伴随着近年人工智能、大数据、云计算、物联网、移动通信等技术的持续进步，信息物理世界已然迈入万物互联的智能化阶段。而作为国民经济支柱的汽车产业，因其自身规模大、带动效应强、国际化程度高、资金技术人才密集，正在成为新一轮技术革命的焦点。
当前，以电动化、智能化、网联化、共享化为关键特征的汽车“新四化”正在深刻塑造百年汽车产业。网联信息服务纷纷上车，自然语言交互、辅助驾驶等智能应用在车上日益普及。以中国市场为例，新车的智能化渗透率已经达到48.8%，预计2025年将达到75%。未来，智能汽车将成为人的第三生活空间，为我们带来全新的应用体验。新能源汽车的移动储能我们已经喜闻乐见；未来智能汽车可以为我们提供移动影院级的视听感受；还可以成为与人移动共生的超级智能助理，为我们免除通勤困扰的同时释放更多的个人自由时间，提供更多智能辅助。同时，汽车全生命周期内的数字化服务订阅，部件可扩展可升级，以软件为核心技术支撑的整车体验常用常新正在成为常态。传统的汽车销售正在从价值变现的终点变成起点。最终，智能汽车将成为一个可持续价值创造的平台。
我们看到，智能汽车全生命周期中的软件价值正在凸显。规划阶段，车企越来越多地借用云化平台服务开展市场调研，分析消费者喜好和行为，把握产品技术布局方向，定义整车核心体验；概念阶段，CAD & CAE & CAM等数字化工业软件技术对完善整车早期概念设计愈加重要；设计开发阶段，车企正积极向基于车+云分布式计算架构的“机理”+“数据”数字化模型敏捷开发转型；验证阶段，越来越多的整车功能验证通过模型在环和软件在环承载；销售阶段，基于软件的功能自定义，服务订阅，持续升级正在成为车企的核心卖点；服务阶段，基于实时运营数据的个性化、创新服务正在成为造车新势力的独特优势。软件定义正在全方位地深入到汽车的定义、开发、验证、销售、服务过程当中。

汽车产业变革面临三个主要矛盾

然而，传统车向软件定义智能车的转型之路并不平坦。纵观整个汽车行业，当前的产业变革正面临三个主要矛盾：
消费者持续新体验和功能安全保障的矛盾
截至2021年1月，全球手机用户数已突破52.2亿。泛终端智能化率（手机、汽车、家居等）的持续增长使得消费者对于无缝的智能数字化体验产生了强依赖。用户渴望在智能汽车上也拥有常用常新，随需定制的智能数字化体验。汽车行业从“以车为中心”向“以用户为中心”的体验创新转变直接驱动了两个方面的显著变化：一是整车体验定义贯穿汽车全生命周期；二是整车计算架构由联邦式电子电气架构向集中+区域接入的计算通信架构演进。以整车计算架构为例，现有的电子电气架构采用分离方式，每增加一个功能就需要部署独立的功能部件。整车功能在出厂时已经固定，如需新增功能，需要对车辆进行深度改装。同时各个功能部件互相独立、资源分散，算力低下且无法共享。而基于集中计算+区域接入的智能汽车计算平台则通过将传感、计算、执行进行分离，将计算强相关的功能逻辑和数据在异构高性能技术平台上进行集中部署、资源共享、在线更新，从而可以实现覆盖整车全生命周期的功能开发。
与此同时，智能汽车作为载人交通工具的核心属性并没有发生变化。高安全、强实时历来是车控软件领域的核心特征。而在智能车阶段，整车功能定义跨越多个部件，整车体验更新覆盖全生命周期，底层计算架构发生显著变化。欧盟委员会在《通往自动化出行之路：欧盟未来出行战略》更是提出，当自动驾驶的部署完全融入到整个运输系统中，将会为实现“2050年，欧洲道路交通事故死伤人数为零的愿景”作出重大贡献。在这样的背景下，如何构建面向智能汽车的车控软件平台，实现高功能安全、强实时的整车功能定义和体验更新，保障乘员的生命财产安全是亟待行业解决的关键课题。

产业升级和工程技术的矛盾

长期以来，汽车行业以汽车工程为核心工程方法，形成了OEM负责车型规划、定义、集成，Tier1厂商负责部件化功能开发的金字塔型产业格局。在软件领域，整车企业负责整车需求定义和集成验证，软件相关的功能设计、开发和部件级验证通常由供应商完成。整车企业开发人员以电子电气工程师为主，ICT技术领域的人员&技术积累匮乏。
而在智能汽车阶段，基于专用计算平台，满足车规级要求的智能汽车软件是典型的新生事物。未来，汽车创新的90%左右将集中在软件领域，软件价值占比将达到60%。当前，整车软件架构正加速向服务化可持续架构的方向发展。软件与硬件解耦，软件与软件解耦，软件与数据解耦，基于标准化的软件平台架构，汽车开发者可以灵活地进行二次开发等技术趋势成为行业共识。为此，全球各大车企纷纷成立独立软件子公司，加大软件领域投资力度。今年7月，大众发布2030 NEW AUTO战略，宣布加速转型成为软件驱动型移动出行服务提供者。大众计划于2025年推出一个全新、统一、可扩展的CARIAD全球软件平台。但受限于企业文化，组织结构，开发流程，人才储备，供应链体系，商业模式等因素，主机厂向软件的技术转型升级面临多方面的挑战。
规模化创新突破和可持续安全发展的矛盾
智能汽车因其产业大、赛道新而成为各国战略发展的重点。美国交通部于2015年发布《智能交通系统战略规划（2015~2019年）》，将发展智能汽车作为美国发展智能交通系统的重点。欧盟从2010年起陆续发布一系列政策，引导各国智能汽车产业发展，逐步形成相对完整的包含智能汽车在内的智能交通发展战略体系。日本从上世纪九十年代开始研究智能交通系统，并于2013年制定包含智能汽车在内的信息化国家战略。美、欧、日等国家和地区都在积极推进创新能力试点，希望率先在本国实现智能汽车的规模产业化，甚至采取了阶段性放松行业监管的政策。
然而，智能汽车在开放社会系统环境下的网构化，自主化运行使其面临全新的安全挑战。海量安全攸关的智能汽车正在形成一个全新的智能社会化系统。当前，移动互联网领域的恶意应用程序数量超过1300万个，并以年复合增长率60%的速度高速增长。世界经济论坛已经将网络攻击列为对人类的第三大威胁，仅次于极端天气和自然灾害。在互联网领域为人熟知的梅特卡夫定律也同样适用于智能汽车安全威胁领域，即智能汽车的威胁风险与其节点成平方关系。因此，我们看到过去5年时间里汽车被攻击的次数增长了20倍。究其原因，威胁主要来自三个方面：一是万物互联增加攻击面，如移动网络、蓝牙、WiFi、GPS、UWB、V2X等；二是汽车全生命周期智能化应用增加攻击面，如汽车的设计、制造、功能、体验、服务等；三是汽车软件复杂度提升增加攻击面。汽车关键代码漏洞呈现指数级增长；开源软件的引入也导致系统漏洞的急剧增加。上述这些因素对车的功能安全、数据安全、网络安全都带来了前所未有的挑战。

智能汽车操作系统是软件定义汽车的关键

解决好上述三个主要矛盾是智能汽车取信于消费者，赋能车企，产业转型落地的关键前提。而覆盖汽车开发、运行、运营等阶段的基础操作系统向下整合资源，向上抽象能力，对智能汽车功能应用运行起着承上启下，起承转合的关键作用。智能汽车操作系统是业务使能层，用户无法直接感知，是基础性工作，技术难度高、开发量大，需要基于对ICT领域的深入理解长期培育。
传统车控操作系统主要基于ECU、MCU计算平台，面向车控部件应用提供受限嵌入式环境下实时、确定、可靠的基础运行环境。
而智能汽车操作系统主要基于异构高性能计算平台，集成高性能车控计算任务的复杂系统，是孕育智能驾驶创新能力的核心支撑平台，同时还需要满足高安全、高可靠等汽车行业关键要求，是产业链竞相布局的制高点。

华为智能汽车操作系统助力软件定义汽车
华为智能汽车操作系统包含三大操作系统AOS（智能驾驶操作系统）、HOS（智能座舱操作系统）和VOS（智能车控操作系统）。华为依托自身在ICT领域的长期积累，致力于优先把使能业务的基础能力构建好，借此大大降低智能汽车的开发难度，帮助车企提升开发效率、降低开发成本，聚焦为用户带来更好体验，将汽车打造为持续创造价值的平台。
面向车控域安全攸关的运行保障场景，华为的车控操作系统方案主要分为智能驾驶操作系统AOS和智能车控操作系统VOS两个核心部分。
智能驾驶操作系统AOS，同时满足智能驾驶软件开发对生态、车规、性能等核心要求
智能驾驶是车企获得竞争优势的战略制高点，面临着投入周期长、场景复杂度高、技术难度大的三大挑战。华为智能驾驶操作系统AOS，坚持通过技术创新满足智能驾驶软件开发对性能、车规、安全及高效开发的核心要求，致力于提供4大核心能力：
全栈自研，包括内核、中间件、AI计算框架、工具链、云端服务基础软件栈；
车规级安全，车规级安全隔离引擎、车规级内核、车规级运行时和框架；
提供AI框架和丰富的算子库，支持模型化仿真、验证，使能智能驾驶高效开发；
极致性能：原生异构计算架构，专为车场景的打造的确定性运行环境、确定性调度、确定性通信框架。
智能车控操作系统VOS，兼容AUTOSAR最新标准，满足ECU向车载以太网、多核MCU、安全、OTA等演进诉求
华为智能车控操作系统VOS支持车规级MCU芯片、兼容AUTOSAR规范，通过车规安全认证，并且提供全套模型化开发工具链。现已运行在华为及众多合作伙伴的网关、车身控制器、电动系统、底盘系统、传感器、域控制器等多种设备之上，应用场景广泛。面向安全车控部件应用，华为智能车控操作系统VOS致力于提供4大核心能力：
全自研的智能车控操作系统，兼容Classic AUTOSAR4.4规范，同时把创新技术推入AUTOSAR标准；
车规安全，ASIL-D认证，高安全隔离、冗余设计，确保关键任务稳定可靠执行；
支持SOA服务化开发，提供DDS/SOMEIP通信中间件，提供安全、灵活的多核部署方案；
高效开发，全自研的开发平台，提供模型化开发、仿真、验证、代码自动生成，同时提供ECU模拟器。

在迎接智能汽车转型大潮的过程中，华为将结合自身的技术积累，长期聚焦ICT技术，持续打造使能车企业务基础能力的智能汽车操作系统。通过构建安全开放的智能汽车操作系统，我们希望与车企、软件和硬件合作伙伴勠力同心，共创数字平台、共建繁荣生态、共享技术成果，使能车企“造好”车、造“好车”。

注：本文首发于《汽车纵横》杂志2021年11月刊