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为什么自动驾驶产业对操作系统的关注比芯片晚两三年？

苏清涛

2021-12-24

来源：

持续关注自动驾驶产业的朋友可能会发现一个很有意思的现象：操作系统的话题热度远不如芯片和激光雷达。甚至，产业界对操作系统的关注要比芯片等晚至少两三年——芯片在2017年就已经是“出圈”的热门话题了，而操作系统，直到2019年在圈内还显得比较“冷门”。

为什么会出现这一差异？

带着这些问题，《九章智驾》在11月份采访了华玉通软联合创始人兼研发副总裁毕晓鹏、国汽智控总经理兼CTO尚进、中科创达首席架构师汪浩伟、东软睿驰业务线总监兼欧美全球销售总经理茅海燕等诸多操作系统领域的专家。

对这个问题的答案，各位受访者的共识如下：

这与智能手机的发展历程比较类似，大家首先是希望自己的产品在功能上跟竞品有明显差异，而硬件是实现新功能的基础和保障（如传统的芯片可以支持车辆控制，却无法用于自动驾驶），因此，在自动驾驶的早期阶段，芯片（主要是算力大小）等硬件便赢得了很高的关注度。相比之下，高性能的操作系统解决的不仅是“能不能”，更是“好不好”的问题，而早期的自动驾驶功能都比较简单，一般还用不着高性能的操作系统。

L1-L2的自动驾驶，往往是在分布式EE架构下实现，每个功能算法对应着一颗独立的芯片，而这些功能算法又比较简单，自然用不着高性能的芯片，MCU（单片机）就可以了。这些MCU上跑的是Autosar Classic Platform（简称Autosar CP）等RTOS。Autosar CP相当于包括了内核+中间件在内的一套完整的操作系统，尽管功能等级较低、局限性很多，但似乎已经“够用”了。

简单地说，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。

更关键的是，在这个阶段，功能算法跟MCU是高度耦合的，主机厂从供应商那里买来的MCU，往往自带了算法，主机厂只需要做好集成工作就行了，无需自己写算法，因而，自然也没有动力去关注操作系统。最大的“客户”都不着急，那创业者和投资人的动力又从哪来呢？

相比之下，从L2+往上，功能算法变得很复杂了，分布式EE架构已不能满足需求，必须要基于集中式EE架构来做开发，而在集中式EE架构（域控制器、中央计算平台）下，多种算法跑在一颗类似于Xavier这样的系统级芯片（SOC）上，大量的信息需要收集到域控制器上，然后进行感知、计算、决策，数据的传输和融合，要比在分布式架构下复杂得多。在这种情况下，SOC芯片需要处理的数据量呈现指数级增长，并且其涉及的任务量也更多，很多任务还是多线程同时调度，这就需要有一个足够强大的实时操作系统才能更好地分配、调度运算和存储资源。

此外，SOC和MCU尽管扮演的角色类似，但前者实现功能安全的难度要大得多（算法的安全性、数据的实时性等）——MCU仅适用于需求清晰、对算力和时延要求都不高的简单场景，相应地，跑在其上面的ROTS只需要提供一些调度机制、处理一些简单逻辑就可以了；而智能驾驶SOC需要应对的是复杂场景，系统的算法复杂、功能丰富，有务动态部署，这时，Autosar CP已经无法满足要求，高性能的操作系统逐渐成为开发者们的“刚需”。

更重要的原因是，无论是特斯拉、蔚小理，还是国内其他主机厂，或者Tier 1，大家的硬件框架基本上已经确定下来了，基于硬件能实现的功能也已经基本确定，无论芯片用的是谁的，能实现的功能基本也就是图像感知等，因此，大家在追求差异化时也自然就把重心放在了软件的差异化上。

当大家开始关注软件差异化的时候，软硬件解耦便会成为必然选择，不管有没有能力，凡是有进取心的主机厂都不愿再接受供应商提供的“软硬一体化方案”。在“软件定义汽车”的大背景下，主机厂必须往下沉，要自研软件算法，要能够定义功能、开发差异化应用，要实现OTA升级，否则就会错过车辆全生命周期里最重要的价值。而要做到这些，就不能不关注操作系统。

多位受访者都指出，从智能手机产业的历史来看，在产业发展的早期，通常是操作系统跟着芯片厂商走，在整机厂（手机厂制造商、汽车制造商）买芯片的时候，操作系统已经“配好了”——在这个阶段，操作系统怎么选，更多地是芯片厂商们需要关注的问题，下游的整机厂不需要“操太多心”；但随着产品成熟度的提升，操作系统的重要性也一步步凸显出来。

从自动驾驶的需求来说，芯片解决的是“能不能”的问题，而操作系统解决的则是“好不好”的问题。在“能不能”的问题尚未解决之前，“好不好”自然不是一个迫在眉睫的问题；而一旦“能不能”的难关被攻破了，“好不好”自然就上升为“当前的主要矛盾”。

简言之，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。多位受访者都认为，到后面某个阶段，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。

狭义的操作系统主要指操作系统的内核，而广义操作系统则还包括内核之上、应用软件之下的“中间件”。在今年4月份的《自动驾驶OS市场的现状及未来》一文中，笔者重点分析了自动驾驶OS的内核，在接下来的一两个月，笔者将用3-4篇长文对自动驾驶中间件做个“科普”，感兴趣的朋友请随时留意我们的更新。

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