汽車行業(yè)如何在保持嚴(yán)格法規(guī)遵從的同時(shí)提高其創(chuàng)新潛力

雖然藍(lán)牙是朝著設(shè)備集成正確方向邁出的一步，但它仍然是一種有缺陷的技術(shù)，通常無(wú)法跟上它試圖連接的設(shè)備。甚至福特的藍(lán)牙全球負(fù)責(zé)人 Doron Elliott 也承認(rèn)，“汽車在一個(gè)周期內(nèi)工作，而移動(dòng)設(shè)備在另一個(gè)周期內(nèi)工作?！?雖然大多數(shù)新智能手機(jī)都是在一年內(nèi)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，但新車的電子設(shè)備可能需要 4-5 年才能開(kāi)發(fā)出來(lái)前由于嚴(yán)格的認(rèn)證程序。對(duì)于汽車制造商來(lái)說(shuō)，為了引入頻繁的軟件更新而不斷地重新測(cè)試和重新認(rèn)證他們的系統(tǒng)根本不劃算。

除了延長(zhǎng)開(kāi)發(fā)生命周期外，車輛的基礎(chǔ)設(shè)施本身也阻礙了汽車制造商達(dá)到其他技術(shù)行業(yè)的創(chuàng)新水平。由于車輛的所有功能都由物理上位于車輛內(nèi)的計(jì)算機(jī)管理，因此可以實(shí)現(xiàn)多少功能是有限的。每臺(tái)車載計(jì)算機(jī)還必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，因此很難在多臺(tái)機(jī)器上重用軟件。此外，必須手動(dòng)訪問(wèn)車輛的計(jì)算機(jī)以分析或修復(fù)軟件問(wèn)題。您能想象每次需要更新操作系統(tǒng) （OS） 或安裝軟件補(bǔ)丁時(shí)都將 iPhone 帶到 Apple 商店嗎？

隨著物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 成為新常態(tài)，消費(fèi)者的所有設(shè)備都相互連接和集成，汽車行業(yè)需要借鑒蘋果和谷歌的做法。消費(fèi)者不再滿足于單獨(dú)運(yùn)行的設(shè)備，無(wú)論是手機(jī)、平板電腦還是汽車。當(dāng)然，百萬(wàn)美元的問(wèn)題是，“汽車行業(yè)如何在保持嚴(yán)格法規(guī)遵從的同時(shí)提高其創(chuàng)新潛力？” 答案其實(shí)很簡(jiǎn)單：虛擬化。

為什么是虛擬化？

對(duì)于不熟悉該技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，虛擬化利用計(jì)算機(jī)軟件（例如管理程序）在單個(gè)硬件上運(yùn)行多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)（甚至是具有不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)）。從亞馬遜的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù) （IaaS） 產(chǎn)品到美國(guó)國(guó)防部的運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)設(shè)施，虛擬化已成為安全、可擴(kuò)展計(jì)算的首選解決方案。此外，今天的車輛硬件終于具備了能力以支持對(duì)性能或安全性影響最小的虛擬化。

您可以想象，虛擬化將為汽車制造商和軟件開(kāi)發(fā)人員開(kāi)辟一個(gè)新的可能性領(lǐng)域。如前所述，車輛目前僅限于基于其多臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理足跡的有限功能集。即使最近車輛 CPU 處理能力有所提高，這些計(jì)算機(jī)可以運(yùn)行的程序也只有這么多。創(chuàng)建在單臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的虛擬機(jī) （VM） 將使制造商能夠提供無(wú)限數(shù)量的功能和乘客定制機(jī)會(huì)。例如，車輛中的每個(gè)座位都可以擁有自己獨(dú)特的虛擬機(jī)，使乘客能夠自定義他們的車輛環(huán)境，從椅子設(shè)置到廣播電臺(tái)。后座乘客甚至可以在他們的液晶屏幕上觀看單獨(dú)的電影（這對(duì)各地的家庭公路旅行來(lái)說(shuō)是一個(gè)福音）。

除了乘客便利之外，虛擬化還為整個(gè)汽車領(lǐng)域的利益相關(guān)者提供了許多時(shí)間和成本優(yōu)勢(shì)。維護(hù)變得更加高效，因?yàn)檐浖?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/1215/" target="_blank">維修和升級(jí)可以遠(yuǎn)程完成，而不必手動(dòng)訪問(wèn)車輛。同樣，虛擬化環(huán)境顯著加速了軟件開(kāi)發(fā)，因?yàn)橐磺卸荚谕粔K硬件上運(yùn)行，因此只需要測(cè)試一次。此外，由于每個(gè)虛擬機(jī)都是完全沙盒化的，制造商可以在單個(gè)車輛中利用不同的操作系統(tǒng)（例如，QNX 或 AUTOSAR 來(lái)管理關(guān)鍵任務(wù)功能，Android、Tizen 或 Linux 來(lái)管理車載信息娛樂(lè) （IVI） 并引入尖端功能）。

在虛擬化環(huán)境中實(shí)施像 Android 這樣的高級(jí)操作系統(tǒng) （HLOS） 還將使消費(fèi)者能夠通過(guò)可下載的汽車應(yīng)用程序定制和“連接”他們的車輛。想象一下，如果您的車輛可以在油位或輪胎壓力低時(shí)向您發(fā)送短信。想象一下，如果您可以直接通過(guò)手機(jī)啟動(dòng)甚至跟蹤您的車輛。想象一下，當(dāng)您駛?cè)胲嚨罆r(shí)，如果您的車庫(kù)門自動(dòng)打開(kāi)。

事實(shí)上，其中一些選項(xiàng)已經(jīng)在今天的市場(chǎng)上可用。問(wèn)題是這些服務(wù)要求消費(fèi)者購(gòu)買他們或他們的汽車經(jīng)銷商必須安裝的第三方硬件。借助虛擬化，消費(fèi)者將能夠簡(jiǎn)單地從汽車級(jí)市場(chǎng)下載應(yīng)用程序。正如您當(dāng)前下載應(yīng)用程序以使您的智能手機(jī)成為您生活方式的更強(qiáng)大工具一樣，汽車應(yīng)用程序也可以擴(kuò)展您車輛的實(shí)用性。

集成挑戰(zhàn)（和解決方案）

與大多數(shù)事情一樣，虛擬化車輛的軟件系統(tǒng)說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。汽車行業(yè)創(chuàng)新如此緩慢的部分原因是其極其嚴(yán)格的安全和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。盡管 Android、Tizen 和 Linux 等 HLOS 將為汽車制造商提供創(chuàng)新的機(jī)器對(duì)機(jī)器 （M2M） 和定制機(jī)會(huì)，但它們本質(zhì)上不如當(dāng)今汽車中使用的 QNX 和 AUTOSAR 操作系統(tǒng)穩(wěn)定。這就是智能系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)于成功的虛擬化至關(guān)重要的原因。

圖 2 顯示了一個(gè)示例圖，說(shuō)明了如何在汽車行業(yè)實(shí)施虛擬化。如您所見(jiàn)，Xen Type 1（換言之，裸機(jī)）管理程序位于車輛物理計(jì)算機(jī)的頂部并管理各種 VM。相關(guān)的軟件系統(tǒng)在功能特定的機(jī)器中組合在一起，這些機(jī)器彼此完全沙盒化。這意味著即使您的 Android 操作系統(tǒng) IVI 系統(tǒng)崩潰，您的關(guān)鍵任務(wù)驅(qū)動(dòng)程序（位于單獨(dú)的機(jī)器中并在超可靠的 QNX 或 AUTOSAR 操作系統(tǒng)上運(yùn)行）也不會(huì)受到影響。

圖 2：虛擬化汽車軟件環(huán)境示例。

盡管像 Xen 這樣的管理程序?yàn)檫\(yùn)行多個(gè) VM 提供了最強(qiáng)大的功能（和可靠性），但由于它是開(kāi)源軟件，因此很難進(jìn)行認(rèn)證。隨著全球開(kāi)發(fā)人員社區(qū)不斷開(kāi)發(fā)和改進(jìn)管理程序（并使用不同的流程和技術(shù)來(lái)做到這一點(diǎn)），它無(wú)法通過(guò) ISO 26262 認(rèn)證。雖然一種解決方案是使用私有虛擬機(jī)管理程序，但它無(wú)法提供與利用全球開(kāi)發(fā)人員社區(qū)相同的創(chuàng)新水平（也無(wú)法提供上市時(shí)間）。私有虛擬機(jī)管理程序通常還附帶高額的單位使用費(fèi)。因此，挑戰(zhàn)在于使開(kāi)源社區(qū)的活力與汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性保持一致。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，GlobalLogic， Inc. 目前正在開(kāi)發(fā)一種獨(dú)特的程序來(lái)認(rèn)證開(kāi)源虛擬機(jī)管理程序。在對(duì)特定版本的 Xen 虛擬機(jī)管理程序執(zhí)行詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)和差距分析后，該虛擬機(jī)管理程序會(huì)進(jìn)行修改和驗(yàn)證，以符合 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)。有了經(jīng)過(guò)認(rèn)證的虛擬機(jī)管理程序，就可以為客戶成功開(kāi)發(fā)汽車級(jí)軟件。隨著時(shí)間的推移，Xen 版本也可以隨著開(kāi)源社區(qū)添加新功能而重新分析和重新認(rèn)證。

當(dāng)然，該行業(yè)很快將需要?jiǎng)?chuàng)建一套全新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)篩選潛在的汽車級(jí)應(yīng)用。在虛擬化環(huán)境中實(shí)施 HLOS 的全部意義在于讓消費(fèi)者能夠像使用其他智能設(shè)備一樣定制他們的車輛。這意味著創(chuàng)建一個(gè)專門針對(duì)汽車行業(yè)的應(yīng)用市場(chǎng)，例如 iTunes 或 Google Play。盡管一些制造商可能會(huì)選擇在內(nèi)部開(kāi)發(fā)所有定制應(yīng)用程序，但這種方法將非常耗時(shí)且成本過(guò)高——更不用說(shuō)創(chuàng)新的主要障礙了。

另一方面，對(duì)汽車應(yīng)用程序采用自由市場(chǎng)方法會(huì)帶來(lái)一些固有風(fēng)險(xiǎn)，例如在車輛 IVI 或儀表盤系統(tǒng)中出現(xiàn)錯(cuò)誤。盡管沙盒架構(gòu)不會(huì)損害關(guān)鍵任務(wù)驅(qū)動(dòng)程序，但病毒仍可能對(duì)受影響的模塊造成嚴(yán)重破壞。從這個(gè)意義上說(shuō)，未來(lái)汽車制造商面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大的應(yīng)用程序提交篩選系統(tǒng)。制造商還必須以消費(fèi)者無(wú)法“越獄”他們的車輛的方式構(gòu)建他們的虛擬化系統(tǒng)。雖然越獄智能手機(jī)很少會(huì)給服務(wù)提供商帶來(lái)潛在的收入損失，但越獄汽車系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致用戶安全問(wèn)題。

真正“聯(lián)網(wǎng)”的汽車

盡管可靠性、安全性和認(rèn)證問(wèn)題可能會(huì)阻止汽車行業(yè)與移動(dòng)等快節(jié)奏行業(yè)完全同步，但汽車軟件系統(tǒng)的虛擬化方法可以使其非常接近。通過(guò)利用 ISO 26262 認(rèn)證的管理程序在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和 HLOS 上運(yùn)行沙盒 VM 系統(tǒng)，汽車制造商可以設(shè)計(jì)出既安全又先進(jìn)的車輛。因?yàn)樵谑謾C(jī)不僅僅是手機(jī)的時(shí)代，汽車不應(yīng)該不僅僅是汽車嗎？

審核編輯：郭婷