為什麼自動駕駛產業對作業系統的關注比晶片晚兩三年?

持續關注自動駕駛產業的朋友可能會發現一個很有意思的現象:作業系統的話題熱度遠不如晶片和鐳射雷達。甚至,產業界對作業系統的關注要比晶片等晚至少兩三年——晶片在2017年就已經是“出圈”的熱門話題了,而作業系統,直到2019年在圈內還顯得比較“冷門”。

為什麼會出現這一差異?

帶著這些問題,《九章智駕》在11月份採訪了華玉通軟聯合創始人兼研發副總裁畢曉鵬、國汽智控總經理兼CTO尚進、中科創達首席架構師汪昊偉、東軟睿馳業務線總監兼歐美全球銷售總經理茅海燕等諸多作業系統領域的專家。

對這個問題的答案,各位受訪者的共識如下:

這與智慧手機的發展歷程比較類似,大家首先是希望自己的產品在功能上跟競品有明顯差異,而硬體是實現新功能的基礎和保障(如傳統的晶片可以支援車輛控制,卻無法用於自動駕駛),因此,在自動駕駛的早期階段,晶片(主要是算力大小)等硬體便贏得了很高的關注度。相比之下,高效能的作業系統解決的不僅是“能不能”,更是“好不好”的問題,而早期的自動駕駛功能都比較簡單,一般還用不著高效能的作業系統。

L1-L2的自動駕駛,往往是在分散式EE架構下實現,每個功能演算法對應著一顆獨立的晶片,而這些功能演算法又比較簡單,自然用不著高效能的晶片,MCU(微控制器)就可以了。這些MCU上跑的是Autosar Classic Platform(簡稱Autosar CP)等RTOS。

Autosar CP相當於包括了核心+中介軟體在內的一套完整的作業系統,儘管功能等級較低、侷限性很多,但

似乎

已經“夠用”了。

簡單地說,傳統ECU承擔的功能有限,執行相對簡易,如感測器處理只涉及簡單的、解析度較低的點雲或數字影象等,往往只需要排程某一單一任務,因而並不需要高效能的OS來實現資源的排程和分配。

更關鍵的是,在這個階段,功能演算法跟MCU是高度耦合的,主機廠從供應商那裡買來的MCU,往往自帶了演算法,主機廠只需要做好整合工作就行了,無需自己寫演算法,因而,自然也沒有動力去關注作業系統。最大的“客戶”都不著急,那創業者和投資人的動力又從哪來呢?

相比之下,從L2+往上,功能演算法變得很複雜了,分散式EE架構已不能滿足需求,必須要基於集中式EE架構來做開發,而在集中式EE架構(域控制器、中央計算平臺)下,多種演算法跑在一顆類似於Xavier這樣的系統級晶片(SOC)上,大量的資訊需要收集到域控制器上,然後進行感知、計算、決策,資料的傳輸和融合,要比在分散式架構下複雜得多。在這種情況下,SOC晶片需要處理的資料量呈現指數級增長,並且其涉及的任務量也更多,很多工還是多執行緒同時排程,這就需要有一個足夠強大的實時作業系統才能更好地分配、排程運算和儲存資源。

此外,SOC和MCU儘管扮演的角色類似,但前者實現功能安全的難度要大得多(演算法的安全性、資料的實時性等)——MCU僅適用於需求清晰、對算力和時延要求都不高的簡單場景,相應地,跑在其上面的ROTS只需要提供一些排程機制、處理一些簡單邏輯就可以了;而智慧駕駛SOC需要應對的是複雜場景,系統的演算法複雜、功能豐富,有務動態部署,這時,Autosar CP已經無法滿足要求,高效能的作業系統逐漸成為開發者們的“剛需”。

更重要的原因是,無論是特斯拉、蔚小理,還是國內其他主機廠,或者Tier 1,大家的硬體框架基本上已經確定下來了,基於硬體能實現的功能也已經基本確定,無論晶片用的是誰的,能實現的功能基本也就是影象感知等,因此,大家在追求差異化時也自然就把重心放在了軟體的差異化上。

當大家開始關注軟體差異化的時候,軟硬體解耦便會成為必然選擇,不管有沒有能力,凡是有進取心的主機廠都不願再接受供應商提供的“軟硬一體化方案”。在“軟體定義汽車”的大背景下,主機廠必須往下沉,要自研軟體演算法,要能夠定義功能、開發差異化應用,要實現OTA升級,否則就會錯過車輛全生命週期裡最重要的價值。而要做到這些,就不能不關注作業系統。

多位受訪者都指出,從智慧手機產業的歷史來看,

產業發展的早期,通常是作業系統跟著晶片廠商走,在整機廠(手機廠製造商、汽車製造商)買晶片的時候,作業系統已經“配好了”——在這個階段,作業系統怎麼選,更多地是晶片廠商們需要關注的問題,下游的整機廠不需要“操太多心”;但隨著產品成熟度的提升,作業系統的重要性也一步步凸顯出來。

從自動駕駛的需求來說,晶片解決的是“能不能”的問題,而作業系統解決的則是“好不好”的問題。在“能不能”的問題尚未解決之前,“好不好”自然不是一個迫在眉睫的問題;而一旦“能不能”的難關被攻破了,“好不好”自然就上升為“當前的主要矛盾”。

簡言之,在自動駕駛行業發展的早期,是晶片廠商帶著作業系統飛;但隨著產業逐步進入成熟期,作業系統的話語權會越來越大。多位受訪者都認為,

到後面某個階段,產業發展高度成熟,開發者高度集中的時候,作業系統的市場集中度會非常高。

狹義的作業系統主要指作業系統的核心,而廣義作業系統則還包括核心之上、應用軟體之下的“中介軟體”。在今年4月份的《自動駕駛OS市場的現狀及未來》一文中,筆者重點分析了自動駕駛OS的核心,在接下來的一兩個月,筆者將用3-4篇長文對自動駕駛中介軟體做個“科普”,感興趣的朋友請隨時留意我們的更新。

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