实现软件定义汽车愿景的四大支柱 汽车行业加快软件定义汽车开发的实用方法

Arm 汽车事业部全球市场开发副总裁 Dennis Laudick
 
在技术浪潮席卷之下，整个汽车行业进入了颠覆且充满机遇的“最好”时代！整体行业也正经历有史以来最大的一次变革。例如，汽车传动系统的电动化发展，驾驶辅助系统的异军突起，以及车主对汽车各功能和应用彻底革新的期待，可以说整个行业正在发生翻天覆地的变化。
 
从技术专家的角度来看，一切变化归结于软件及其支持技术的快速崛起。由此催生出一个行业新术语：软件定义汽车 (software-defined vehicle , SDV)。尽管在有关软件定义汽车何时成为行业“标准”以及如何具体实现方面存在很多争论，但行业几乎一致认可它将成为汽车行业未来发展大方向。在实现软件定义汽车这一愿景之前，整个汽车行业首先需要就当前面临的挑战做出不同的思考。
 
复杂的计算和行业协作
首先，我们需要考虑软件定义汽车将带来的技术复杂性。时间倒回 75 年前的 1948 年，那时一辆普通汽车内部大概包含 50 根电线、40 多米长的电缆，且没有任何半导体或软件。时至今日，一辆高端汽车内部可能包含 3,000 多根电线以及三至五公里长的电缆。最重要的是，如今一辆高端汽车所需代码已多达一亿多行，相当于比许多现代化飞机甚至整个社交媒体网站的软件还要多！预计未来汽车所需的软件量会是现在的四到五倍，以及更强大的处理能力。因此许多人将未来的汽车称为“车轮上的数据中心”。为此，汽车制造商不得不重新思考汽车的电子电气架构。
 
有趣的是，汽车行业在技术上的革新之路与其他领域内经历过的技术变革几乎相似。以电话为例，它从一种大体上只用于通话的机械固定电话设备，发展为九十年代第一批以电子和硬件为中心的手机，用户可以在手机上发短信、玩简单的游戏，随后又演变为今天的“软件定义”智能手机，已经可以为我们的数字化生活提供所需的一切功能：通话、信息传递、游戏、视频流、社交媒体、银行服务和网络浏览。此外，手表及其他许多行业也经历了同样的演变。如此看来，汽车作为我们日常生活中的某种终端设备也将依照自然演变规律迈入软件定义汽车的时代。正如 2011 年的预测，软件正在“改变整个世界”，革新的浪潮终于流向了汽车行业。

未来汽车内部

 
我们所面临的第二个挑战来自行业自身特点属性。汽车行业拥有众多实力强大的公司，由于彼此间的激烈竞争产生了很多问题并遗留至今且阻碍整个行业的发展。因为软件定义汽车涉及到的技术极其广泛，没有任何一家公司能够绕开生态合作的模式而走独立发展的路线。因此，行业想要实现软件定义汽车的规模化发展，企业想要在软件定义汽车下实现蓬勃发展，就需要围绕一些关键原则和标准展开行业合作，继而使公司创造更多价值。
 
软件定义汽车的愿景

目前，我们确实在规模化的问题上面临挑战，但 Arm 仍然相信软件定义汽车最终将给我们带来意想不到的发展成果，让一切努力变得值得。它能够让当前的汽车从一个基本静态、略带功能的设备转变为数字化生活中安全、有趣且不断发展的重要载体，而非单纯意义上的交通工具。此外，软件定义汽车还将为未来汽车发展奠定基础，使其：
 

更具可持续性和环境效率。

提供先进的驾驶辅助和自动驾驶功能，挽救更多生命。

为乘客带来更加放松和愉悦驾乘体验的载体。

具备更多功能，使旅途更轻松、更高效。

在整个生命周期内不断开发全新功能。

为整个汽车行业打造一个平台，可提供诸多超乎想象的服务和功能 (正如智能手机应用商店刚推出时与现在可提供的爆炸式移动应用服务形成了鲜明对比)。

 
在汽车供应链领域知名行业活动 CAR IT Symposium 的演讲中，我概述了使软件定义汽车成为现实的四大关键支柱。它们是汽车和科技行业当下可以立即采取的切实可行的方法，并帮助我们应对前述的挑战，加快实现软件定义汽车这一愿景。此外，四大支柱以普遍而关键的功能安全和信息安全为基础，并强调汽车软件实时性的重要性。
 
1.行业协作
如前所述，汽车行业正经历着翻天覆地的变化。传统汽车的单体结构设计、软硬件串行开发、纯手工硬件制造及软件技术已无法满足我们的需求。因此，我们需要全新的开发及设计方法。然而，想要打造的新技术栈和开发环境所需的规模是巨大的，没有任何一家公司能够独立完成。更糟糕的是，如果各家企业试图以各种不同的方式解决这个问题，实际上不仅会造成复杂性升级、成本增加，还会阻碍行业发展。因此，整个行业需要通力合作，才能共同实现软件定义汽车的未来。
 
作为行业一家中立的技术提供商，Arm 在协助实现这一目标方面处于独特地位，这就是我们创建 SOAFEE (一个面向嵌入式边缘的可扩展开放架构) 特别兴趣小组的原因。SOAFEE 将传统汽车行业与新兴软件开发社区相融合，共享专业知识、技术和产品，携手定义软件定义汽车的未来。SOAFEE 已拥有来自整个汽车供应链的 50 多位成员，其中包括芯片供应商、软件提供商、系统集成商、云服务提供商、汽车制造商以及一级供应商，而且成员数量还在不断增加。
 
2.标准
对企业和消费者来说，软件定义汽车真正的价值体现在应用和服务上，它们将使汽车在整个生命周期内提供更多价值，更优化的全新功能，并与消费者建立终身联系。当然，这种价值是软件定义汽车技术栈中的最上层关系。要想让企业更加专注于这些高价值的应用和服务，而不仅仅局限在有限差异的基础设施和框架中，我们就需要建立起一套可扩展、可供移植并鼓励复用的标准基础。不同的基础和方法意味着更高的复杂性，但标准化的平台和方法可以帮助企业在构建软件定义汽车中节省时间和成本，同时确保企业能够在此基础上创造真正的差异化价值。
 
由此 SOAFEE 顺应而生。SOAFEE 旨在实现行业标准化和加速基础计算标准和框架，从而实现软件定义汽车的可扩展性和可实现性。目前已经有各种基于 SOAFEE 的“蓝图”正在加紧制定中，例如软件定义汽车中重点被关注的车载信息娱乐系统 (In-Vehicle Information, IVI) 的应用实践。
 
此外，作为软件定义汽车技术栈的基础，Arm 能够提供一系列核心计算处理单元和底层软件。我们拥有 Cortex-A、Cortex-M、Cortex-R CPU、Mali GPU 和 ISP，均可被集成到各计算解决方案中。对于底层软件，我们的标准采纳了行业公认的方法，如 SystemReady 和 PSA 认证。
 
3.现代化方法论
如前所述，软件定义汽车的实现需要巨大的技术规模支撑。此外，消费者的期望显然也正朝着更多功能和服务的方向发展。这就需要能够实现大规模扩展的软件架构方法，以及能够在可变硬件环境中进行高效、重复、可持续开发、验证与部署的开发方法。
 
传统的开发方法根本无法实现这一目标。值得高兴的是，其他行业几十年来一直都在努力解决这些问题，而现在我们可以利用他们得出的有效实践和方法论来满足汽车行业的需求。这是一次重大的变革，也是 SOAFEE 项目建立的初衷。

汽车仿真

 
4. 汽车仿真
一旦达成上述三个支柱，最后主要的障碍就是如何使大量开发人员并行构建大量持续开发的软件，但同时仍能达到汽车行业固有的验证质量和可靠性要求。要想实现这一点，那些依赖于物理硬件的传统方法便派不上用场了。为了解决这个问题，我们必须从控制单元到整个车辆及外部环境，在各个层面上对汽车硬件进行仿真。这需要先进的仿真方法。尽管这些方法在当下已经存在，但它们对汽车行业来说仍是全新领域，需要在更大范围内得到接受和采用。
 
四大支柱的重要性

四大支柱对于实现软件定义汽车至关重要。我深信汽车行业最终会得出这样的结论：没有任何其他长期且可行的替代方案。然而，如果我们现在不重视四大支柱——如果我们试图独立解决软件定义汽车中遇到的各种挑战，针对同一难题各家采取不同的解决方法，如果我们坚持难以扩展或无法实现大规模并行开发的软件方法，那么我们通往软件定义汽车之旅将会更加漫长。尽管这段旅程最终会走向终点，但会浪费大量的时间、精力和金钱，不仅损害了行业，也牺牲了消费者本应享有的舒适和安全体验。
 
幸运的是，我们已经有足够的资源来实现软件定义汽车的梦想。我们正在通过 SOAFEE 展开行业协作，Arm 也将继续努力为行业提供各种基于行业通用标准的计算和处理器技术。这些通用平台将使汽车制造商能够创建规模化和高价值的软件定义汽车，通过行业赋能为整车带来高价值应用和服务支持。在现有基础上，我们有能力实现未来软件定义汽车的愿景，积极推动汽车行业转型，并为广大消费者带来更安全、有价值的驾乘体验。