán)和西部智聯(lián)主辦的 “2023下一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)研討會”。在會上，專家們發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)汽車操作系統(tǒng)開源開放、協(xié)同發(fā)展的倡議》，號召中國從事汽車操作系統(tǒng)研發(fā)的各個技術(shù)陣營，通過開源開放、通力協(xié)作，共同構(gòu)建汽車操作系統(tǒng)新生態(tài)，有效降低相關(guān)技術(shù)供應(yīng)鏈的潛在風(fēng)險。
中國汽車工業(yè)協(xié)會軟件分會秘書長尤強(qiáng)表示：“國產(chǎn)車用操作系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)是一項長期而艱巨的任務(wù)，必須將目前有限的資源盡快匯聚在一起，在此基礎(chǔ)上推出中國汽車操作系統(tǒng)的開源方案。一旦歐美的中央集成電子電氣架構(gòu)成熟，我們這一代人就會錯過這個窗口，錯過中國汽車產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)的歷史機(jī)遇。”
目前，中國正在加速推動汽車OS開源發(fā)展?！捌鋵嶉_源并不簡單。選擇開放許可協(xié)議，源碼開放，提供自由下載，這僅僅是個開端。后續(xù)的開源合規(guī)、社區(qū)運營、商業(yè)模式設(shè)定、商業(yè)生態(tài)建立等等，這一切均需要專業(yè)人士參與策劃和治理?！彼慰蔀橥瑫r分析了安卓操作系統(tǒng)的開源戰(zhàn)略，建議大產(chǎn)業(yè)界要從商業(yè)生態(tài)、技術(shù)生態(tài)、開源合規(guī)等多個維度來審視未來中國的開源汽車操作系統(tǒng)，包括如何消除許可證沖突，做好代碼審校和重構(gòu)，在商業(yè)模式設(shè)定之后如何維系商業(yè)生態(tài)和開源生態(tài)（技術(shù)生態(tài)）的平衡等。
專家認(rèn)為，谷歌憑借開源合規(guī)、第三方商業(yè)組件替換（HAL）、開放協(xié)議梳理、開源組件替換、商業(yè)模式設(shè)計、系統(tǒng)分離（商業(yè)授權(quán)、開放授權(quán)）、商業(yè)聯(lián)盟、捆綁條款、商業(yè)生態(tài)等一系列組合拳，成功地戰(zhàn)勝了大部分競爭對手，把握智能手機(jī)升級換代的窗口，圍剿了除蘋果之外幾乎所有的手機(jī)廠商，其商業(yè)與開源思路值得深度研究。
作者丨特約撰稿 李佳師
編輯丨陳炳欣
美編丨馬利亞
監(jiān)制丨趙晨
