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(tái)的公司，其進(jìn)入的時(shí)間并不早，況且還面臨著國(guó)內(nèi)外激烈的競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)力又如何？近日，帶著眾多的疑問(wèn)，焉知汽車(chē)專(zhuān)訪了零念科技的創(chuàng)始人兼CEO柯柱良先生，并進(jìn)行了深入的交流。以下為原文內(nèi)容：

全球第一款L3級(jí)自動(dòng)駕駛域控制器的見(jiàn)證者

柯柱良本科畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)的通信工程專(zhuān)業(yè)，并在德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)獲得計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位。畢業(yè)后，他曾在華為、德國(guó)大眾、TTTech等多家企業(yè)任職，在此期間，參與主導(dǎo)了奧迪zFAS全球第一款L3級(jí)自動(dòng)駕駛域控的開(kāi)發(fā)工作。2018年，他外派回國(guó)后就職于上汽創(chuàng)時(shí)智駕，并擔(dān)任平臺(tái)軟件技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)上汽榮威、上汽智己等多個(gè)智能駕駛項(xiàng)目。2021年，他創(chuàng)立零念科技并擔(dān)任CEO。

其中，全球第一款L3級(jí)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了L3級(jí)自動(dòng)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(gè)具有開(kāi)創(chuàng)性的大型項(xiàng)目，親身經(jīng)歷了復(fù)雜型系統(tǒng)的構(gòu)建，并驗(yàn)證了它的可靠性、安全性。其中，很多系統(tǒng)邏輯和方法論對(duì)我們今天的工作依然有很強(qiáng)的借鑒和指導(dǎo)意義。"柯柱良表示。

談到項(xiàng)目本身，他感慨頗多："整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中踩過(guò)的坑很多。其中一個(gè)，是做泊車(chē)超聲波雷達(dá)系統(tǒng)的時(shí)候，系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行的時(shí)候，工作很穩(wěn)定。但是，再集成進(jìn)去一些其它軟件的時(shí)候，由于受到其它系統(tǒng)的影響，超聲波雷達(dá)的性能出現(xiàn)急劇下降。經(jīng)過(guò)多次試錯(cuò)和磨合，才最終發(fā)現(xiàn)并解決了問(wèn)題。當(dāng)很多功能要集成到一個(gè)域控制器的時(shí)候，系統(tǒng)的復(fù)雜性大大增強(qiáng)，解決各個(gè)系統(tǒng)之間的相互干擾就是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。"

其中，供應(yīng)商的管理也是一個(gè)很棘手的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)，奧迪的zFAS可以稱(chēng)得上是行泊一體方案的"鼻祖"了。但是，當(dāng)時(shí)芯片的性能遠(yuǎn)沒(méi)有現(xiàn)在這么強(qiáng)，一款智能駕駛域控要拼湊多達(dá)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(dá)的Tegra K1 VCM、Mobileye的EyeQ3、Altera的Cyclone V以及英飛凌的Aurix TC297T等。因此，這個(gè)項(xiàng)目必然需要調(diào)動(dòng)多家供應(yīng)商一起來(lái)做，管理難度可想而知。

"當(dāng)時(shí)，這個(gè)項(xiàng)目有超過(guò)1000多個(gè)軟件接口，并且，38個(gè)應(yīng)用層軟件來(lái)自不同的供應(yīng)商。如何劃分不同供應(yīng)商之間的界限，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。那個(gè)時(shí)期，各家芯片的算力還非常有限，但系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能卻和現(xiàn)在差不多，所以，我們后期花了很長(zhǎng)的時(shí)間不斷地去做系統(tǒng)優(yōu)化。"柯柱良介紹說(shuō)。

EE架構(gòu)演進(jìn)驅(qū)動(dòng)底層軟件的變革

整車(chē)EE架構(gòu)的演進(jìn)驅(qū)動(dòng)了汽車(chē)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(biāo)準(zhǔn)中間通信模型和標(biāo)準(zhǔn)BSW，主要應(yīng)用于高性能MCU；到了集中式域控架構(gòu)階段，Classis AUTOSAR（CP）升級(jí)為Adaptive AUTOSAR（AP），AP引入了面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），以及對(duì)POSIX系統(tǒng)的支持，主要應(yīng)用于高算力SoC；未來(lái)的中央計(jì)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(duì)底層基礎(chǔ)軟件的需求存在較大的不同。

在柯柱良看來(lái)，CP出現(xiàn)后 ，才有了明確的中間件概念。CP的一個(gè)重要使命就是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，便于不同供應(yīng)商的產(chǎn)品能夠相互兼容。而AP有兩個(gè)使命，一是支持SoC，二是實(shí)現(xiàn)SOA的軟件架構(gòu)。

未來(lái)將是多個(gè)CP/AP混雜的多芯片復(fù)雜的異構(gòu)架構(gòu)。對(duì)中間件來(lái)說(shuō)，最重要的是實(shí)現(xiàn)跨域系統(tǒng)的抽象。一個(gè)比較理想的中間件就是要實(shí)現(xiàn)軟硬件完全解耦，對(duì)于上層應(yīng)用而言，它不需要知道服務(wù)從哪里來(lái)，服務(wù)對(duì)象是SoC還是MCU，通過(guò)中間件進(jìn)行服務(wù)的調(diào)用即可。

共建高安全可靠的汽車(chē)操作系統(tǒng)

業(yè)界認(rèn)為，特斯拉沒(méi)有使用AUTOSAR AP，國(guó)內(nèi)的幾家主要造車(chē)新勢(shì)力也沒(méi)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(chē)企也沒(méi)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(fù)責(zé)車(chē)內(nèi)通信，不支持車(chē)云通信，無(wú)法支持車(chē)路協(xié)同場(chǎng)景。

不過(guò)，也有人認(rèn)為，AUTOSAR AP只會(huì)越來(lái)越重要，因?yàn)樗琼槕?yīng)車(chē)載技術(shù)，并不斷發(fā)展的規(guī)范，覆蓋面會(huì)越來(lái)越廣。在未來(lái)，沒(méi)有AUTOSAR AP的支持，多域融合的中央計(jì)算架構(gòu)很難被搞定。

柯柱良表示，特斯拉之所以沒(méi)有使用 AUTOSAR AP，采用自己搞的一套系統(tǒng)，是因?yàn)樘厮估腔诨ヂ?lián)網(wǎng)的思維去造車(chē)。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(wú)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(lèi)似于蘋(píng)自己做手機(jī)底層軟件的思路。

也許，市場(chǎng)上會(huì)出現(xiàn)一兩家類(lèi)似特斯拉的造車(chē)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(guó)際化、標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)放。

"AUTOSAR AP的主要優(yōu)勢(shì)就在于它是一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)生態(tài)體系，只有符合這個(gè)生態(tài)的產(chǎn)品才有很強(qiáng)的生命力。多域融合的中央計(jì)算架構(gòu)更為復(fù)雜，如果沒(méi)有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)域相互之間就無(wú)法真正融合，所以未來(lái)AUTOSAR AP將成為主流，像安卓一樣成為一個(gè)大生態(tài)。多數(shù)企業(yè)都是需要加入到這個(gè)生態(tài)中，大家一起共同成長(zhǎng)。"柯柱良認(rèn)為。

零念科技定位于量產(chǎn)

零念科技從成立之初，整個(gè)產(chǎn)品規(guī)劃的定位就是要做一個(gè)可落地、可量產(chǎn)的方案，從L2再到L3，通過(guò)不斷地迭代和升維，解決智能駕駛或EE架構(gòu)的安全性問(wèn)題，切實(shí)幫助車(chē)企解決痛點(diǎn)問(wèn)題?？轮贾毖裕?quot;我們做產(chǎn)品從一開(kāi)始就是奔著量產(chǎn)去的。從公司使命：科技賦能客戶(hù)，領(lǐng)航安全出行，就可以反映出來(lái)。"

"這兩句話(huà)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(hù)賦能，讓客戶(hù)有更強(qiáng)的能力掌握中間件和底層軟件開(kāi)發(fā)；其二，零念科技的產(chǎn)品定位是高安全，旨在彌補(bǔ)智能汽車(chē)操作系統(tǒng)當(dāng)前安全性方面的缺失。"他解釋道。

"另外，我們的團(tuán)隊(duì)具備很強(qiáng)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?yàn)閳F(tuán)隊(duì)中有很多同事曾在博世、大陸等國(guó)際Tier1或上汽創(chuàng)時(shí)智駕等企業(yè)任職，擁有整車(chē)或域控軟件部署方面的豐富開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的工作能力。"柯柱良自豪地介紹說(shuō)。

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(duì)MCU/SoC安全島進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)定制；2）芯片級(jí)安全驅(qū)動(dòng) —— 為SoC芯片定制安全驅(qū)動(dòng)MCAL和底層安全策略；3）TSN和時(shí)間同步 —— 為T(mén)SN芯片提供精確的QoS配置和控制并實(shí)現(xiàn)時(shí)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(kāi)發(fā)服務(wù)有何不同呢？

柯柱良回應(yīng)道，不管是現(xiàn)在還是未來(lái)，PowerD-Comm和PowerD-Sched都支持CP和AP平臺(tái)，只是產(chǎn)品真正部署進(jìn)去時(shí)，可能部分代碼會(huì)有相應(yīng)調(diào)整。

關(guān)于定制化開(kāi)發(fā)，在CP端，會(huì)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(hù)提供定制化服務(wù)；在AP端，零念科技的自主可控能力更強(qiáng)一些，不管是AP平臺(tái)還是底層協(xié)議棧，都可以根據(jù)客戶(hù)需求進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。

從市場(chǎng)來(lái)看，目前CP處于一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，各家做得都差不多；AP則處在一個(gè)不斷"變"的過(guò)程中，還處于逐漸被接受的過(guò)程，沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，大家都處在一個(gè)摸索階段。因此，在AP端，客戶(hù)定制化合作的點(diǎn)會(huì)更多一些?？傮w而言，零念科技的產(chǎn)品可以解決跨域通信、調(diào)度準(zhǔn)確性等痛點(diǎn)問(wèn)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(hào)，比如車(chē)身XYZ三軸信號(hào)。從原理上看，它是軟硬件一體的解決方案，除了軟件，還會(huì)利用TSN或TTE等硬件交換芯片，基于時(shí)間片分時(shí)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(lái)的傳輸不穩(wěn)定，延時(shí)丟包等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)不同芯片或控制器之間信號(hào)的可靠傳輸。

"PowerD-Comm的第一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是整車(chē)以太網(wǎng)化，因?yàn)樗粫?huì)直接和SOA通信競(jìng)爭(zhēng)，而是可以取代CAN總線(xiàn)的部分工作，以大幅降低整車(chē)總線(xiàn)的使用成本。另外，PowerD-Comm還有另一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，即支持當(dāng)前的EE架構(gòu)無(wú)縫過(guò)渡到SOA架構(gòu)。因?yàn)樗軌蛲瑫r(shí)支持CP的RTE接口和AP的aracom接口， 并且提供了信號(hào)到服務(wù)（S2S）的映射功能。也就說(shuō)，支持在SoC上部署一套類(lèi)似MCU的環(huán)境，可將之前部署在MCU上的算法無(wú)縫移植到SoC上。"柯柱良介紹說(shuō)。

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(guò)時(shí)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(jī)制可保證用戶(hù)的應(yīng)用確定性的執(zhí)行。

PowerD-Sch確定性調(diào)度的主要任務(wù)則是對(duì)智能駕駛系統(tǒng)的復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編排，保證各項(xiàng)任務(wù)的順利執(zhí)行，避免系統(tǒng)資源無(wú)序搶奪、重入等問(wèn)題，進(jìn)而造成系統(tǒng)資源浪費(fèi)，效率低下。如果沒(méi)有調(diào)度器，部署后會(huì)發(fā)現(xiàn)相互之間會(huì)搶占資源，導(dǎo)致有些任務(wù)根本無(wú)法按照設(shè)想執(zhí)行，甚至?xí)斐上到y(tǒng)性鎖死、崩潰等現(xiàn)象。

"總體而言，確定性調(diào)度解決的問(wèn)題就像用木桶裝水。如果路不好走，水很晃的話(huà)，就需要很大的木桶去裝水，才能確保水不會(huì)灑出來(lái)。但問(wèn)題也就來(lái)了，在域控制器中，用'大桶'意味著成本就會(huì)高，就好比原來(lái)只要30TOPS算力就能解決的問(wèn)題，現(xiàn)在可能要用70或80TOPS的大算力SoC才行。

通過(guò)確定性調(diào)度，給所有任務(wù)進(jìn)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(dāng)于可以用更小的'木桶'—— 合適的小算力資源的SoC把整個(gè)系統(tǒng)順利跑起來(lái)。"柯柱良形象地解釋說(shuō)。

3）LinearX CarOS工具鏈

零念科技定位于汽車(chē)領(lǐng)域的軟件供應(yīng)商，具有自主知識(shí)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(yīng)用平臺(tái)之間高可靠、高安全、高實(shí)時(shí)的互聯(lián)互通，形成了以工具鏈自動(dòng)化生成"底層軟件+中間件+應(yīng)用層服務(wù)"的產(chǎn)品形式。

柯柱良解釋說(shuō)，首先，零念科技的LinearX CarOS工具鏈?zhǔn)且惶追浅Ｓ押玫膱D形化設(shè)計(jì)工具，對(duì)工程師能力的要求降低了很多，不需要寫(xiě)代碼，只要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，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(dòng)生成配置，不需要做過(guò)多的代碼二次開(kāi)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(jì)的偏差。

關(guān)于工具鏈自動(dòng)化生成"底層軟件+中間件+應(yīng)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(hù)的定制化產(chǎn)品很多都是通過(guò)工具鏈實(shí)現(xiàn)的，例如客戶(hù)要定義一些應(yīng)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(dòng)化生成全部代碼。甚至一些中間件軟件模塊也可以通過(guò)工具鏈來(lái)配置，比如，需要支持幾個(gè)調(diào)度模塊，都可以通過(guò)圖形化界面生成，然后生成代碼，再通過(guò)一體化CI/CD方式部署所有的代碼，集成編譯后自動(dòng)放到流水線(xiàn)中。

術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻，深耕自己擅長(zhǎng)的領(lǐng)域

事實(shí)上，現(xiàn)在很多做域控的Tier1自己也在做中間件，這對(duì)專(zhuān)門(mén)做中間件的企業(yè)來(lái)講，是不是會(huì)帶來(lái)一定的沖擊呢？

對(duì)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(guò)，總體上來(lái)看，國(guó)內(nèi)行業(yè)內(nèi)卷太嚴(yán)重，甚至有一些企業(yè)在做一些自己不太擅長(zhǎng)的事情，導(dǎo)致行業(yè)處于魚(yú)龍混雜的狀態(tài)。

從目前情況來(lái)看，其中有一些做中間件的公司還缺乏一定的專(zhuān)業(yè)性，比如，有些企業(yè)中間件的Base是用開(kāi)源方案，甚至是用ROS方案，這樣的方案可能僅限于做一個(gè)Demo，要想真正量產(chǎn)，還要做功能安全的驗(yàn)證，這些開(kāi)源方案很難做到量產(chǎn)。

柯柱良認(rèn)為，有些廠家的中間件過(guò)于定制化，只能適配自己的板子。對(duì)主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，他們更希望有一套支持廣泛的中間件方案，而不只是單獨(dú)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(shuō)，主機(jī)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(huì)更強(qiáng)。

在行業(yè)發(fā)展初期，還沒(méi)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(huì)趨向于專(zhuān)業(yè)分工，大家各自去做自己比較擅長(zhǎng)的事情。

"零念科技專(zhuān)注智能駕駛平臺(tái)軟件，致力于持續(xù)不斷地提升自己的"軟實(shí)力"，為智能汽車(chē)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(kuò)展的安全基礎(chǔ)軟件平臺(tái)和定制化的解決方案。"柯柱良最后總結(jié)說(shuō)道。

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