本文來(lái)自微信公眾號(hào)“中國(guó)電子報(bào)”，作者/李佳師。
倫納德·伯恩斯坦有一句名言：“偉大的成就有兩個(gè)必要條件，一個(gè)計(jì)劃和不太夠的時(shí)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(guó)納斯達(dá)克證券交易所揭牌上市敲鐘演講的結(jié)語(yǔ)。
對(duì)于正經(jīng)歷顛覆性變革的汽車產(chǎn)業(yè)，需要“一個(gè)更好計(jì)劃”和“更多時(shí)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(gè)艱難的決定，放棄完全自研汽車操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱汽車OS）。張春暉在2022年11月4日公布了這個(gè)決定：“之前我們都是自己做，現(xiàn)在會(huì)聯(lián)合行業(yè)伙伴做，要把很難的事情做得更好。”在張春暉做出決定的一個(gè)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(guò)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(guó)幾個(gè)汽車操作系統(tǒng)廠商，包括普華基礎(chǔ)軟件、國(guó)科礎(chǔ)石、國(guó)汽智聯(lián)等也都相繼開(kāi)源。隨著軟件定義汽車時(shí)代的到來(lái)，找到打造整車智能操作系統(tǒng)的“更完美計(jì)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(gè)最大的智能終端市場(chǎng)，目前，這個(gè)市場(chǎng)還沒(méi)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(chǎng)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的黑莓，還是在智能手機(jī)OS市場(chǎng)叱咤風(fēng)云的安卓、蘋果，在入局智能汽車OS市場(chǎng)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(shí)時(shí)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(dòng)的，而手機(jī)、PC、服務(wù)器是不動(dòng)的，手機(jī)的動(dòng)也是別人拿著它，到處走來(lái)走去。”悠跑科技副總裁蔡德暄認(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(guó)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(kāi)源基金會(huì)）、QNX（黑莓）、VxWorks(風(fēng)河)等操作系統(tǒng)內(nèi)核，其研發(fā)需長(zhǎng)期積累，發(fā)展到今天經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)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(duì)相關(guān)行業(yè)的服務(wù)。目前來(lái)看，汽車廠商研發(fā)的主要是廣義操作系統(tǒng)，因?yàn)橐孡inux、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(gè)層面。一是這個(gè)操作系統(tǒng)需要與時(shí)俱進(jìn)，隨著汽車架構(gòu)從域控制器向中央計(jì)算架構(gòu)演進(jìn)，域控制器集中化是必然趨勢(shì)。軟件方面，對(duì)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(gè)維度，即Hypervisor虛擬機(jī)監(jiān)視器，它最主要的兩個(gè)作用，是嚴(yán)格的資源的隔離，以及避免不同模塊錯(cuò)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(jì)算架構(gòu)演進(jìn)，對(duì)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(gè)域的不同要求。”卓睿說(shuō)。
中科院戰(zhàn)略咨詢?cè)寒a(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(gè)是對(duì)底層芯片的適配，另一個(gè)是上層軟件生態(tài)的建立。自動(dòng)駕駛等車輛控制功能需要低延時(shí)和高算力，這需要操作系統(tǒng)對(duì)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(shí)。上層則需要有龐大的用戶群體和軟件開(kāi)發(fā)者構(gòu)建軟件生態(tài)，用生態(tài)優(yōu)勢(shì)吸引更多的用戶和開(kāi)發(fā)者。解決上述問(wèn)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(gè)層面，一是底層的硬件和軟件計(jì)算平臺(tái)沒(méi)有走向統(tǒng)一，還沒(méi)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(méi)有形成，因?yàn)槟壳爸悄芷嚠a(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展早期，是否存在獨(dú)立于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的車載應(yīng)用生態(tài)，還沒(méi)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(dòng)駕駛域的實(shí)時(shí)安全操作系統(tǒng)+信息娛樂(lè)域的Android），不會(huì)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(diǎn)。阿里巴巴一直有操作系統(tǒng)的“夢(mèng)”，從研發(fā)智能手機(jī)OS、云OS再到如今的汽車OS，應(yīng)該說(shuō)既有積累也有經(jīng)驗(yàn)還有人才，確切研發(fā)汽車OS的時(shí)間也已超過(guò)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(wèn)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(wèn)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(dòng)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(duì)于這次交易，大眾有幾個(gè)核心訴求：全棧式自動(dòng)駕駛解決方案、智能汽車操作系統(tǒng)、中國(guó)市場(chǎng)。
就在大眾汽車與地平線宣布達(dá)成合作的兩個(gè)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(tái)。同時(shí)，AliOS Drive自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)將率先運(yùn)行在地平線征程5芯片上，實(shí)現(xiàn)BSP(board support package板級(jí)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(yùn)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(chǎng)關(guān)于汽車操作系統(tǒng)的對(duì)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(jué)的。事實(shí)上Windows和英特爾，并不是簡(jiǎn)單地通過(guò)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。”
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?yàn)镠ypervisor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(méi)有采用QNX的虛擬化機(jī)制，因?yàn)镚PU是NVIDIA自己的IP。芯片公司一般不會(huì)使用第三方公司為其IP做虛擬化，否則運(yùn)行效率會(huì)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(jì)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(zhǎng)”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(diǎn)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?yàn)樵谄囆酒I(lǐng)域尚未出現(xiàn)類似PC時(shí)代的x86平臺(tái)，以及手機(jī)時(shí)代的ARM平臺(tái)，因?yàn)橹悄芷囆酒髁髌脚_(tái)尚未出現(xiàn)。
“未必會(huì)有智能汽車芯片江湖的統(tǒng)一，未來(lái)的操作系統(tǒng)不一定與特定芯片架構(gòu)平臺(tái)綁定。”鹿文亮認(rèn)為，未來(lái)汽車芯片架構(gòu)未必只有一種，ARM、RISC-V、x86都有機(jī)會(huì)，特別是當(dāng)芯片性能足夠強(qiáng)大的時(shí)候，如果操作系統(tǒng)能夠做好，上層的用戶和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者并不會(huì)感受到底層架構(gòu)的差異。
卓睿認(rèn)為，未來(lái)的汽車芯片平臺(tái)未必會(huì)形成PC時(shí)代的x86+Windows模式，各種芯片架構(gòu)有可能是并存，因?yàn)槎ㄖ苹臅r(shí)代就不一定會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)出來(lái)。為什么智能汽車是定制化的時(shí)代？因?yàn)槊考臆嚻蟮能囀遣灰粯拥模患臆嚻笊a(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(chǎng)景都是不一樣的，這是一個(gè)嵌入式的市場(chǎng)，很難有標(biāo)準(zhǔn)化的東西出來(lái)。
卓睿進(jìn)一步表示：“所以不會(huì)有大一統(tǒng)的廣義汽車OS出來(lái)。因?yàn)獒槍?duì)不同芯片平臺(tái)的SDK不一樣，就像針對(duì)NVIDIA或高通的芯片，其SDK不同，中間件就不同。如果沒(méi)有統(tǒng)一的芯片平臺(tái)，就沒(méi)有一統(tǒng)的OS出來(lái)。這就意味著芯片與OS的聯(lián)盟將會(huì)是眾多的、紛紜的，大家都會(huì)去找各自合得來(lái)的，未來(lái)有機(jī)會(huì)把市場(chǎng)規(guī)模做得更大的盟友。”
這幾年，智能汽車芯片是業(yè)界的焦點(diǎn)。但兩三年后，焦點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)。九章智駕創(chuàng)始人蘇清濤的觀點(diǎn)是，自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)對(duì)操作系統(tǒng)的關(guān)注會(huì)比芯片晚兩三年，傳統(tǒng)ECU承擔(dān)的功能有限，運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)易，如傳感器處理只涉及簡(jiǎn)單的、分辨率較低的點(diǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)資源的調(diào)度和分配。在自動(dòng)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(yǔ)權(quán)會(huì)越來(lái)越大。當(dāng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度成熟，開(kāi)發(fā)者高度集中的時(shí)候，操作系統(tǒng)的市場(chǎng)集中度會(huì)非常高。
智能汽車操作系統(tǒng)的第二大難題是開(kāi)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(gè)有潛力的底層芯片結(jié)構(gòu)，然后要在這個(gè)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(lái)吸引更多的用戶。在用戶基礎(chǔ)不斷增加的同時(shí)，吸引更多的開(kāi)發(fā)者?？偨Y(jié)起來(lái)就是前期要看準(zhǔn)，后期投入大、動(dòng)作快。每一個(gè)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(guò)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(lái)吸引用戶，另一方面也可以通過(guò)與其他車企橫向合作來(lái)擴(kuò)大規(guī)模、降低開(kāi)發(fā)成本。
開(kāi)源與開(kāi)放是破局方案？
雖然廣義的汽車操作系統(tǒng)不會(huì)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?yàn)樵械幕A(chǔ)汽車OS面臨升級(jí)，原來(lái)被QNX（黑莓）、VxWorks(風(fēng)河)等牢牢把持的汽車OS市場(chǎng)格局有機(jī)會(huì)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(guò)了ASIL-D認(rèn)證（業(yè)界最高等級(jí)的功能安全認(rèn)證），其研發(fā)的虛擬機(jī)，也已經(jīng)通過(guò)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(kāi)發(fā)者大會(huì)上推出的面向全場(chǎng)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(jì)。安全性方面，華為自動(dòng)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(kāi)源，交給開(kāi)放原子基金會(huì)運(yùn)營(yíng)，希望鴻蒙有更大的未來(lái)。
中國(guó)開(kāi)源軟件推進(jìn)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)宋可為認(rèn)為，無(wú)論是QNX還是SEL4作為微內(nèi)核系統(tǒng)，代碼都比Linux小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以重構(gòu)。因此，將現(xiàn)階段目標(biāo)定位替代QNX，開(kāi)發(fā)一個(gè)開(kāi)源的可替代方案是可行的，而且也是未來(lái)趨勢(shì)。
但目前看，汽車操作系統(tǒng)的打造，尤其是在中國(guó)市場(chǎng)，狀態(tài)是小而散。“國(guó)內(nèi)汽車OS，一盤散沙的‘無(wú)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。”宋可為說(shuō)。
公開(kāi)信息顯示，在中國(guó)從事開(kāi)源汽車操作系統(tǒng)研發(fā)的汽車超過(guò)300家。2022年9月8日中國(guó)開(kāi)源軟件推進(jìn)聯(lián)盟發(fā)起一項(xiàng)操作系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，目前在中國(guó)市場(chǎng)同時(shí)有28款汽車操作系統(tǒng)。宋可為說(shuō)：“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(wú)助于解決我國(guó)汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈安全和數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。我們需要有基礎(chǔ)操作系統(tǒng)的中國(guó)方案，要盡快填補(bǔ)這個(gè)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(jiān)持開(kāi)源開(kāi)放、協(xié)同創(chuàng)新。”
目前，國(guó)內(nèi)汽車操作系統(tǒng)廠商正在尋求突圍的“更完美的計(jì)劃”，繼華為將鴻蒙開(kāi)源，阿里斑馬宣布開(kāi)放之后，最近又有一些技術(shù)陣營(yíng)加入“開(kāi)源探路征程”。目前中國(guó)做汽車操作系統(tǒng)的幾個(gè)技術(shù)路線，包括普華基礎(chǔ)軟件、國(guó)科礎(chǔ)石、國(guó)汽智聯(lián)都已相繼開(kāi)源。
2月18日，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)軟件分會(huì)發(fā)布中國(guó)車用操作系統(tǒng)開(kāi)源計(jì)劃，目前開(kāi)源伙伴單位包括了普華基礎(chǔ)軟件、一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)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(jì)其首個(gè)車用操作系統(tǒng)原創(chuàng)微內(nèi)核開(kāi)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(gè)小會(huì)議室里，聚集了30多位來(lái)自全國(guó)的各技術(shù)路線的汽車操作系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)帶頭人，包括清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、國(guó)汽智聯(lián)、國(guó)科礎(chǔ)石等，這些人是來(lái)參加由重慶高新開(kāi)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(huì)”。在會(huì)上，專家們發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)汽車操作系統(tǒng)開(kāi)源開(kāi)放、協(xié)同發(fā)展的倡議》，號(hào)召中國(guó)從事汽車操作系統(tǒng)研發(fā)的各個(gè)技術(shù)陣營(yíng)，通過(guò)開(kāi)源開(kāi)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(xiǎn)。
中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)軟件分會(huì)秘書長(zhǎng)尤強(qiáng)表示：“國(guó)產(chǎn)車用操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)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(guó)汽車操作系統(tǒng)的開(kāi)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(huì)錯(cuò)過(guò)這個(gè)窗口，錯(cuò)過(guò)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)的歷史機(jī)遇。”
目前，中國(guó)正在加速推動(dòng)汽車OS開(kāi)源發(fā)展。“其實(shí)開(kāi)源并不簡(jiǎn)單。選擇開(kāi)放許可協(xié)議，源碼開(kāi)放，提供自由下載，這僅僅是個(gè)開(kāi)端。后續(xù)的開(kāi)源合規(guī)、社區(qū)運(yùn)營(yíng)、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。”宋可為同時(shí)分析了安卓操作系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)源合規(guī)等多個(gè)維度來(lái)審視未來(lái)中國(guó)的開(kāi)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(kāi)源生態(tài)（技術(shù)生態(tài)）的平衡等。
專家認(rèn)為，谷歌憑借開(kāi)源合規(guī)、第三方商業(yè)組件替換（HAL）、開(kāi)放協(xié)議梳理、開(kāi)源組件替換、商業(yè)模式設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分離（商業(yè)授權(quán)、開(kāi)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，把握智能手機(jī)升級(jí)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(kāi)源思路值得深度研究。
