共建高安全可靠的中間件產(chǎn)品
上海2023年7月14日 /美通社/ -- 上海零念科技有限公司（LinearX）是一家成立于2021年的初創(chuàng)企業(yè)，相比其它從事智能駕駛基礎(chǔ)軟件平臺的公司，其進入的時間并不早，況且還面臨著國內(nèi)外激烈的競爭環(huán)境。那么，零念科技成立的初衷是什么？這家公司產(chǎn)品和技術(shù)的競爭力又如何？近日，帶著眾多的疑問，焉知汽車專訪了零念科技的創(chuàng)始人兼CEO柯柱良先生，并進行了深入的交流。以下為原文內(nèi)容：
零念科技創(chuàng)始人兼CEO柯柱良
全球第一款L3級自動駕駛域控制器的見證者
柯柱良本科畢業(yè)于西安電子科技大學的通信工程專業(yè)，并在德國亞琛工業(yè)大學獲得計算機碩士學位。畢業(yè)后，他曾在華為、德國大眾、TTTech等多家企業(yè)任職，在此期間，參與主導了奧迪zFAS全球第一款L3級自動駕駛域控的開發(fā)工作。2018年，他外派回國后就職于上汽創(chuàng)時智駕，并擔任平臺軟件技術(shù)負責人，負責上汽榮威、上汽智己等多個智能駕駛項目。2021年，他創(chuàng)立零念科技并擔任CEO。
其中，全球第一款L3級自動駕駛域控的研發(fā)經(jīng)歷讓他一直引以為豪。奧迪zFAS先人一步只是一方面，更重要的意義在于它第一次真正實現(xiàn)了L3級自動駕駛的量產(chǎn)落地，難度之大可想而知。"我有幸參與了這樣一個具有開創(chuàng)性的大型項目，親身經(jīng)歷了復雜型系統(tǒng)的構(gòu)建，并驗證了它的可靠性、安全性。其中，很多系統(tǒng)邏輯和方法論對我們今天的工作依然有很強的借鑒和指導意義。"柯柱良表示。
談到項目本身，他感慨頗多："整個項目過程中踩過的坑很多。其中一個，是做泊車超聲波雷達系統(tǒng)的時候，系統(tǒng)單獨運行的時候，工作很穩(wěn)定。但是，再集成進去一些其它軟件的時候，由于受到其它系統(tǒng)的影響，超聲波雷達的性能出現(xiàn)急劇下降。經(jīng)過多次試錯和磨合，才最終發(fā)現(xiàn)并解決了問題。當很多功能要集成到一個域控制器的時候，系統(tǒng)的復雜性大大增強，解決各個系統(tǒng)之間的相互干擾就是一項很大的挑戰(zhàn)。"
其中，供應商的管理也是一個很棘手的問題。當時，奧迪的zFAS可以稱得上是行泊一體方案的"鼻祖"了。但是，當時芯片的性能遠沒有現(xiàn)在這么強，一款智能駕駛域控要拼湊多達4~5顆SoC/MCU芯片，奧迪的zFAS域控制器采用的主控芯片有：英偉達的Tegra K1 VCM、Mobileye的EyeQ3、Altera的Cyclone V以及英飛凌的Aurix TC297T等。因此，這個項目必然需要調(diào)動多家供應商一起來做，管理難度可想而知。
某主機廠zFAS域控制器
"當時，這個項目有超過1000多個軟件接口，并且，38個應用層軟件來自不同的供應商。如何劃分不同供應商之間的界限，對系統(tǒng)設(shè)計而言是一項很大的挑戰(zhàn)。那個時期，各家芯片的算力還非常有限，但系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能卻和現(xiàn)在差不多，所以，我們后期花了很長的時間不斷地去做系統(tǒng)優(yōu)化。"柯柱良介紹說。
EE架構(gòu)演進驅(qū)動底層軟件的變革
整車EE架構(gòu)的演進驅(qū)動了汽車底層OS的變革。在分布式架構(gòu)階段，操作系統(tǒng)還是采用Classis AUTOSAR（CP），CP引入了RTE標準中間通信模型和標準BSW，主要應用于高性能MCU；到了集中式域控架構(gòu)階段，Classis AUTOSAR（CP）升級為Adaptive AUTOSAR（AP），AP引入了面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），以及對POSIX系統(tǒng)的支持，主要應用于高算力SoC；未來的中央計算架構(gòu)也許將出現(xiàn)新的底層操作系統(tǒng)。在EE架構(gòu)的不同階段，智能駕駛系統(tǒng)對底層基礎(chǔ)軟件的需求存在較大的不同。
EE架構(gòu)的演進驅(qū)動了汽車底層OS的變革
在柯柱良看來，CP出現(xiàn)后 ，才有了明確的中間件概念。CP的一個重要使命就是實現(xiàn)標準的軟件接口，實現(xiàn)軟硬件解耦，便于不同供應商的產(chǎn)品能夠相互兼容。而AP有兩個使命，一是支持SoC，二是實現(xiàn)SOA的軟件架構(gòu)。
未來將是多個CP/AP混雜的多芯片復雜的異構(gòu)架構(gòu)。對中間件來說，最重要的是實現(xiàn)跨域系統(tǒng)的抽象。一個比較理想的中間件就是要實現(xiàn)軟硬件完全解耦，對于上層應用而言，它不需要知道服務(wù)從哪里來，服務(wù)對象是SoC還是MCU，通過中間件進行服務(wù)的調(diào)用即可。
共建高安全可靠的汽車操作系統(tǒng)
業(yè)界認為，特斯拉沒有使用AUTOSAR AP，國內(nèi)的幾家主要造車新勢力也沒有用，大部分采用的是AUTOSAR CP+DDS的形式。甚至，一些正在轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)車企也沒有太大的意向去用AUTOSAR AP。原因可能有以下幾種：1）使用成本高；2）效率不高；3）AUTOSAR只負責車內(nèi)通信，不支持車云通信，無法支持車路協(xié)同場景。
不過，也有人認為，AUTOSAR AP只會越來越重要，因為它是順應車載技術(shù)，并不斷發(fā)展的規(guī)范，覆蓋面會越來越廣。在未來，沒有AUTOSAR AP的支持，多域融合的中央計算架構(gòu)很難被搞定。
柯柱良表示，特斯拉之所以沒有使用 AUTOSAR AP，采用自己搞的一套系統(tǒng)，是因為特斯拉是基于互聯(lián)網(wǎng)的思維去造車。如果其它家也都像特斯拉一樣，具備全棧自研的能力，那么，就可以無需適配別人需求，自己玩就好。所以，特斯拉的做法完全可以理解，類似于蘋自己做手機底層軟件的思路。
也許，市場上會出現(xiàn)一兩家類似特斯拉的造車公司，但大部分企業(yè)還是需要圍繞AUTOSAR生態(tài)去做事情。AUTOSAR AP提供了一套國際化、標準化的能力，支持企業(yè)之間的軟硬件解耦。企業(yè)之間需要考慮的是如何互相兼容、互聯(lián)互通和開放。
"AUTOSAR AP的主要優(yōu)勢就在于它是一個國際化的標準，是一個生態(tài)體系，只有符合這個生態(tài)的產(chǎn)品才有很強的生命力。多域融合的中央計算架構(gòu)更為復雜，如果沒有一套統(tǒng)一的標準，各個域相互之間就無法真正融合，所以未來AUTOSAR AP將成為主流，像安卓一樣成為一個大生態(tài)。多數(shù)企業(yè)都是需要加入到這個生態(tài)中，大家一起共同成長。"柯柱良認為。
零念科技定位于量產(chǎn)
零念科技從成立之初，整個產(chǎn)品規(guī)劃的定位就是要做一個可落地、可量產(chǎn)的方案，從L2再到L3，通過不斷地迭代和升維，解決智能駕駛或EE架構(gòu)的安全性問題，切實幫助車企解決痛點問題?？轮贾毖裕?quot;我們做產(chǎn)品從一開始就是奔著量產(chǎn)去的。從公司使命：科技賦能客戶，領(lǐng)航安全出行，就可以反映出來。"
"這兩句話包含兩層意思：其一，不管是做產(chǎn)品還是工程，零念科技都希望給客戶賦能，讓客戶有更強的能力掌握中間件和底層軟件開發(fā)；其二，零念科技的產(chǎn)品定位是高安全，旨在彌補智能汽車操作系統(tǒng)當前安全性方面的缺失。"他解釋道。
"另外，我們的團隊具備很強的整體系統(tǒng)落地的工程化能力，能夠讓軟件在資源有限的嵌入式處理器中跑得好、跑得穩(wěn)。因為團隊中有很多同事曾在博世、大陸等國際Tier1或上汽創(chuàng)時智駕等企業(yè)任職，擁有整車或域控軟件部署方面的豐富開發(fā)經(jīng)驗和較強的工作能力。"柯柱良自豪地介紹說。
零念科技的產(chǎn)品與工具鏈
零念科技的主要產(chǎn)品包括：確定性通信產(chǎn)品PowerD-Comm、確定性調(diào)度產(chǎn)品PowerD-Sched和安全服務(wù)包SafetyOSS；提供的主要服務(wù)有：1）嵌入式系統(tǒng)定制 —— 基于Classic AUTOSAR對MCU/SoC安全島進行嵌入式系統(tǒng)定制；2）芯片級安全驅(qū)動 —— 為SoC芯片定制安全驅(qū)動MCAL和底層安全策略；3）TSN和時間同步 —— 為TSN芯片提供精確的QoS配置和控制并實現(xiàn)時間同步。
那么，零念科技分別為嵌入式系統(tǒng)和高算力SoC提供的解決方案和定制化的開發(fā)服務(wù)有何不同呢？
分別針對MCU和SoC的解決方案
柯柱良回應道，不管是現(xiàn)在還是未來，PowerD-Comm和PowerD-Sched都支持CP和AP平臺，只是產(chǎn)品真正部署進去時，可能部分代碼會有相應調(diào)整。
關(guān)于定制化開發(fā)，在CP端，會采用一些比較成熟的CP產(chǎn)品，零念科技在此基礎(chǔ)上為客戶提供定制化服務(wù)；在AP端，零念科技的自主可控能力更強一些，不管是AP平臺還是底層協(xié)議棧，都可以根據(jù)客戶需求進行定制化開發(fā)。
從市場來看，目前CP處于一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)，各家做得都差不多；AP則處在一個不斷"變"的過程中，還處于逐漸被接受的過程，沒有達到穩(wěn)定的狀態(tài)，大家都處在一個摸索階段。因此，在AP端，客戶定制化合作的點會更多一些。總體而言，零念科技的產(chǎn)品可以解決跨域通信、調(diào)度準確性等痛點問題。
1）確定性通信中間件PowerD-Comm
所謂確定性通信中間件PowerD-Comm的主要定位是用于傳輸關(guān)鍵性信號，比如車身XYZ三軸信號。從原理上看，它是軟硬件一體的解決方案，除了軟件，還會利用TSN或TTE等硬件交換芯片，基于時間片分時傳輸理論構(gòu)建數(shù)據(jù)的虛擬傳輸通道， 可以解決數(shù)據(jù)流相互干擾和并發(fā)傳輸（Boost）下帶來的傳輸不穩(wěn)定，延時丟包等問題。實現(xiàn)不同芯片或控制器之間信號的可靠傳輸。
"PowerD-Comm的第一個應用場景是整車以太網(wǎng)化，因為它不會直接和SOA通信競爭，而是可以取代CAN總線的部分工作，以大幅降低整車總線的使用成本。另外，PowerD-Comm還有另一個應用場景，即支持當前的EE架構(gòu)無縫過渡到SOA架構(gòu)。因為它能夠同時支持CP的RTE接口和AP的aracom接口， 并且提供了信號到服務(wù)（S2S）的映射功能。也就說，支持在SoC上部署一套類似MCU的環(huán)境，可將之前部署在MCU上的算法無縫移植到SoC上。"柯柱良介紹說。
2）確定性調(diào)度中間件PowerD-Sch
PowerD-Sch確定性調(diào)度中間件通過時間觸發(fā)調(diào)度（TIMER_TRIGGER）、事件觸發(fā)調(diào)度（EVENT_TRIGER）、數(shù)據(jù)觸發(fā)調(diào)度(DATA_TRIGGER)機制可保證用戶的應用確定性的執(zhí)行。
時間觸發(fā)調(diào)度 - 通過時間確定性確保系統(tǒng)的安全
PowerD-Sch確定性調(diào)度的主要任務(wù)則是對智能駕駛系統(tǒng)的復雜任務(wù)進行編排，保證各項任務(wù)的順利執(zhí)行，避免系統(tǒng)資源無序搶奪、重入等問題，進而造成系統(tǒng)資源浪費，效率低下。如果沒有調(diào)度器，部署后會發(fā)現(xiàn)相互之間會搶占資源，導致有些任務(wù)根本無法按照設(shè)想執(zhí)行，甚至會造成系統(tǒng)性鎖死、崩潰等現(xiàn)象。
"總體而言，確定性調(diào)度解決的問題就像用木桶裝水。如果路不好走，水很晃的話，就需要很大的木桶去裝水，才能確保水不會灑出來。但問題也就來了，在域控制器中，用'大桶'意味著成本就會高，就好比原來只要30TOPS算力就能解決的問題，現(xiàn)在可能要用70或80TOPS的大算力SoC才行。
通過確定性調(diào)度，給所有任務(wù)進行合理編排，讓其有序執(zhí)行，使'水'不再晃，SoC的算力資源就可以得到充分利用。那么，在這種情況下，就相當于可以用更小的'木桶'—— 合適的小算力資源的SoC把整個系統(tǒng)順利跑起來。"柯柱良形象地解釋說。
3）LinearX CarOS工具鏈
零念科技定位于汽車領(lǐng)域的軟件供應商，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的底層和中間件軟件技術(shù)，構(gòu)建底層數(shù)據(jù)與應用平臺之間高可靠、高安全、高實時的互聯(lián)互通，形成了以工具鏈自動化生成"底層軟件+中間件+應用層服務(wù)"的產(chǎn)品形式。
柯柱良解釋說，首先，零念科技的LinearX CarOS工具鏈是一套非常友好的圖形化設(shè)計工具，對工程師能力的要求降低了很多，不需要寫代碼，只要經(jīng)過培訓，就能掌握我們工具鏈產(chǎn)品的定制化配置能力。
其次，這些工具鏈可以自動生成配置，不需要做過多的代碼二次開發(fā)，甚至可以零代碼生成新的產(chǎn)品配置；
最后，一些監(jiān)控軟件能夠快速定位到之前設(shè)計的偏差。
關(guān)于工具鏈自動化生成"底層軟件+中間件+應用層服務(wù)"的產(chǎn)品形式，他表示，目前零念科技提供給客戶的定制化產(chǎn)品很多都是通過工具鏈實現(xiàn)的，例如客戶要定義一些應用層接口，只需在工具鏈上操作建模，把想要的接口模型建好，就可以自動化生成全部代碼。甚至一些中間件軟件模塊也可以通過工具鏈來配置，比如，需要支持幾個調(diào)度模塊，都可以通過圖形化界面生成，然后生成代碼，再通過一體化CI/CD方式部署所有的代碼，集成編譯后自動放到流水線中。
術(shù)業(yè)有專攻，深耕自己擅長的領(lǐng)域
事實上，現(xiàn)在很多做域控的Tier1自己也在做中間件，這對專門做中間件的企業(yè)來講，是不是會帶來一定的沖擊呢？
對此，有業(yè)內(nèi)人士直言不諱的表示，目前域控Tier1做中間件是可以理解的。不過，總體上來看，國內(nèi)行業(yè)內(nèi)卷太嚴重，甚至有一些企業(yè)在做一些自己不太擅長的事情，導致行業(yè)處于魚龍混雜的狀態(tài)。
從目前情況來看，其中有一些做中間件的公司還缺乏一定的專業(yè)性，比如，有些企業(yè)中間件的Base是用開源方案，甚至是用ROS方案，這樣的方案可能僅限于做一個Demo，要想真正量產(chǎn)，還要做功能安全的驗證，這些開源方案很難做到量產(chǎn)。
柯柱良認為，有些廠家的中間件過于定制化，只能適配自己的板子。對主機廠來說，他們更希望有一套支持廣泛的中間件方案，而不只是單獨適配某一套硬件，不然就又回到了軟硬件一體的老路。從商業(yè)邏輯上說，主機廠肯定希望中間件能夠?qū)崿F(xiàn)充分的軟硬件解耦，而且解耦越徹底越好，這樣可控性才會更強。
在行業(yè)發(fā)展初期，還沒有特別好的產(chǎn)品出現(xiàn)之前，可能大家都想自己嘗試去做一做。但是，隨著行業(yè)逐漸成熟，最終還是會趨向于專業(yè)分工，大家各自去做自己比較擅長的事情。
"零念科技專注智能駕駛平臺軟件，致力于持續(xù)不斷地提升自己的"軟實力"，為智能汽車和智能駕駛提供完全自主可控的操作系統(tǒng)，以及高度可擴展的安全基礎(chǔ)軟件平臺和定制化的解決方案。"柯柱良最后總結(jié)說道。
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