中国汽车行业，等一个「Windows」出现

1月10日,Windows 7宣布正式退出历史舞台,结束付费外延扩展支持,此后不会再有更新。一代经典就此落幕。

Win7虽不复再,Windows操作系统的生命力却越来越强:个人用户数以数十亿计;Linux作为一个开源的操作系统,将“人人皆可开发”变为可能..…

操作系统跳脱于计算机,已经具象化地融入每个空间、每块屏幕、每个端口,像一把钥匙,转动了现代化生活的齿轮。人们在用户端下达指令,机器即可开始运作,释放出前所未有的生产力和创造力。

另一边,新能源汽车这个自带“智能属性”的行业,汽车交互生态日益完善,有效验证了人们关于未来汽车和“第三空间”的远大设想。

中国汽车工业协会最新数据显示,2022年1至12月,新能源汽车产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比均增长90%以上,抓住世界汽车产业电动化转型这一历史机遇,中国汽车产业链已搭载新能源电动汽车这趟“顺风车”走向全球;传统燃油车也行至分岔路口,或原地停留,或拥抱智能化风口。

中国汽车业能够赢得强势崛起的宝贵机遇,中国本土汽车软件产业功不可没。在这个全新世界里,软件能够重构硬件,“软件定义汽车”。但,“软件”本身应该如何定义?由谁定义?汽车操作系统界的“Windows”,又要多久才能出现?

从狭义到广义,汽车操作系统赶大潮

从1886年第一辆汽车面世开始,汽车以内燃机为核心的造车逻辑,延续百年。动力转向系统、空调、电动车窗、数字仪表盘纷纷出现,诞生了QNX、Linux、Android这几位底层操作系统的核心玩家。

直到20世纪80年代以后,更多数字化的功能硬件——例如GPS导航,开始出现在高端选配列表里,汽车操作软件应运而生。汽车电子电气架构由分布式向跨域集中式、中央集中式发展,汽车软件也从嵌入式软件开发逐步转向全栈式软件开发。

一辆车内,车载操作系统、车控操作系统、自动驾驶操作系统,即时操作系统、分时操作系统等并线运营,根据不同需求及事件,作出相关反应。由于涉及的操作系统多且复杂,如何捋顺彼此间的“逻辑”,就显得尤为重要。

目前,汽车操作系统最主要的变化集中在三个领域:一是智能座舱,二是传统的零部件,三是中央域控和自动驾驶域控。前两个领域虽然出现了开发难度加大等痛点,但依然有现成的框架和开发方法可供采用。

然而,随着智能化驱动新E/E架构向域控制器升级,采用SOA架构思想的域控制器逐步量产落地,中央域控和自动驾驶域控面临的挑战,势必会诞生一个新的广义汽车操作系统——以中央计算单元和自动驾驶域控为核心、具有一定分布式特征的操作系统,“一个大脑管全身”。

所谓广义操作系统,是指相对于狭义的微内核操作系统(如Linux)而言的、除了内核外还针对开发者提供开发框架以及配套工具链的开发平台,主要面向广大应用的开发者,最具代表性的是Android、Windows。

在这样一个广义的操作系统下,开发者不受限于单个底层操作系统内核,汽车应用层面更开放和丰富。广义操作系统为上层软件、人机交互、数据连接等提供接口和运行环境,操作系统作为硬件和软件的接口起到承上启下的关键作用。

图/广义、狭义操作系统示意图

工信部原部长苗圩曾在某智能汽车大会上,提及关于汽车行业发展的忧虑:“在车用操作系统发展趋势方面,‘缺芯’已被重视,但‘少魂’易被忽视。”言下之意,操作系统是比芯片更加迫切和致命的“灵魂”问题。

迫切点在于,智能化汽车发展趋势朝着“更大众”“更智慧”的方向迈进,但如何人性化地实现人机交互、满足多元化场景需求,目前行业还缺少本土化的操作系统解决方案。

例如自动驾驶操作系统、整车控制操作系统和人车交互操作系统开发非常复杂、工作量极大,但整车企业同时面对加快产品开发节奏、遵循汽车本身的安全性、可靠性等要求,原有的开发架构和方法难以实现更好地支撑。

致命点在于,如果没有中国自主可控的汽车操作系统出现,中国在新能源汽车时代依然会被别人“牵着鼻子走”。

这并不是危言耸听。就目前的情况来看,由于QNX、Android等“一家独大”的底层操作系统与芯片的产业生态的“深度绑定”,开发者拥趸环绕四周,而新出现的底层产品得不到上层芯片、下层应用的生态支持,很难获得进入市场的机会。比如中兴通讯的微内核操作系统、东土科技的控制系操作系统Intewell等。

中国能否诞生自己的车用“Windows”?或将成为国产汽车品牌能否入弯超车的决胜因子。

在中国,重构汽车“内核”

当这样的机遇来临,不免令人想到那些抓住「Nowornever」机会、大获成功的一众前辈:

Unix解决了在处理器上开发可以同时运行的应用的问题,奠定了后来包括Linux、以及苹果的Mac OS在内的一系列操作系统的基础;

Win32编程接口(API)解决了在个人电脑上,图形化编程的问题,从而奠定了Windows在PC领域的霸主地位;

Android作为Linux应用最广泛的发行版,使得手机上的应用开发难度大幅度降低,成就了Android在手机领域的统治地位……

不难发现,操作系统的竞争无论有多激烈,最终胜者都会集中在一到两个巨头上——这是市场降低开发成本的“物竞天择”,也在无意间缔造了“强者恒强”“赢者通吃”的局面,如今,智能化汽车操作系统也走到了这样千军万马过独木桥的时刻。

中国汽车企业也用行动给出问题的答案:国产的汽车操作系统,不是没有可能。

在上一个十年,中国抓住了移动互联网风口,切入海量的用户端应用开发,新能源车技术改变了电气架构并且走到了世界前沿,中国市场消费者对新兴科技抱有好奇心和足够高的接纳度,这是中国既有的优势。

可需要解决的问题远不止于此。要构建汽车操作系统,需要硬件(芯片等)、底层系统(标准基础软件及OS)、中间层、应用开发层共同配合,这其中涉及的大量工作,不是一家车企或者系统OS厂商集中发力就能做到的。

出于实用和未来战略布局考虑,系统OS厂商如华为鸿蒙退而求其次,从自己应用端、手机端的开发能力出发,呼朋引伴进入汽车行业,通过C端影响力打造行业号召力。不过这一类厂商大多偏向互联网应用端,没有深入到车内开发、汽车操作系统开发的更深层次。

图/硬件与应用层之间的软件服务,以东软睿驰NeuSARSF为例

相比互联网品牌造车的“只见其声未见其形”,吉利消费端智能化路线已经有了跑通的迹象——创立亿咖通、收购魅族,一边发力自动驾驶系统,一边瞄准手机+车机系统打造智能座舱。

中国底层系统产品虽然不及前者“高调”,但也在不断努力,诞生出多个优秀Tier1、Tier2供应商和嵌入件软件开发商,如东软睿驰、普华基础软件等。

数十年服务于老牌巨头整车厂的经验沉淀,为它们打造了“老牌”的title,毋庸置疑。但在智能网联时代,车企开始使用域控制器,面向中央计算、引入云端资源提供更多的场景化服务时,软件的开发和商业模式已经产生了非常大的变化。

另一边,华为、大疆等伴随着自动驾驶、智能座舱技术成长而起的技术供应商“空降”汽车供应链,不光带来硬件产品,也带来技术服务。

时移世易,Tier1们的优势难再保持惯性。

抛开行业浮动,回归本质,汽车操作系统的使命始终是为了应用开发创造合适的环境,未曾改变。而获得市场成功的操作系统,始终离不开规模庞大的应用开发群体,从而生长出助于自己的生态帝国。

窗口期的桎梏

东软睿驰总经理曹斌曾在接受媒体采访时表示,中国汽车操作系统发展需要“发展广义、带动狭义”。

参考形成AUTOSAR一般的汽车开放式架构,在应用层发展广义操作系统,带动狭义操作系统,不失为一种渐进式的解法。但在决策执行层面,还存在很着多障碍。

首先,在“软件定义汽车”新阶段,原有开发应用框架已难以支撑域控制器发展。

在域控制器架构下,自动驾驶软件的开发、整车控制和管理软件开发,以及实现人与车全面互动的人车交互系统的开发。这些软件规模之庞大,体系之复杂前所未有。但软件团队组织所熟知的、能够使用的开发方法还停留在老旧的架构上,导致整车新应用的开发困难重重。

其次,“新旧并存”的开发模式亟待变革。

由于车辆开发本身的复杂性以及深厚的历史积淀,大量既有的方法和工具仍然需要继承,比如动力和底盘等关键部件的开发。这使得新方法的引入既需要解决新问题,又要兼顾老方法。这也就意味着,汽车将会在很长一段时间内“新旧并存”,整车厂、芯片厂等一系列上下游厂家都会在转型之际慎之又慎。

再次,底层系统仍在等新“王者”。

QNX背靠黑莓,Linux吸引大量开发者完善数十年才达到今日的市场占有率,中国想要绕过强势的西方系统厂商开发本土化的“汽车软件操作系统+基础软件+硬件”的组合,即使有着能力沉淀的优势,面对更大的机遇窗口,存在更大的潜在市场,但依然困难重重。因此在很长一段时间内,国内汽车操作系统都将是多系统并存,同时寻求开发新底层系统的局面。

鲤鱼跃龙门,划船争上游。面对着巨大的市场不确定性,全球范围内的汽车操作系统竞争激烈。汽车智能化趋势下,这场竞赛对中国参赛者来说相对有利,但机会易逝。

硬件上,目前汽车“缺芯”问题已经得到了市场的一定重视,但软硬件之间的结合并不顺畅。

“最大的挑战是,国外的芯片很难从第一步先开始支撑我们国内的生态,一些经常被采用的汽车操作系统对国产芯片的支持度也不高。”汽车操作系统业内专家对36氪表示。

因此,构建自主操作系统生态的重要性和紧迫性,可见一斑。

中国汽车行业还需要一个从整车视角出发、提供应用框架的广义操作系统,不仅能够为应用提供强健的底层支持,而且具有未来发展成为繁荣生态的可能性。在这个过程中,形成系统与应用的高度适配。

「承上启下」新法则

总结历史规律,可以看到一个新的操作系统的崛起,大都经历了这样一个历史进程:新的巨大产业课题出现——解决问题的新开发框架出现——大量基于该框架的应用涌现——生态力量推动新框架操作系统确立主导地位。

总结来看,就是开发应用框架必须做好“承上启下”的衔接工作:

向上能够提供标准、可复用、稳定的中间层框架,为应用迭代开发提供基础;

向下提供标准设备驱动模型,与硬件相互促进,形成“摩尔定律”。

回归眼前,目前汽车行业的操作系统无非两种发展模式,一种是类似特斯拉自研系统,走向“封闭”;一种则是出于应用考虑构建开发应用框架,将软硬件分离、最大程度上地解耦,从而解决系统之间“青黄不接”、承上启下的问题,这是行业内相对高效的方法之一。不仅现在能广泛用于大部分底层系统,未来也能用于新的底层系统。

面向软件定义汽车时代,东软睿驰是国内较早深耕汽车基础软件技术为核心,聚焦汽车操作系统、自动驾驶科技的公司,也是在构建本土化操作系统的过程中,践行“承上启下”发展模式的典型代表。2020年,东软睿驰与中国汽车工业协会共同策划并发起成立了中国汽车基础软件生态委员会(AUTOSEMO),担任首届轮值主席单位,牵头推进的ASF技术规范,构建了中间层软件应用架构,使得车企能够实现软硬件适当解耦,为应用开发提供相对稳定的接口,从而实现基于操作系统的软件应用更快更好地发展。

东软睿驰近期发布的NeuSAR4.0,将开发视图从域控制器层面向整车层面迁移,解决多核异构域控制器的软件部署难题,能够基于应用开发框架衍生大量应用软件,打造自主可控的操作系统,从而构建强大的汽车生态。

“我们会努力将非AUTOSAR部分做得更加丰富,携手产业链上下游企业并进,进一步与国内、国际的芯片企业加强联系,提升对硬件产品的支撑度,与国内微内核企业协同创新。”东软睿驰总经理曹斌对36氪表示。

图源/东软睿驰

目前,东软睿驰NeuSAR能够适配Linux、QNX、中兴通讯等微内核操作系统,NXP、TI、NVDIA、芯驰、地平线等主流芯片,合作项目已在长安、广汽等主流车企的量产车型项目中得到应用。此外,普华基础软件、华为、阿里巴巴、国汽智控也有自研内核、基于或兼容AUTOSAR的基础软件产品面世。

图源/盖世汽车

随着本土基础软件不断发展壮大,尽管在技术路线的选择上,行业内还存在多线并存、共同探索的状态,但汽车操作系统的未来方向,一定是国产操作系统和芯片的组合方案,并且能够良好适配新应用框架——这将成为不变的共识和指导思想。

可预见的未来

汽车操作系统正在加速向跨域集中式、中央集中式发展,新的汽车软件+硬件生态深度耦合更是确定性的未来趋势。放眼未来大胆预测,新能源车时代占据全球统治地位的汽车操作系统,应来自中国。

就像刚刚出世的Windows、Linux,在第一行代码时,并不知道有什么等待着他们。当智能化浪潮惯性翻涌之时,水下,操作系统延伸出了更长、更深的脉络,这片虚拟空间中触达的范围和深度,都在以前所未有的速度扩张。

到那时,中国汽车智能化共识推向全球,中国汽车操作系统打造自己的技术壁垒、生态闭环,将不再是一个遥不可及的梦想。