近日,由中国电动汽车百人会主办,清华大学、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车技术研究中心、中国汽车工程研究院共同协办的中国电动汽车百人会论坛(2023)在京举办。政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表约200位高层嘉宾出席,围绕全球汽车产业发展形势、新能源汽车高质量发展路径、中国智能网联汽车发展战略等核心产业链供应链发展趋势等多个话题展开讨论。
普华基础软件总经理刘宏倩在百人会智能汽车论坛发表《新一代车用操作系统,从“根”开始》主题报告。报告指出,智能驾驶操作系统是中国汽车产业缺芯少魂之痛的关键,全球范围内都处于探索期,产品尚未成熟,生态尚未完善,可能存在多种的发展路径。以下为报告实录整理:
操作系统覆盖多领域、多场景,分为四类
随着算力的普及,操作系统也在持续演进,覆盖了多领域和多场景。对于操作系统的定义与分类,刘宏倩指出,操作系统按照使用场景,可分为四类。第一种是面向控制的操作系统,主要应用在工控领域,具有强实时、高安全、高可靠的特性。第二种是面向人机交互的操作系统,以图形界面为主,实现了图形界面人与机器的交互。第三种是面向计算的操作系统,要求具有高吞吐量、高并发等特点,主要应用在高性能计算的大型机、超算、小型机及PC服务器上。第四类是面向人工智能的操作系统,主要服务于人工智能的智能模型,这一类操作系统目前还在探索之中。
智能汽车是已知操作系统的整合体
刘宏倩表示,不同类型的操作系统面向不同领域、不同行业提供不同技术与服务。而我们今天的智能网联汽车非常厉害,它是已知操作系统整合体。把一辆车打开,从系统的角度可以分为三个域:安全车控域、智能驾驶域、智能座舱域。在安全车控域中,安全是核心的需求,主要使用的是面向控制的操作系统;智能座舱域有两类操作系统,一类是承载娱乐和高精地图,面向人机交互的操作系统,另一类是仪表等需要具备高安全、强实时的面向控制的操作系统;智能驾驶域的操作系统主要运行在SoC及AI的芯片上,主流方案是双内核方案。
她强调,智能驾驶域的操作系统在全球范围内还处于发展初期,我们今天在谈的新一代车用操作系统就是指能够满足L3级以上自动驾驶需求的智能驾驶操作系统。从辅助驾驶到自动驾驶,系统将逐渐取代人成为决策的主体。新一代车用操作系统要能够满足高安全、强实时、高可靠的特性,并同时满足智能汽车对高算力芯片、OTA、云端系统与路侧设备通信、应用程序的动态部署等需求。
内核是操作系统的核心,基于微内核的混合内核是实现ASIL D车规级功能安全的最优技术路线
内核作为操作系统的核心,负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统,决定着操作系统的性能和稳定性,是根技术。刘宏倩介绍目前行业内关于内核的三条技术路线,包括宏内核、微内核和混合内核。其中,宏内核的优势是高性能,同时耦合度高,但安全性与可扩展性不强。微内核的优点是高安全、高可靠,但缺少生态,不满足高性能。混合内核本质上是基于微内核路线进行的创新,把一部分与性能相关的模块放到内核中,通过内核的线程及服务解决混合性能,解决高安全和高性能的问题。她提出,基于微内核的混合内核是实现ASIL D车规级功能安全的最优技术路线。
发展新一代车用操作系统,要从“根”开始
刘宏倩介绍了普华基础软件在车用操作系统及微内核方面的工作。并表示,近些年,普华基础软件一直探索基于微内核的混合内核技术。普华基础软件安全微内核技术的架构,可以支持不同种类的芯片、软件及工具链,微内核基础服务与系统服务共同组成了操作系统的核心部分。刘宏倩强调,发展新一代车用操作系统,要从“根”开始。
作为中国电科集团发展基础软件的重要平台,普华基础软件以服务国家战略、创造用户价值为使命,发展出IT通用操作系统和OT车用操作系统两条业务线。2010年,普华基础软件发布了中国第一个车用操作系统产品;2014年,普华基础软件车控操作系统首次在长安 CS75车型上实现量产应用,也成为中国车用操作系统领域的里程碑,中国品牌第一次出现在量产车型的供应商名单里。截止2022年5月,普华基础软件的车用操作系统累计量产数已经远超1000万套。
刘宏倩表示:“软件产品,尤其是汽车软件产品,能否量产应用,是重要的衡量指标。中国车用操作系统的量产之路是尤其艰辛的,在这个过程中,国家在政策上给予了大力的支持,我们和整车企业也付出了巨大的努力。”
在企业发展的过程中,普华基础软件也非常重视安全、标准与质量工作。2011年,普华基础软件牵头成立了国内首个汽车电子基础软件自主研发与产业化联盟(CASA);2018年,成为国内首个参与汽车开放系统架构(AUTOSAR)国际标准制定的基础软件企业;是国内第一个通过ASPICE三级,ASIL D最高等级功能安全产品认证的车用基础软件企业。
操作系统研发难度大、周期长、成本高,需要开放创新、共建共享
操作系统是一个庞大的系统工程,开发难度大、周期长、成本高,生态建设缓慢,需要长期的投入和不断的迭代。今年2月,中国汽车工业协会发起的中国车用操作系统开源计划正式发布,普华基础软件贡献的首个安全微内核开源版本,计划于5月发布。
刘宏倩讲到,过去30年,在全球信息技术领域,Linux通过开源模式成为人类在信息时代的智慧结晶。面向智能时代,汽车产业正在成为新一代科技革命和产业变革的先导性产业,人工智能、大数据、云计算、新一代信息通信技术,都纷纷将汽车产业作为了最佳的应用场景和实践。
她呼吁汽车产业同仁要保持前瞻性,融入全球化,积极加入中国车用操作系统开源计划,凝聚产业智慧,创新共享模式,以新一代车用操作系统的根技术作为种子,真正建成新一代中国汽车操作系统根社区,共同为构建智能时代新的人类智慧的结晶贡献中国力量。
