2024年3月13日，在2024第五屆軟體定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日上，上海零念科技有限公司創始人&CEO柯柱良談到，下一代汽車作業系統應當具備以下特性：
首先，安全性，這是不可或缺的基石。其次，可拓展性至關重要。主機廠期望的平台不僅應局限于單一車型，而應能靈活适應多種車型，甚至跨國界應用，實作快速拓展。
其次，面向服務是未來發展的方向。我們将逐漸從現有的面向信号機制轉向全面的服務導向架構。雖然這可能需要數年時間，待真正實作高性能計算平台架構後，我們将能邁向完全的軟體定義汽車預控架構，即SOA架構。
最後，開放性也是核心要素。這裡的開放并非指将所有軟體開源，而是在尊重各自商業模式的前提下，主機廠、供應商乃至使用者應共同參與建構完整的作業系統。這種開放合作的精神将促進我們共同邁向更加先進的汽車軟體時代。
柯柱良 | 上海零念科技有限公司創始人&CEO
以下為演講内容整理：
EE架構和OS的演變之路
EE架構與作業系統的演進，已為大家所熟知。重點在于，軟體如何伴随架構的變遷而不斷演變和疊代。2000年前，汽車電子主要依賴嵌入式OS，僅處理簡單信号，多用于MCU及嵌入式RM核心。然而，當時的應用層軟體在不同晶片上的移植性極差，成為一大痛點。
随後，CP架構即Classic AUTOSAR概念應運而生，統一了API标準，并引入RTE中間件，實作軟硬體及垂直層次的解耦。
如今，汽車系統正向第三代演進。由于自動駕駛、智能座艙等複雜功能需大量算力，A核和GPU晶片被引入。我們正處于半SOA架構時代，盡管自适應AUTOSAR概念已推出，但大部分系統仍依賴傳統API，形成混合架構。
圖源：演講嘉賓素材
目前，我們面臨兩大困境：通訊帶寬不足，以及晶片廠商提供的OS與中間件間的競争。主流主機廠如博世USP、小鵬 SEPA、吉利EEA 2.0、沃爾沃SSP等，均處于此時代。
未來，我們期待基于HCP架構的第四代OS，實作應用層完全基于原子服務的編寫。這将遵循3A原則，即任何人、任何操作在任何位置都能看到所需服務，标志着真正完整的SOA架構的實作。目前，吉利、NIO等前沿主機廠正緻力于研究下一代電子電氣架構及軟體系統，邁向新階段。
回溯軟體發展的十年，智能化需求成為核心驅動力，引領我們實作智能座艙、自動駕駛等創新功能。從簡單泊車警告到如今的AVP代客泊車，智能化日益滿足使用者增長的需求。
整車EE架構的“下半場”是安全性和降成本
未來十年至二十年，軟體架構将聚焦于兩大關鍵次元。首先是安全性，我們必須為使用者打造更安全的系統，特别是在自動駕駛和輔助駕駛中，確定安全功能的實作，讓使用者真正信賴并享受智能化功能。
其次，成本優化亦至關重要。在競争激烈的市場中，主機廠渴望在架構上實作成本節約。如何在整車架構上助力主機廠節省成本，同時為使用者帶來經濟效益，是下一代軟體架構需考慮的重點。
盡管第一代智能化域控技術如博世所提已有所應用，但智能化的實際需求并未達到預期。到2025年，真正能上路的L3+級别自動駕駛車輛預計不超過10%，L2功能市占率也僅在20%左右。
是以，我們應将更多精力聚焦于安全和成本兩大需求。以安全為例，使用者購車時首要考慮的是主動和被動安全。如某品牌宣傳的車輛能在高速下安全駛過鐵塊，這種安全性正是使用者所期望的。為實作這種安全，我們需要從方法論上着手，包括功能安全分析，確定在各種場景下都能實作最小損傷。
關于資料安全，即網絡安全方面，近年來随着智能網聯汽車智能化程度的提升，其潛在風險也備受關注。美國商務部長雷蒙多提及的中國能瞬間控制數百萬車輛的理論，凸顯了網絡安全的重要性。如何確定這些強大功能不被誤用，正是網絡安全的核心議題。
至于失效安全，早期曾有項目激進地追求一步到位，但高昂的成本使得這種方案難以被市場接受。如今，我們更注重在軟體和硬體異常時，如何為使用者提供最低限度的安全保障。例如，在自動駕駛中，當傳感器或晶片出現故障時，確定車輛能安全停靠在路邊或沿高速平穩行駛。這需要我們應用軟體備份和功能安全分析等方法，確定失效情況下的功能安全。
成本考慮同樣重要。近年來，特斯拉在中國市場的價格大幅下降，而國内主機廠的利潤率與之相比存在明顯差距。面對國内外競争和行業内卷，主機廠必須思考如何在架構上降低成本。
圖源：演講嘉賓素材
從架構角度看，我們可以從多方面着手降低成本。例如，整車以太網化是一個熱門話題。以戴姆勒S為例，其線速成本占整車成本很大比重。新架構如大衆和寶馬正積極探索以太網化，以通過兩條線連接配接整車架構，進而大幅節省CAN、LIN總線及接插件的成本。
此外，節點算力再平衡也是關鍵。目前，整車中MCU數量衆多，其機關算力成本遠高于SOC。考慮到MCU供應鍊的風險，應降低MCU算力要求，充分發揮SOC的算力，以節省晶片成本。
在回顧下一代OS的特性時，我們不難發現，除了強調安全性這一核心要素外，還有幾大關鍵方面值得關注。
圖源：演講嘉賓素材
首先是可拓展性。主機廠期待的是一個能夠跨車型、跨國家服務的平台，能夠快速适應不同的需求，實作靈活拓展。
其次，面向服務架構是我們轉型的重要方向。我們正逐漸從傳統的面向信号機制向完整的SOA架構邁進。未來，當HCP架構得以實作，我們将擁有一個軟體定義汽車的完整域控架構，實作更加智能化、服務化的汽車生态。
此外，開放性也是不可或缺的一環。我們所說的開放，并非簡單的軟體開源，而是指在軟體開發過程中，主機廠、供應商乃至使用者應共同參與，共同建構完善的OS系統，實作更廣泛的合作與創新。
在安全性方面，我們已經在通訊和排程等關鍵領域進行了深入布局。如何確定MCU和SOC之間複雜任務的精準排程，是SOA架構中的重中之重。同時，我們也在加強全局與安全相關的OS服務，為嵌入式系統、晶片驅動以及時間同步等提供堅實支撐。
确定性排程
排程和通訊的概念或許并不新鮮，但其在生活中的重要性卻不容忽視。以交通系統為例，地鐵的精準可靠與公路系統的無序堵塞形成鮮明對比。同樣，在汽車軟體系統中，我們也追求每一步的精準執行，確定如AEB等緊急功能能夠穩定可靠地發揮作用。通過精确分解每一個步驟，從信号輸入到任務處理，我們確定計算鍊條的順暢與高效，為汽車的智能化與安全行駛提供有力保障。
圖源：演講嘉賓素材
排程主要分為三種類型：基于時間的排程確定任務按時執行；基于資料的排程則根據如雷射雷達資料的到來進行處理；而基于事件的排程則確定感覺、規劃、控制等計算鍊條的連續性和一緻性。
在目前的通信架構中，MED的架構是由多種網絡交織而成的，其中不乏像CAN、LIN等複雜的總線系統。這些總線是否有可能在未來被統一整合到整車的以太網中呢？許多人對此仍持保留态度,認為CAN網絡作為一種資料傳輸方式，其可靠性是無可替代的。那麼，如何在追求統一化的同時，確定通信的安全性呢？
這就需要我們提及時間的傳輸這一概念。對于學習過通信的朋友來說，它并不陌生。本質上，它類似于TDMA，即時分複用的概念。我們将其應用于車載通信，通過精準的時間片複用，實作了各種信号的混合編排與高效傳輸。在TDMA的早期應用中，人聲信号以4.1千赫茲作為一個時間片進行傳輸。而現在，我們将其應用于車載以太網，確定車輛資料的可靠傳輸。
在實驗室中對此通信産品進行實測,實驗資料集中在一個非常穩定且狹窄的範圍内，這充分證明了其确定性和可靠性。事實上，這種技術不僅應用于汽車領域，還在航空航天以及其他非民用行業中得到了廣泛應用。
那麼，這些産品究竟能為我們帶來什麼呢？首先，它們是實作高階智能駕駛、確定行駛安全的關鍵所在。其次，通過技術的應用，我們能夠在中央網關系統中實作更低的延時。再者，通過将這些應用放到SOC，我們能夠提高負載能力，降低對MCU算力的依賴，進而節省成本。最後，實作整車以太網的普及，将極大地減少線束的使用，提升整車的制造效率。
在此，我想簡單介紹一下我們的公司。零念科技成立于2021年，專注于智能駕駛平台軟體，具有完全自主知識産權的底層和中間件軟體技術，建構底層資料與應用平台之間高可靠性、高安全性、高實時性的互聯互通，為智能汽車和智能駕駛提供完全自主可控的作業系統，高度可擴充的安全基礎軟體平台和定制化解決方案。
（以上内容來自上海零念科技有限公司創始人&CEO柯柱良于2024年3月13日在2024第五屆軟體定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發表的《建構高安全可靠的作業系統》主題演講。）