智能汽车操作系统为何没有“完美计划”？

2023-03-22 11:03

伦纳德·伯恩斯坦有一句名言：“伟大的成就有两个必要条件，一个计划和不太够的时间。” 主做激光雷达的禾赛科技创始人李一帆，将这句话作为2月9日在美国纳斯达克证券交易所揭牌上市敲钟演讲的结语。

对于正经历颠覆性变革的汽车产业，需要“一个更好计划”和“更多时间”的不仅是激光雷达，而是智能汽车全产业链，包括扮演“灵魂”角色的智能汽车操作系统，但打造智能汽车操作系统，其难度超乎业界想象。

在写完2.7亿行代码之后，阿里巴巴集团副总裁、斑马智行联席CEO张春晖做出一个艰难的决定，放弃完全自研汽车操作系统（简称汽车OS）。张春晖在2022年11月4日公布了这个决定：“之前我们都是自己做，现在会联合行业伙伴做，要把很难的事情做得更好。”在张春晖做出决定的一个月前，刚刚上任不久的大众汽车集团CEO奥利弗·布鲁默也做出了类似的决定：调整“60%软件完全自研”策略，引入软件外包伙伴。

不仅是阿里斑马智行、大众汽车，许多车企、ICT企业在自研汽车智能操作系统过程中都遭遇了困境，纷纷调整了研发策略。2023年的2月、3月，中国几个汽车操作系统厂商，包括普华基础软件、国科础石、国汽智联等也都相继开源。随着软件定义汽车时代的到来，找到打造整车智能操作系统的“更完美计划”，成为汽车产业界的必选题。

智能汽车OS为何那么难？

智能汽车被视为继智能手机之后下一个最大的智能终端市场，目前，这个市场还没有出现真正意义上的整车智能OS。不管是在汽车驾控OS市场占据绝对优势的黑莓，还是在智能手机OS市场叱咤风云的安卓、苹果，在入局智能汽车OS市场几年后，都未能“一统江湖”。

既然汽车OS不能复制手机OS路线，而且像黑莓这样的实时汽车操作系统厂商目前也未能将智能汽车OS“拿下”，而众多类似大众的汽车巨头在研发中也遭遇了困境，那么智能汽车OS到底难在哪里？

大众调整软件策略

“汽车与PC、手机、服务器最大的不同是它的本质是动的，而手机、PC、服务器是不动的，手机的动也是别人拿着它，到处走来走去。”悠跑科技副总裁蔡德暄认为。

操作系统向下管理硬件，向上给应用提供接口，面向用户提供统一的交互方式。NVIDIA中国区软件解决方案总监卓睿认为，汽车操作系统分广义和狭义两类。狭义的操作系包括大家熟知的诸如Linux（开源基金会）、QNX（黑莓）、VxWorks(风河)等操作系统内核，其研发需长期积累，发展到今天经历了很长的时间。广义的操作系统包括底层的操作系统内核、中间件和一些针对相关行业的服务。目前来看，汽车厂商研发的主要是广义操作系统，因为要让Linux、QNX等操作系统上车，还需要中间件以及一些服务才能够落地。

“广义汽车操作系统的难度分为两个层面。一是这个操作系统需要与时俱进，随着汽车架构从域控制器向中央计算架构演进，域控制器集中化是必然趋势。软件方面，对应的改变就是需要将智能驾驶域OS、智能座舱域OS、仪表域OS跑在同一颗芯片上，OS需要多出一个维度，即Hypervisor虚拟机监视器，它最主要的两个作用，是严格的资源的隔离，以及避免不同模块错误的相互干扰。二是中间件也要发生相应的变化，汽车架构从域控制器向中央计算架构演进，对于不同域（包括智能驾驶域、智能座舱域和仪表域）都提出了挑战，中间件需要覆盖三个域的不同要求。” 卓睿说。

中科院战略咨询院产业科技创新研究中心副主任鹿文亮将智能汽车OS的挑战总结为两难：一个是对底层芯片的适配，另一个是上层软件生态的建立。自动驾驶等车辆控制功能需要低延时和高算力，这需要操作系统对底层芯片进行深度适配，充分发挥芯片的性能，降低延时。上层则需要有庞大的用户群体和软件开发者构建软件生态，用生态优势吸引更多的用户和开发者。解决上述问题并不容易。

地平线创始人兼首席科学家余凯认为，整车智能操作系统之难有两个层面，一是底层的硬件和软件计算平台没有走向统一，还没有形成像Wintel、ARM-Android这样统一的“芯片架构标准+操作系统”联盟；二是上层的应用生态并没有形成，因为目前智能汽车产业还处于发展早期，是否存在独立于移动互联网的车载应用生态，还没有答案。如果不存在，那么车载OS大概率是现有操作系统的延展（自动驾驶域的实时安全操作系统+信息娱乐域的Android），不会有新的革命性的操作系统。

阿里斑马智行汽车操作系统的研发演进，印证了业界专家的观点。阿里巴巴一直有操作系统的“梦”，从研发智能手机OS、云OS再到如今的汽车OS，应该说既有积累也有经验还有人才，确切研发汽车OS的时间也已超过4年。从车机切入，向智能座舱推进，目前已经演进到第三阶段整车智能操作系统，遇到的巨大挑战之一就是软硬件的适配问题。

不仅仅是斑马智行，大众汽车集团以及各家汽车厂商的OS研发都遭遇了类似问题。

OS企业与芯片企业深度捆绑

2022年10月13日，大众汽车集团宣布投资24亿欧元与自动驾驶芯片企业地平线建立合资公司，这桩交易备受业界关注。其决定合作速度之快、投资金额之大，都创下了大众这几年之最，今年上半年这桩交易即将完成。对于这次交易，大众有几个核心诉求：全栈式自动驾驶解决方案、智能汽车操作系统、中国市场。

就在大众汽车与地平线宣布达成合作的两个星期之后，斑马智行也宣布与地平线、芯驰科技分别联合发布智能驾驶、智能座舱生态化平台。同时，AliOS Drive自动驾驶操作系统将率先运行在地平线征程5芯片上，实现BSP(board support package板级支持包)层打通，可以更好地支持操作系统，使之能够更好地运行于硬件主板。

为什么想做汽车操作系统的大众汽车、斑马智行都纷纷与汽车芯片厂商深度捆绑？斑马智行首席架构师肖枫曾在一场关于汽车操作系统的对话中袒露了心结：“如果我们与芯片公司只靠公版模式的合作，是达不到‘芯魂合作’感觉的。事实上Windows和英特尔，并不是简单地通过公版组合在一起，而是双方进行深度定制，产生了化学反应的。”

为什么虚拟机监视器的研发一定要与芯片深度协同？卓睿透露了其中的玄机：因为Hypervisor虚拟机监视器比OS更底层，OS是跑在虚拟机监视器之上的，而虚拟化与芯片本身的能力是强相关的，比如NVIDIA目前没有采用QNX的虚拟化机制，因为GPU是NVIDIA自己的IP。芯片公司一般不会使用第三方公司为其IP做虚拟化，否则运行效率会打折扣。

基于此，我们就能很好地理解，目前能自研汽车操作系统的企业，要么是自己具备芯片设计能力，比如华为、特斯拉、Waymo；要么纷纷与汽车芯片厂商深度联手。

要想成就汽车操作系统，必须有芯片的强力支撑，但眼下智能汽车芯片尚处于“野蛮生长”阶段，究竟哪种、哪家芯片能够成为主流尚未定论。有一种观点认为，目前业界之所以未能有一统江湖的智能汽车OS出现，是因为在汽车芯片领域尚未出现类似PC时代的x86平台，以及手机时代的ARM平台，因为智能汽车芯片主流平台尚未出现。

“未必会有智能汽车芯片江湖的统一，未来的操作系统不一定与特定芯片架构平台绑定。”鹿文亮认为，未来汽车芯片架构未必只有一种，ARM、RISC-V、x86都有机会，特别是当芯片性能足够强大的时候，如果操作系统能够做好，上层的用户和应用开发者并不会感受到底层架构的差异。

卓睿认为，未来的汽车芯片平台未必会形成PC时代的x86 + Windows模式，各种芯片架构有可能是并存，因为定制化的时代就不一定会有标准化的平台出来。为什么智能汽车是定制化的时代？因为每家车企的车是不一样的，同一家车企生产的车也是不一样的，传感器、模组、结构等不一定相同，它要适配的场景都是不一样的，这是一个嵌入式的市场，很难有标准化的东西出来。

卓睿进一步表示：“所以不会有大一统的广义汽车OS出来。因为针对不同芯片平台的SDK不一样，就像针对NVIDIA或高通的芯片，其SDK不同，中间件就不同。如果没有统一的芯片平台，就没有一统的OS出来。这就意味着芯片与OS的联盟将会是众多的、纷纭的，大家都会去找各自合得来的，未来有机会把市场规模做得更大的盟友。”

这几年，智能汽车芯片是业界的焦点。但两三年后，焦点会转向操作系统。九章智驾创始人苏清涛的观点是，自动驾驶产业对操作系统的关注会比芯片晚两三年，传统ECU承担的功能有限，运行相对简易，如传感器处理只涉及简单的、分辨率较低的点云或数字图像等，往往只需要调度某一单一任务，因而并不需要高性能的OS来实现资源的调度和分配。在自动驾驶行业发展的早期，是芯片厂商带着操作系统“飞”；但随着产业逐步进入成熟期，操作系统的话语权会越来越大。当产业发展高度成熟，开发者高度集中的时候，操作系统的市场集中度会非常高。

智能汽车操作系统的第二大难题是开发生态缺乏。鹿文亮认为可以采用这样的思路进行破解：首先，选定一个有潜力的底层芯片结构，然后要在这个领域加大投入，快速提升产品出货量，自研一批高品质应用，以此来吸引更多的用户。在用户基础不断增加的同时，吸引更多的开发者。总结起来就是前期要看准，后期投入大、动作快。每一个环节都有不确定性，且投入较大，企业一方面可以通过将车载系统与手机、平板、智能家居等操作系统打通来吸引用户，另一方面也可以通过与其他车企横向合作来扩大规模、降低开发成本。

开源与开放是破局方案？

虽然广义的汽车操作系统不会一统天下，但是狭义的汽车操作系统内核却有着自己的理想。因为原有的基础汽车OS面临升级，原来被QNX（黑莓）、VxWorks(风河)等牢牢把持的汽车OS市场格局有机会重构，所以包括阿里、华为等许多企业都希望入局。

据肖枫透露，阿里斑马智行自研的微内核操作系统，目前已经通过了ASIL-D认证（业界最高等级的功能安全认证），其研发的虚拟机，也已经通过了虚拟机的ASIL-D的认证。到现在为止，斑马基本上从流程到产品，从微内核到虚拟机，都已经达到了ASIL-D的最高认证。

鸿蒙OS是华为2019年开发者大会上推出的面向全场景的分布式操作系统，可适配包括车机、手机、智能穿戴等多种终端设备，目前鸿蒙OS包含Linux内核、鸿蒙微内核及LiteOS的混合内核设计。安全性方面，华为自动驾驶OS内核已获功能安全认证ASIL-D。第二年，华为将鸿蒙OS开源，交给开放原子基金会运营，希望鸿蒙有更大的未来。

中国开源软件推进联盟副秘书长宋可为认为，无论是QNX还是SEL4作为微内核系统，代码都比Linux小几个数量级，可以重构。因此，将现阶段目标定位替代QNX，开发一个开源的可替代方案是可行的，而且也是未来趋势。

但目前看，汽车操作系统的打造，尤其是在中国市场，状态是小而散。“国内汽车OS，一盘散沙的‘无序’繁荣局面，可以类比15年前的智能终端操作系统启蒙期。”宋可为说。

公开信息显示，在中国从事开源汽车操作系统研发的汽车超过300家。2022年9月8日中国开源软件推进联盟发起一项操作系统统计，目前在中国市场同时有28款汽车操作系统。宋可为说：“这么多ROM类操作系统不仅分散了业界的操作系统人才，也无助于解决我国汽车行业的供应链安全和数据安全问题。我们需要有基础操作系统的中国方案，要尽快填补这个空白，产业的发展必须建立在自力更生的基础上，并坚持开源开放、协同创新。”

目前，国内汽车操作系统厂商正在寻求突围的“更完美的计划”，继华为将鸿蒙开源，阿里斑马宣布开放之后，最近又有一些技术阵营加入“开源探路征程”。目前中国做汽车操作系统的几个技术路线，包括普华基础软件、国科础石、国汽智联都已相继开源。

2月18日，中国汽车工业协会软件分会发布中国车用操作系统开源计划，目前开源伙伴单位包括了普华基础软件、一汽、东风、长安、中汽创智、中电科32所、西部智联、地平线、芯驰、先进操作系统创新中心、电子科技大学等单位。预计其首个车用操作系统原创微内核开源版本将在2023年5月正式发布。

3月16日，在重庆科学城的一个小会议室里，聚集了30多位来自全国的各技术路线的汽车操作系统研发团队带头人，包括清华大学、电子科技大学、国汽智联、国科础石等，这些人是来参加由重庆高新开发建设投资集团和西部智联主办的 “2023下一代智能网联汽车操作系统研讨会”。在会上，专家们发布了《关于促进汽车操作系统开源开放、协同发展的倡议》，号召中国从事汽车操作系统研发的各个技术阵营，通过开源开放、通力协作，共同构建汽车操作系统新生态，有效降低相关技术供应链的潜在风险。

中国汽车工业协会软件分会秘书长尤强表示：“国产车用操作系统的开发建设是一项长期而艰巨的任务，必须将目前有限的资源尽快汇聚在一起，在此基础上推出中国汽车操作系统的开源方案。一旦欧美的中央集成电子电气架构成熟，我们这一代人就会错过这个窗口，错过中国汽车产业由大变强的历史机遇。”

目前，中国正在加速推动汽车OS开源发展。“其实开源并不简单。选择开放许可协议，源码开放，提供自由下载，这仅仅是个开端。后续的开源合规、社区运营、商业模式设定、商业生态建立等等，这一切均需要专业人士参与策划和治理。”宋可为同时分析了安卓操作系统的开源战略，建议大产业界要从商业生态、技术生态、开源合规等多个维度来审视未来中国的开源汽车操作系统，包括如何消除许可证冲突，做好代码审校和重构，在商业模式设定之后如何维系商业生态和开源生态（技术生态）的平衡等。

专家认为，谷歌凭借开源合规、第三方商业组件替换（HAL）、开放协议梳理、开源组件替换、商业模式设计、系统分离（商业授权、开放授权）、商业联盟、捆绑条款、商业生态等一系列组合拳，成功地战胜了大部分竞争对手，把握智能手机升级换代的窗口，围剿了除苹果之外几乎所有的手机厂商，其商业与开源思路值得深度研究。

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作者丨特约撰稿李佳师

编辑丨陈炳欣

美编丨马利亚

监制丨赵晨

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来源: qq

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