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| 本文作者： 新智駕 | 2019-04-10 11:58 |
雷鋒網(wǎng)新智駕按：本文為AI投研邦「大咖Live」第41講地平線李星宇帶來(lái)的關(guān)于《向超級(jí)中央計(jì)算機(jī)邁進(jìn)--智能汽車電子構(gòu)架變革迎接數(shù)字化重塑》的分享實(shí)錄，會(huì)員專享內(nèi)容，由新智駕整理。李星宇，地平線市場(chǎng)拓展與戰(zhàn)略規(guī)劃副總裁，自動(dòng)駕駛行業(yè)資深專家；前恩智浦（飛思卡爾）汽車電子高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理。
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以下為分享實(shí)錄：
日前，全球最大的汽車制造商大眾宣布，組建自己的軟件部門：數(shù)字汽車與服務(wù)部（Digital Car&Service），大眾CEO迪思在今年的達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇上表示：“在不遠(yuǎn)的將來(lái)，汽車將成為一個(gè)軟件產(chǎn)品，大眾也將會(huì)成為一家軟件驅(qū)動(dòng)公司”。
在汽車行業(yè)向出行服務(wù)和智能化轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)下，新的智能功能和服務(wù)需求幾乎每個(gè)月都需要更新，大眾的組織變革表明軟件定義汽車已經(jīng)成為業(yè)界共識(shí)，傳統(tǒng)的分布式汽車電子電氣構(gòu)架（E/EA）越來(lái)越難以為繼。為了適應(yīng)行業(yè)智能化重塑的大趨勢(shì)，提升開(kāi)發(fā)效率，一場(chǎng)深刻的構(gòu)架變革正在醞釀，汽車行業(yè)正在沿著當(dāng)年P(guān)C和手機(jī)行業(yè)走過(guò)的路邁向智能時(shí)代，這背后將折射出怎樣的技術(shù)挑戰(zhàn)、行業(yè)變局與應(yīng)對(duì)措施？本文將進(jìn)行深入探討。
以下是本文十個(gè)關(guān)鍵結(jié)論：
1. 智能汽車E/E構(gòu)架設(shè)計(jì)面臨四大挑戰(zhàn)：功能安全、實(shí)時(shí)性、帶寬瓶頸、算力黑洞。
2. 智能汽車E/E構(gòu)架四大趨勢(shì)：計(jì)算集中化、軟硬件解耦、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化以及功能定制化，商業(yè)化落地時(shí)間大約在2025年。
3. 智能汽車的新構(gòu)架將基于中央計(jì)算機(jī)-層-區(qū)的概念構(gòu)建。
4. 新的E/E構(gòu)架將使OEM在與領(lǐng)先的Tier1的博弈中重新贏得主動(dòng)權(quán)。
5. OEM可能將只會(huì)擁有一個(gè)覆蓋了所有車型的電動(dòng)汽車（EV）平臺(tái)。
6. AI芯片是中央計(jì)算機(jī)的核心，需要越過(guò)安全、成本和性能的臨界點(diǎn)。
7. 組織變革是OEM在這場(chǎng)技術(shù)革命中面臨的最大挑戰(zhàn)。
8. 蘋果、高通、三星和華為在這場(chǎng)變革的競(jìng)爭(zhēng)中有先天的基因優(yōu)勢(shì)。
9. 智能汽車將是有史以來(lái)軟硬件開(kāi)發(fā)量最大的單一產(chǎn)品，將誕生新的Wintel。
10. 智能汽車作為移動(dòng)自主機(jī)器的第一形態(tài)，將撬動(dòng)比自身市場(chǎng)大得多的商業(yè)價(jià)值。
今天，E/E構(gòu)架設(shè)計(jì)面臨四大挑戰(zhàn)：功能安全、實(shí)時(shí)性、帶寬瓶頸、算力黑洞。
1. 在功能復(fù)雜度持續(xù)提升的情況下滿足功能安全的要求，這里的功能安全是廣義的，不僅包括ISO26262,還包括SOTIF和RSS。
2. 復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)架下實(shí)時(shí)性的保證。
3. 爆炸式增長(zhǎng)的傳感數(shù)據(jù)造成的帶寬瓶頸。
4. 支持持續(xù)的軟件升級(jí)所需要的指數(shù)級(jí)算力增長(zhǎng)。
為此，智能汽車E/E構(gòu)架正從分布式走向集中式；其終極形態(tài)將是超級(jí)中央計(jì)算機(jī)，這其中包括四個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)：計(jì)算集中化、軟硬件解耦、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化以及功能定制化。
*智能汽車電子電氣構(gòu)架發(fā)展趨勢(shì)
下面我們將進(jìn)一步論述這幾個(gè)趨勢(shì)。
1、計(jì)算集中化（Computing centralization）：服務(wù)導(dǎo)向的系統(tǒng)構(gòu)架（SOA）將成為主流，為軟件提供高性能實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)，在這樣一個(gè)大的理念下，計(jì)算集中化將催生真正的汽車大腦：超級(jí)中央計(jì)算機(jī)。目前各個(gè)玩家對(duì)這個(gè)概念的叫法五花八門，包括車載計(jì)算平臺(tái)、主機(jī)（Host）以及服務(wù)器（Server）等，但本質(zhì)都一樣。
為了滿足ASIL-D功能安全的要求，一臺(tái)汽車通常需要有兩臺(tái)相同的主機(jī)互為備份，目前領(lǐng)先的Tier1如安波福、大陸等都使用這樣的理念。
伴隨著計(jì)算集中化，產(chǎn)生了一個(gè)新的概念：區(qū)控制(zone control)，與目前流行的域控制器概念不同的是，區(qū)控制模塊沒(méi)有高級(jí)功能決策權(quán)，而是完成執(zhí)行器、傳感器、診斷以及傳統(tǒng)I/O的連接匯總，類似于PC中的南北橋。
拿軍事打個(gè)比方，域概念就像是按照職能劃分海陸空三軍（電源域、底盤域、娛樂(lè)域、安全域），并且有獨(dú)立的作戰(zhàn)權(quán)，但不能彼此共享資源，而區(qū)概念則是按照戰(zhàn)區(qū)進(jìn)行組織劃分，與中央計(jì)算機(jī)形成了聯(lián)合作戰(zhàn)司令部+戰(zhàn)區(qū)的概念，協(xié)同性和執(zhí)行效率將得到質(zhì)的飛躍。
在這樣的構(gòu)架下，決策通常都是由中央計(jì)算機(jī)來(lái)發(fā)出，但是也有例外，比如AEB緊急制動(dòng)的功能，是最重要的ADAS功能，一旦前向智能傳感器發(fā)現(xiàn)前方有障礙而且即將發(fā)生碰撞，可以不經(jīng)中央計(jì)算機(jī)決策指令，直接啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行剎車，或者在兩臺(tái)中央計(jì)算機(jī)都出現(xiàn)故障的時(shí)候接管剎車執(zhí)行器，從而提供更高的安全冗余。
如果我們對(duì)照人的決策機(jī)制，會(huì)發(fā)現(xiàn)有高度類似的情況：假如我們?cè)谝巴馔蝗慌龅揭活^老虎，身體的第一反應(yīng)是僵住不動(dòng)，這個(gè)決策并不是來(lái)自大腦的高級(jí)理性系統(tǒng)（即皮質(zhì)），而是來(lái)自非常原始的大腦邊緣系統(tǒng)（哺乳動(dòng)物都有），它在緊急情況下會(huì)切斷大腦對(duì)軀干的控制，自動(dòng)接管以保證能夠在瞬間完成必須的生存反應(yīng)。手碰到燙的東西立馬縮回去也是一樣的決策機(jī)制，這樣的例子不勝枚舉。
在未來(lái)，OEM交付的汽車將不是一個(gè)功能固化的產(chǎn)品，而是一個(gè)持續(xù)進(jìn)化的機(jī)器人，在汽車整個(gè)生命周期內(nèi)，硬件平臺(tái)需要持續(xù)支持軟件迭代升級(jí)，這意味著，我們必須打造一個(gè)開(kāi)放的、工具鏈完善的、擁有強(qiáng)大算力保障的計(jì)算平臺(tái)，提供高達(dá)1000TOPS的算力，為各種軟件功能提供充足的算力儲(chǔ)備。
目前業(yè)界還沒(méi)有一款處理器可以滿足如此高的算力需求，并且不同的處理器也有不同的性能維度，從實(shí)踐角度看，需要一個(gè)非常靈活、有彈性的主機(jī)構(gòu)架來(lái)應(yīng)對(duì)。這里面有三個(gè)要求：可擴(kuò)展、可配置、模塊化。一臺(tái)典型的主機(jī)使用PCI-e作為主干局域網(wǎng)（Backbone），提供很多卡槽，可以連接各種加速器（搭載GPU、FPGA、視覺(jué)ASIC等芯片的板卡）、安全MCU以及通用SoC。
似曾相識(shí)？沒(méi)錯(cuò)，這個(gè)構(gòu)架跟當(dāng)年的PC幾乎一模一樣！
但另一方面，車載中央計(jì)算平臺(tái)對(duì)功能安全和實(shí)時(shí)性要求毫不妥協(xié)，在工程實(shí)現(xiàn)上，挑戰(zhàn)比傳統(tǒng)PC/服務(wù)器構(gòu)架要大得多，不能簡(jiǎn)單照抄。
2、軟硬件解耦：SOA構(gòu)架還將產(chǎn)生硬件抽象層（HAL）的概念，硬件不再被某個(gè)功能獨(dú)享，而是被抽象成軟件/服務(wù)可以共享的資源。例如，一顆前視攝像頭過(guò)去可能只為AEB/ACC服務(wù)，但現(xiàn)在，任何功能都能調(diào)用這顆攝像頭。
HAL可以看作支撐軟硬件解耦的資源池 。例如，隨著SOA構(gòu)架的發(fā)展，一個(gè)獨(dú)立的感知層將會(huì)出現(xiàn)，將各個(gè)傳感器抽象為可被各種應(yīng)用（無(wú)論是人機(jī)交互還是ADAS/自動(dòng)駕駛）調(diào)用的資源。而且將原始數(shù)據(jù)(比如攝像頭的每一幀圖像)轉(zhuǎn)化為語(yǔ)義信息的工作，相當(dāng)程度上在區(qū)（Zone）上就可以完成，從而減少對(duì)骨干網(wǎng)I/O帶寬的需求，降低對(duì)中央計(jì)算機(jī)的算力需求，并提升數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性。
總結(jié)來(lái)講：就是在區(qū)上做感知智能，在中央計(jì)算機(jī)上做認(rèn)知智能。
今天，功能安全是智能汽車面臨的最大挑戰(zhàn)之一，如果按照分布式的構(gòu)架，為每個(gè)功能增加獨(dú)立的安全冗余硬件，簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)成本災(zāi)難，并且設(shè)計(jì)驗(yàn)證也很難收斂，但基于SOA和HAL的新設(shè)計(jì)構(gòu)架，可以將所有的硬件資源與應(yīng)用打通，構(gòu)架師將有更多的安全路由選擇，并且可以擴(kuò)大安全冗余的資源縱深，充分復(fù)用各種硬件資源，為功能安全以經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)開(kāi)辟一條新的道路。
在供應(yīng)鏈管理方面，因?yàn)槊糠N資源都有很多獨(dú)立供應(yīng)商，OEM將有更多的選擇，而不像選擇域控制器供應(yīng)商那樣打包購(gòu)買。這種構(gòu)架可以讓OEM跟領(lǐng)先的Tier1的博弈之間重新贏得主動(dòng)權(quán)。
3、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化：在未來(lái)，OEM可能只會(huì)開(kāi)發(fā)一個(gè)電動(dòng)汽車平臺(tái)，覆蓋低端車型、中端和高端車型。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)受限于機(jī)械結(jié)構(gòu)，需要有很多平臺(tái)，但是EV不一樣，底盤設(shè)計(jì)沒(méi)有太多限制，所以沿用一個(gè)統(tǒng)一的E/E構(gòu)架成為可能。主機(jī)廠將打造自己的硬件平臺(tái)，并滿足三個(gè)原則：通用性、標(biāo)準(zhǔn)化以及互操作性。
更重要的原因來(lái)自商業(yè)考慮：錢！開(kāi)發(fā)這樣的智能平臺(tái)可能需要編寫超過(guò)3億行代碼，比Windows操作系統(tǒng)要高一個(gè)數(shù)量級(jí)，開(kāi)發(fā)并維護(hù)多個(gè)平臺(tái)在經(jīng)濟(jì)上不可行。
大眾和福特已經(jīng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域共享EMB平臺(tái)，以降低開(kāi)發(fā)成本，隨著這一趨勢(shì)深入發(fā)展，很可能會(huì)出現(xiàn)類似PC行業(yè)的Wintel平臺(tái)，進(jìn)而形成一個(gè)面向智能汽車的生態(tài)系統(tǒng)，這一通用平臺(tái)將被大多數(shù)OEM采用。類似的故事同樣曾在手機(jī)行業(yè)上演，從功能機(jī)時(shí)代向智能機(jī)時(shí)代轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，先后涌現(xiàn)了塞班和安卓這樣的通用平臺(tái)。
4、功能定制化：智能化是未來(lái)品牌差異化的核心要素，主要是通過(guò)增加軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件的后部署將是大勢(shì)所趨，這意味著，多數(shù)軟件功能將是在汽車出廠之后交付的，軟件迭代OTA將是新常態(tài)。這一趨勢(shì)對(duì)于出行服務(wù)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)尤其重要，各種不同的場(chǎng)景服務(wù)需求都需要通過(guò)現(xiàn)有車隊(duì)的大量升級(jí)來(lái)滿足。
*未來(lái)的智能汽車將有一個(gè)開(kāi)放的應(yīng)用平臺(tái)
來(lái)自麥肯錫的分析顯示，軟件在D級(jí)車（或大型乘用車）的整車價(jià)值中占10%左右，預(yù)計(jì)將以每年11%的速度增長(zhǎng)，到2030年將占整車內(nèi)容的30%。
*麥肯錫：《軟件和整車電子構(gòu)架正重新定義汽車行業(yè)》
總體來(lái)看，這場(chǎng)構(gòu)架變革是全面性的，還包括主干通信網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)、信息安全系統(tǒng)、以及虛擬開(kāi)發(fā)驗(yàn)證環(huán)境等非常大的話題，這里就不一一討論了。幾乎可以肯定的是，智能汽車是IT史上軟硬件開(kāi)發(fā)量最大的單一產(chǎn)品。
*智能汽車所需要的軟件代碼量遠(yuǎn)超IT史上任何一個(gè)產(chǎn)品 來(lái)源: NXP官網(wǎng)
歷史不會(huì)簡(jiǎn)單重復(fù)，但總會(huì)押韻，這體現(xiàn)的是一致的商業(yè)和技術(shù)邏輯。在PC剛剛出現(xiàn)的七十年代末，PC的種類也是五花八門，處于戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，除了開(kāi)創(chuàng)者Apple的PC，還有Commodore 的PET 2001機(jī)、Tandy的TRS-80機(jī)、PTC 的 Sol-20機(jī)等，這些PC使用的微處理器和操作系統(tǒng)也各不相同，結(jié)果是，各個(gè)公司不得不自己開(kāi)發(fā)所有的應(yīng)用，效率和質(zhì)量都相當(dāng)糟糕。
1981年，IBM的5150 PC發(fā)布，這是一個(gè)具有里程碑意義的產(chǎn)品，它首度定義了PC內(nèi)部各個(gè)模塊間的技術(shù)規(guī)格如ISA等，并開(kāi)放了除BIOS之外的所有技術(shù)資料，這一開(kāi)源技術(shù)旋即形成了一個(gè)黑洞，牢牢地吸引了絕大部分公司的興趣。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)得以迅速形成，PC部件開(kāi)發(fā)商和整機(jī)生產(chǎn)商都以該開(kāi)放技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，從而形成了PC機(jī)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于PC這個(gè)當(dāng)時(shí)的新興產(chǎn)業(yè)，IBM的通用平臺(tái)對(duì)創(chuàng)新效率的提升是決定性的，它使得兼容性和互操作性成為可能，任何一個(gè)單項(xiàng)技術(shù)，都有眾多的公司在同時(shí)開(kāi)發(fā)。表面上，這種開(kāi)發(fā)模式充滿了冗余，但并行化開(kāi)發(fā)可以有效規(guī)避整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)被卡死在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的問(wèn)題，大大提高了生態(tài)系統(tǒng)的整體開(kāi)發(fā)成功率。其后的DOS/Windows軟件平臺(tái)則進(jìn)一步降提升了應(yīng)用和服務(wù)開(kāi)發(fā)者的效率，提升了商業(yè)回報(bào)的杠桿率。
智能汽車與PC和手機(jī)的本質(zhì)不同在于：它對(duì)于安全性和實(shí)時(shí)性的要求不能有一點(diǎn)妥協(xié)，所以在技術(shù)上的挑戰(zhàn)要大得多，因此通用平臺(tái)的意義更大，它使得智能汽車行業(yè)的協(xié)同進(jìn)化變得更加高效。
面對(duì)數(shù)字化重塑的浪潮，IBM認(rèn)為，需要以客戶體驗(yàn)為本，持續(xù)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，以效率和客戶為中心，建立快速的組織和數(shù)字化運(yùn)營(yíng)模式。
對(duì)于OEM來(lái)說(shuō)，這是一次徹底的顛覆，將帶來(lái)四個(gè)方面的巨大變化：
1. 組織變革：將所有汽車功能域進(jìn)行集成對(duì)組織機(jī)構(gòu)的沖擊空前；從根本上重塑主機(jī)廠的組織構(gòu)架，從面向功能的組織轉(zhuǎn)向平臺(tái)型開(kāi)發(fā)組織。
2. 人才：從當(dāng)前的基于汽車產(chǎn)品的模式轉(zhuǎn)化為基于軟件產(chǎn)品的模式；從以機(jī)械和硬件人才為主轉(zhuǎn)向以軟件人才為主。
3. 行業(yè)格局：改變現(xiàn)有的整車廠和供應(yīng)商之間的生態(tài)系統(tǒng)；從塔狀（Tier）供應(yīng)鏈走向環(huán)狀合作。
4. 核心技術(shù)：重新定義智能化時(shí)代的核心技術(shù)：計(jì)算平臺(tái)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。Tesla的核心技術(shù)布局是芯片和軟件，可謂切中要害。
從技術(shù)角度看，最大的挑戰(zhàn)來(lái)自AI邊緣計(jì)算。
在過(guò)去的數(shù)年里，我們看到自動(dòng)駕駛的等級(jí)每提高一級(jí)，算力差不多要提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。如果要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛，我們需要1000TOPS量級(jí)的算力，而人腦的算力大概也是一千個(gè)TOPs，所以自動(dòng)駕駛?cè)绻脒_(dá)到人類的水平，首先要在算力方面達(dá)到人類的水平。
這個(gè)等級(jí)的算力需要AI芯片突破成本、功耗和性能的瓶頸，就必須將處理器構(gòu)架的創(chuàng)新，與算法和工具鏈相結(jié)合，軟硬協(xié)同進(jìn)行設(shè)計(jì)。脫離算法和工具鏈，單純談芯片的絕對(duì)算力是沒(méi)有實(shí)際意義的。
當(dāng)前的業(yè)界存在一個(gè)很大的誤區(qū)，往往會(huì)把絕對(duì)算力當(dāng)作衡量AI芯片的主要指標(biāo)，但我們真正需要的是有效算力，需要從四個(gè)維度來(lái)衡量：算力的有效利用率，每瓦的有效算力，每美元的有效算力，以及算力轉(zhuǎn)化為AI結(jié)果的效能（目標(biāo)數(shù)量，幀率等）。
本質(zhì)上講，芯片和構(gòu)架是手段和載體，軟件是目的和靈魂。軟硬件一起做，可以讓手段和目的高度統(tǒng)一。
只有硬件俯下身來(lái)去適配軟件的時(shí)候，才能夠使晶體管所發(fā)揮的效能大幅度增加。處理器構(gòu)架的創(chuàng)新是一個(gè)非常高的壁壘，需要對(duì)軟件有深刻理解。
這樣的整體解決方案決定了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為決策/服務(wù)的效率和質(zhì)量，是時(shí)代真正呼喚的硬科技。谷歌是這個(gè)理念的實(shí)踐者，TPU的成功已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)，初創(chuàng)公司地平線基于這樣的理念，推出了極高效能的征程AI芯片，并即將推出第二代征程芯片。
可以說(shuō)，未來(lái)的智能汽車就是一部移動(dòng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)兼數(shù)據(jù)中心，而邊緣的人工智能處理器是智能汽車競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，更是技術(shù)制高點(diǎn)。
谷歌是這個(gè)理念的實(shí)踐者，TPU的成功已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，初創(chuàng)公司地平線也基于相同的理念，推出了極高效能的征程AI芯片，并即將推出第二代征程芯片。
邊云協(xié)同計(jì)算是另一個(gè)大趨勢(shì)，車載中央計(jì)算機(jī)、MEC（多接入邊緣計(jì)算）以及基于5G的云計(jì)算將組成的協(xié)同式計(jì)算方案，避免車端算力需求的無(wú)限增長(zhǎng)。
預(yù)測(cè)未來(lái)的最好方法就是去創(chuàng)造它，特斯拉、安波福、GM以及寶馬等已經(jīng)開(kāi)始實(shí)踐，我們接下來(lái)會(huì)分析幾個(gè)領(lǐng)先者的設(shè)計(jì)理念和路線圖。
（一）安波福
*安波福的中央計(jì)算構(gòu)架定義
安波福將自己的中央計(jì)算平臺(tái)的構(gòu)架稱為智能汽車構(gòu)架（Smart Vehicle ArchitectureTM ，簡(jiǎn)稱SVA)，汽車將成為一個(gè)整體計(jì)算平臺(tái)，能夠執(zhí)行復(fù)雜的軟件功能，就像在服務(wù)器上運(yùn)行那樣。這可以讓OEM獨(dú)立于硬件來(lái)開(kāi)發(fā)軟件功能，并且在不升級(jí)硬件的情況下升級(jí)軟件和安全功能。
如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)構(gòu)架? 安波福提出了兩個(gè)關(guān)鍵概念：供電數(shù)據(jù)中心（Power Data Center，簡(jiǎn)稱PDC) 以及 開(kāi)放服務(wù)器平臺(tái)（Open Server Platform ，簡(jiǎn)稱OSP）。
供電數(shù)據(jù)中心（PDC）的理念非常類似于筆記本電腦的基座，一個(gè)典型的筆記本電腦的基座有USB、HDMI、SATA、電源插口等一系列接口，可以連接各種我們可能用到的外部設(shè)備，基座作為橋梁將外設(shè)與筆記本電腦連接起來(lái)。
在智能汽車上，PDC將負(fù)責(zé)連接各種傳感器、分布式音響系統(tǒng)以及各種控制器/執(zhí)行器，為此，PDC將需要有Ethernet、CAN以及LVDS等總線接口。
PDC的另外一個(gè)關(guān)鍵作用是為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供可靠的備份電源（可以在電源出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)毫秒內(nèi)切換到備份電源），同時(shí)，它還起到了網(wǎng)關(guān)以及各種控制器集成整合的作用（PDC有一個(gè)強(qiáng)大的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能），從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制，簡(jiǎn)化了中央計(jì)算機(jī)所要完成的工作。
今天，主流的構(gòu)架是以功能劃分的邏輯域，但是，邏輯域的功能高度分散在不同的物理控制器中，結(jié)果是構(gòu)架非常復(fù)雜，在整合、測(cè)試以及可擴(kuò)展性方面面臨很大挑戰(zhàn)。PDC的出現(xiàn)將外部執(zhí)行單元與計(jì)算隔離，是典型的中央計(jì)算機(jī)+區(qū)控制的實(shí)現(xiàn)案例。
開(kāi)放服務(wù)器平臺(tái)是一個(gè)非常靈活通用的計(jì)算平臺(tái)，能夠支持圖形運(yùn)算、AI計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)處理以及功能安全。類似于我們調(diào)用云端的服務(wù)器算力做各種應(yīng)用一樣，它支持各種車載應(yīng)用的算力需求，從后備箱的自動(dòng)控制，到人機(jī)交互，再到自動(dòng)駕駛。
這個(gè)平臺(tái)不僅將計(jì)算的工作集中起來(lái)，而且提供了靈活的軟件框架和智能的硬件抽象層，從而使得邏輯域成為物理硬件的模擬。這種突破對(duì)軟件非常友好，因?yàn)橛布徽铣闪速Y源，而軟件則從對(duì)于具體硬件的控制變成了在服務(wù)器上調(diào)用資源。軟硬件解耦，為未來(lái)的車載應(yīng)用創(chuàng)新解鎖了幾乎是不受限制的想象空間，就好像iPhone開(kāi)啟的應(yīng)用程序市場(chǎng)模式一樣，在未來(lái)，各種新的車載功能將可能來(lái)自第三方的公司，而非車廠，但車廠將有功能驗(yàn)證和發(fā)布流程認(rèn)證，確保安全性和兼容性。
根據(jù)安波福的規(guī)劃，這種轉(zhuǎn)變是分階段進(jìn)行的。2022年將會(huì)推出一個(gè)混合構(gòu)架，把PDC整合到傳統(tǒng)的車載E/E構(gòu)架中。到2025年，將實(shí)現(xiàn)全開(kāi)放服務(wù)器平臺(tái)的構(gòu)架，我們將會(huì)看到一個(gè)基于服務(wù)器構(gòu)架的計(jì)算平臺(tái)，該平臺(tái)將整合PDC、安全冗余設(shè)計(jì)、以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的的軟件開(kāi)發(fā)框架，對(duì)于安全應(yīng)用或非安全應(yīng)用都保持一致。
安波福認(rèn)為OEM客戶從傳統(tǒng)的E/E構(gòu)架到這一新構(gòu)架的過(guò)渡將會(huì)漸進(jìn)式的，但終局不會(huì)有懸念，那就是開(kāi)放服務(wù)器平臺(tái)。
（二）特斯拉的實(shí)踐
*特斯拉Model 3的E/E構(gòu)架
在Model 3的E/E構(gòu)架中，域控制器的概念被區(qū)控制替代，整個(gè)構(gòu)架分為三大模塊：第一個(gè)是自動(dòng)駕駛(Autopilot)及娛樂(lè)控制模塊，相當(dāng)于中央計(jì)算機(jī)，第二個(gè)是右車身控制器（BCM RH），第三個(gè)是左車身控制器（BCM LH）。
Autopilot與娛樂(lè)控制模塊掌控了所有的攝像頭和雷達(dá)傳感器。在模塊內(nèi)部，Autopilot系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)這兩大部分通過(guò)CAN和高速串行總線FPD-Link打通。這比起如今娛樂(lè)域和安全域老死不相往來(lái)的構(gòu)架設(shè)計(jì)，明顯高了一個(gè)層次。實(shí)際上，F(xiàn)PD-Link的存在表明，兩者之間甚至可以傳遞視頻數(shù)據(jù)。
自動(dòng)駕駛及娛樂(lè)控制模塊Autopilot & Infotainment Control Module雖然是一個(gè)模塊，但是內(nèi)部還是分了2個(gè)硬件平臺(tái)和2個(gè)系統(tǒng)，最大的變化是將全車攝像頭進(jìn)行了集中的接入和運(yùn)算，通過(guò)Drive PX2計(jì)算平臺(tái)集中整車所需的AI算力。兩個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)CAN和LVDS傳送數(shù)據(jù)，攝像頭圖像可以由Autopilot系統(tǒng)接入后通過(guò)LVDS傳給娛樂(lè)系統(tǒng)。這一架構(gòu)讓基于車內(nèi)和車外圖像的AI應(yīng)用開(kāi)發(fā)和更新迭代變得可實(shí)現(xiàn)。例如Tesla想在Model 3上升級(jí)當(dāng)下最熱的AR Navi功能，也許只需要軟件工程師動(dòng)動(dòng)手指頭就搞定了。
右車身控制器集成了自動(dòng)泊車、座椅控制、扭矩控制等功能；左車身控制器集成了內(nèi)部燈光、轉(zhuǎn)向柱控制等。兩個(gè)車身控制器也都和線控執(zhí)行單元、轉(zhuǎn)向控制、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等執(zhí)行器相連，可以直接操作車輛。在Model 3新的EE架構(gòu)中，電池管理和充電控制和DCDC、車載充電機(jī)、PDU都被集成進(jìn)一個(gè)單一單元，縮減了整車的高壓線束成本和裝配成本。
通過(guò)EE架構(gòu)的集中化，Tesla將汽車的軟件開(kāi)發(fā)內(nèi)化，將汽車底層硬件標(biāo)準(zhǔn)化和抽象化，此舉讓Tesla通過(guò)軟件定義汽車和創(chuàng)新變得更容易。以19年初Tesla發(fā)布的Sentry 模式和Dog模式，Twitter用戶喬希?阿奇利(Josh Atchley)問(wèn)馬斯克，他能否實(shí)現(xiàn)一種“寵物狗模式”功能，即播放音樂(lè)，打開(kāi)空調(diào)，屏幕上顯示著“我很好，我的主人會(huì)回來(lái)的”。對(duì)此，馬斯克只是簡(jiǎn)單地回答:“可以?！贝送猓硪晃挥脩粢步ㄗh將車內(nèi)溫度也顯示在屏幕上，馬斯克似乎很喜歡這個(gè)想法，他在推特上回復(fù)說(shuō)，“正是如此”。Elon Musk簡(jiǎn)單回復(fù)后就可以內(nèi)部推動(dòng)執(zhí)行了，換在以前，Tesla的工程師需要去找相關(guān)的供應(yīng)商逐一問(wèn)一遍是否愿意接受變更，供應(yīng)商們或許迫于壓力，同意更改，但是需要長(zhǎng)達(dá)半年的變更周期和天價(jià)的設(shè)變費(fèi)用，而這一切假設(shè)可能是最理想的。
特斯拉從Autopilot1.0到2.5的進(jìn)化，都是沿著功能集中化，資源共享化的道路前進(jìn)，而軟件版本已經(jīng)迭代到V9，則體現(xiàn)了特斯拉軟硬件解耦，通過(guò)軟件定義汽車的實(shí)踐。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，每一次OTA系統(tǒng)升級(jí)都會(huì)帶來(lái)新的體驗(yàn)，就不會(huì)感覺(jué)到這輛車會(huì)過(guò)時(shí)。最近通過(guò)OTA升級(jí)發(fā)布的“哨兵模式”和“狗狗模式”非常生動(dòng)地體現(xiàn)了這一點(diǎn)。
（三）寶馬
寶馬在E/E構(gòu)架方面的變化清晰地折射出計(jì)算集中化的趨勢(shì)。
*寶馬規(guī)劃的下一代E/E構(gòu)架
（四）博世
博世的漸進(jìn)式路線從域的集中化開(kāi)始演進(jìn)，終極目標(biāo)一樣是車載中央計(jì)算機(jī)，并且進(jìn)一步擴(kuò)展了與云端配合的分布式計(jì)算能力。大陸的發(fā)展路徑也和博世非常類似。
*博世的漸進(jìn)式路線
從技術(shù)上總結(jié)，中央計(jì)算機(jī)-層-區(qū)的概念將建立起智能汽車的新構(gòu)架。區(qū)是局部控制、感知與執(zhí)行單元，層是按照職能劃分的資源池，中央計(jì)算機(jī)是真正的決策大腦，面向應(yīng)用/服務(wù)，調(diào)用各層資源，執(zhí)行高級(jí)決策，由區(qū)控制單元執(zhí)行決策或完成態(tài)勢(shì)感知任務(wù)。
對(duì)于車載E/E構(gòu)架來(lái)說(shuō)，中央計(jì)算機(jī)構(gòu)架是全新的，但對(duì)于PC和手機(jī)行業(yè)，無(wú)論是SOA還是HAL，中央計(jì)算機(jī)構(gòu)架都已經(jīng)是非常成熟的概念。當(dāng)智能化浪潮從IT行業(yè)延伸到汽車的時(shí)候，我們看到了相同的故事正在上演，汽車行業(yè)的基因正在發(fā)生改變。
從這個(gè)意義上講，無(wú)論是蘋果、英特爾、高通、三星還是華為，他們大舉進(jìn)軍汽車行業(yè)的邏輯，絕非簡(jiǎn)單地復(fù)制，而是將自身的IT基因與汽車固有的基因進(jìn)行新的編輯，進(jìn)化出新物種，并引領(lǐng)計(jì)算行業(yè)從手機(jī)的TOPS時(shí)代走向POPS（1000TOPS）時(shí)代，在這一過(guò)程中，他們有先天的基因優(yōu)勢(shì)。
高度變化的需求、智能化的持續(xù)演進(jìn)、車載硬件和軟件系統(tǒng)復(fù)雜程度的提升對(duì)計(jì)算構(gòu)架的可擴(kuò)展性、易用性、系統(tǒng)可靠性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，各大玩家殊途同歸，朝著中央計(jì)算機(jī)的構(gòu)架和服務(wù)導(dǎo)向的開(kāi)發(fā)理念前進(jìn)。特斯拉、通用、寶馬、安波福、博世、偉世通以及地平線等正在引領(lǐng)這一潮流。
目標(biāo)往往是清晰的，但通往目標(biāo)的路徑卻大相徑庭，無(wú)論是IT新貴，還是汽車行業(yè)老兵，大家都是基于自己的優(yōu)勢(shì)積累，從不同的坡，爬同一座山。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)于產(chǎn)品路線圖、性能、安全性和成本的拿捏，各家都不盡相同，很難講哪條路更好，所以無(wú)論是大陸和博世的漸進(jìn)式域融合（domain fusion）路徑，還是特斯拉和安波福更激進(jìn)的實(shí)踐，都是面向未來(lái)的探索，都值得尊重。
從PC到手機(jī)，再到機(jī)器人，每一代智能設(shè)備相比前代，都是十倍體量的增長(zhǎng)。智能汽車作為移動(dòng)自主機(jī)器的第一形態(tài)，是機(jī)器人時(shí)代當(dāng)之無(wú)愧的殺手級(jí)應(yīng)用，更是技術(shù)旗艦，將催生無(wú)數(shù)種的移動(dòng)機(jī)器人。正如蒸汽機(jī)開(kāi)啟了工業(yè)革命時(shí)代，手機(jī)行業(yè)引領(lǐng)了整個(gè)移動(dòng)設(shè)備時(shí)代一樣，智能汽車最終將撬動(dòng)比自身市場(chǎng)大得多的商業(yè)價(jià)值。
只有把視野放在在機(jī)器人時(shí)代宏大的敘事背景下，我們才能看到智能汽車之于這個(gè)時(shí)代的全部意義。看到趨勢(shì)并不難，難的是自我革命，誰(shuí)能更堅(jiān)決地?fù)肀н@一趨勢(shì)，誰(shuí)就能贏得百年汽車行業(yè)巨變時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)。
為更深入的解決聽(tīng)眾在智能駕駛方面的困惑，「Live」在分享結(jié)束后照舊是問(wèn)答環(huán)節(jié)，李星宇對(duì)「AI投研邦」會(huì)員的疑問(wèn)進(jìn)行了一一解答。摘錄部分如下：
問(wèn)：從你的觀察看，主機(jī)廠在向軟件發(fā)力的過(guò)程中，還需解決哪些問(wèn)題？
李星宇：核心還是人才和組織結(jié)構(gòu)，從面向功能的組織轉(zhuǎn)向平臺(tái)型開(kāi)發(fā)組織，堪稱是涅槃重生。
問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)軟件大規(guī)模上車，如何保持開(kāi)放性和安全性之間的平衡？
李星宇：首先這個(gè)問(wèn)題不可能有一個(gè)終極答案，它是一個(gè)持續(xù)尋找最優(yōu)解的過(guò)程。其次，整個(gè)行業(yè)從各個(gè)維度上，包括法律、監(jiān)管、開(kāi)發(fā)全流程、認(rèn)證測(cè)試準(zhǔn)入等方面都是加固籬笆，其間可能會(huì)有各種問(wèn)題事故，但開(kāi)放的大趨勢(shì)是不會(huì)變的，我們從過(guò)去的歷史里，從電力的發(fā)展、銀行、核電的發(fā)展里都看到了相同的脈絡(luò)。
問(wèn)：智能汽車向超級(jí)中央計(jì)算機(jī)邁進(jìn)，是否會(huì)像PC和手機(jī)行業(yè)一樣，出現(xiàn)一兩家獨(dú)大的局面？
李星宇：我認(rèn)為在行業(yè)的上游，比如高性能芯片和基礎(chǔ)操作系統(tǒng)方面，很有可能是這樣的局面。他們有可能占據(jù)這場(chǎng)變革的中心位置。
問(wèn)：智能化大勢(shì)所趨，主機(jī)廠內(nèi)部、主機(jī)廠和一級(jí)供應(yīng)商、軟件公司之間的關(guān)系和各自的作用和地位會(huì)發(fā)生什么變化？
李星宇：從簡(jiǎn)單的層狀供應(yīng)鏈模式轉(zhuǎn)向協(xié)同進(jìn)化的拼圖模式。每一個(gè)玩家都需要尋找并定位自己的核心地盤，很難再出現(xiàn)全棧都很強(qiáng)的玩家。
問(wèn)：如果車載操作系統(tǒng)可以安裝第三方軟件，安全性這塊如何保證？
李星宇：車廠將有非常嚴(yán)格的功能驗(yàn)證和發(fā)布流程認(rèn)證，確保安全性和兼容性。
問(wèn)：智能汽車的發(fā)展推進(jìn)低于預(yù)期，站在二級(jí)供應(yīng)商角度，你覺(jué)得智能汽車還面臨哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？
李星宇：這是一個(gè)用整篇PPT都無(wú)法圓滿回答的問(wèn)題。在方法論上，協(xié)同進(jìn)化是解決之道。對(duì)與Tier1/OEM來(lái)說(shuō)，不同的Tier2的組合可能是更好選擇，所以，你的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手很可能也是你的神助攻。
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