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    2018年05月20日

    第10期 总第484期

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    “网银”殊途同归路
    金融服务似乎正在以你想要的方式前行。 相应的,金融的生态及格局也在发生重大变化。技术的推动让金融的数字化转型愈发明显,传统金融机构“离柜率”同互联网银行业务激增形成强烈的对比。[详细]
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  • 技德终端姚宏亮:无人驾驶必须构建自主可控的核心技术体系

    时间:2018-06-19    来源:    作者: 我要评论() 字号:T | T

  •  3.10亿辆机动车,行驶在中国广袤的大地上,这是2017年末最新的数据。假如有一天,1%的车忽然失控,数百万辆起车祸事件同时发生,将会是怎样的景象?即使再想象力丰富的灾难片,也难以想象这样的场景,这将是洪水、台风、地震一般的灾难。

    但这却并非毫无可能,当我们对无人驾驶的到来充满期待,一个无法回避的现实是,只要是系统,都是有漏洞的。假如无人驾驶的车辆取代了绝大部分机动车,一旦大面积的漏洞病毒爆发,其影响将远远超过针对Windows漏洞的永恒之蓝,也许企业还有时间思考如何应对勒索,而车辆可能在下一秒就车毁人亡了。

    我们不但要期待无人驾驶,也要思考,我们该期待什么样的无人驾驶。

    无人驾驶还有多远?

    在谈到无人驾驶之前,不能避开的话题是新能源汽车,在技术上,这两者也是一脉相承的。不同于欧美的柴油发动机技术和日本的清洁能源技术,起步较晚的中国汽车产业为了弯道超车,同时也是为了避开发达国家在前两条路线上超过百年积累的专利优势,选择了发展电动汽车,在过去几年,政府大力扶持相关产业发展,如核心的电池产业。目前国产电池已经占到全球的70%的产量,同时也在电池和电机上积累了大量的专利,而无人驾驶,恰恰就是基于电动技术的。

    从早期单纯的代步工具,到现代的汽车,收音机、CD机、空调、显示器等设备陆续被添加了上去,以往这些电器都是依靠发动机带动电机发电,但随着无人驾驶汽车,功能集约化和复杂化,车载电脑对电能的消耗也大大提升,传统的模式已经无法满足电力的供应,因此无人驾驶汽车需要构建在电动技术之上的。

    除了在能源使用上天然的耦合,电动汽车和无人驾驶汽车的商业化进度,也大致呈现出一前一后的趋势。2017年,国产电动汽车接近70万,在国家大力补贴的情况下,已初步实现量产。而无人驾驶的技术还处于早期验证阶段,同时由于国家相应法规的限制,还不能运行在城市道路上;但在特定行驶区域内,低速的无人驾驶汽车已经开始投入商业运营,以北汽为例,在上海自贸区港口和北京水上乐园,都已经有相对成熟的无人驾驶汽车应用。据预测,到2018年,国内电动汽车的产量将突破100万辆,而随着技术的不断成熟,无人驾驶汽车将在3-5年内普及到个人用户。

    前景可喜,但同样有隐忧。谈到中国的无人驾驶,技德武汉汉研究院院长姚宏亮说,很多人都存在一个误解,认为无人驾驶就是AI,但这是错误的。

    “无人驾驶技术首先还是汽车,AI只是其上的运营环境,感知和决策的软件而已。”姚宏亮解释,无人驾驶汽车从上到下大约分成3层,最上层是包括环境感知、路径规划、决策控制等软件,为广大用户熟知的百度的阿波罗计划就是这层系统的代表,这也是无人驾驶中AI的主要内容;而中层则是无人驾驶汽车的核心部件—无人驾驶车载电脑,它为上层应用软件提供了软硬一体化的承载平台,这个平台既包括了我们看得见的车内中控屏幕也涵盖了我们看不见的车控电脑;下层则是控制车辆的ECUelectronic control unit),即电子控制单元,它们负责控制车辆的各个行驶部件。

    “我举个例子,比如行驶过程中遇到障碍物需要转弯,那么感知到障碍物后,进行不同时速下的转弯角度判断,就要依靠车辆之上的传感器如摄像头和雷达感知外部环境数据,同时数据汇总到AI系统来做判断;决策后的数据会交由车辆控制软件,通知到底层各个ECU单元,让车辆做出避让、转向、加减速或者刹车的动作;而这一切都是运行在无人驾驶车载电脑之上的。”姚宏亮说。

    由此可见,无人驾驶车机就好比人的大脑一样重要,如果说以前的汽车发动机、转向、刹车等系统是核心部件,那么在无人驾驶领域,车载电脑将是车辆的主宰。车载电脑分为底层硬件平台和车载操作系统两个部分,其中操作系统既可以为给上层的应用软件提供运行环境,又为下层的硬件提供了访问支撑,因此硬件和操作系统就是车载电脑的核心技术。

    “打个比方,车载电脑就像人的大脑,车上的传感器就像人的眼睛和耳朵,电机就像人的心脏,车架、轮胎就好比人的四肢,车载电脑的重要性不言而喻”姚宏亮如是说。

    目前互联网企业造车正成为风潮,但在姚宏亮看来,中下层的大部分技术都掌握在传统车企手中,即使科技巨头如特斯拉为了研发汽车,也不得不招募了大量传统汽车行业的技术人员。而国内这方面更为严重,看起来门槛似乎不高的无人驾驶,实际是企业牺牲了技术上自主可控而大量选择开源技术的结果。

    “国内大部分无人驾驶汽车通用的方案,基本基于高通的芯片,比如820A,操作系统基本选择国外的BlackBerry QNX,这样不是造车而是拼车,最后竞争变成了两方面的:一看谁的车壳好看,二看谁的电池容量更大。”姚宏亮说,由于技术简单,方案成熟,拿来就可以用,让无人驾驶汽车的研发似乎简单了许多,以至于有人说,无人驾驶汽车就是车架加上一个大号的手机,但这样实际存在长久的隐忧,“中兴事件”告诉我们,一旦核心技术不能自主可控,未来受到制裁的苦果就分外的难咽。而汽车行业作为大国崛起的象征—一国工业实力的标杆性行业,如果核心技术都受制于人,后果不堪设想;另一方面,部分车载操作系统是基于开源系统的开发,但往往有难以察觉的漏洞,这也给无人驾驶带来了更大的风险。“比如现在的国产车机有部分是基于Linux定制的,而Linux几千万行的代码几乎没有一家公司可以全部仔细研究过,一旦出了问题怎么办?”

    从“拿来”到“自主”

    2017年,技德终端开始承接北汽新技术研究院的无人驾驶操作系统技术研发工作,并陆续参与实施了北京水上公园无人驾驶示范项目和北汽新能源“轻享出行”无人驾驶汽车项目。

    北汽集团的无人驾驶项目始于2014年,到2017年形成了初步的无人驾驶整体方案。由于本身是国资委下属的国有企业,同时也承担了一部分军工项目,从一开始,北汽集团的无人驾驶就打算走国产化“自主可控”的道路。

    不同于互联网公司,北汽无人驾驶方案,除了ECU外,几乎将所有部分都实现了国产化,而ECU也计划将在未来3-5年内实现国产。在无人驾驶领域,北汽不仅仅实现了技术积累,更为重要的是,这将培养出一大批国产的供应商和技术团队,这不能不说是一招高瞻远瞩的妙手。而车载电脑作为无人驾驶汽车的“大脑”,技德作为一家国产化操作系统的公司,在无人驾驶车载操作系统领域给北汽提供了有效的技术支撑。

    姚宏亮说,由于无人驾驶技术属于前瞻性技术,目前在全世界都没有成熟的标准,因此中国有望确立自己的标准,从而实现弯道超车。无人驾驶整个技术体系的构建实质上是对汽车整体IT环境的重塑,它需要根据无人驾驶的特征重新设计,包括操作系统、车载网络、传输协议等,这也是无人驾驶技术的核心目标。

    汽车IT环境的核心源于车载电脑,而车载电脑的“灵魂”就是车载操作系统。车载操作系统的“自主可控”,首先就要体现在安全性上,由于无人驾驶汽车本身需要和云端车联网进行连接,其安全级别要求比以往要大幅增强,因此系统的安全不仅关系到用户的人身安全,也关系到个人隐私数据安全。“拿特斯拉来讲,特斯拉过去非常引以为傲的功能,就是车辆可以像手机一样随时升级,但是带来最大的问题就是安全性无法保障。”在过去数年中,360和腾讯科恩实验室都曾先后发现特斯拉的漏洞,并因此获得马斯克的感谢信。对于从未发现过的漏洞,无论什么级别的防火墙都难以防备,因此,技德的车载操作系统将采用系统和用户数据隔离的方案。姚宏亮介绍说,通过数据和应用的安全分级,确保了系统只可以被访问但是不能被篡改,这样无论什么样的病毒都是无法驻留在系统内的。当然,这仅仅是整体安全的一个细小的环节,无人驾驶系统的整体安全还包括系统启动安全、系统可靠性检测、系统服务实时加载/恢复、关键部件冗余等等方面。

    其次对车载操作系统的挑战,就是无人驾驶汽车操作系统对实时和分时的要求。从理论上来说,操作系统越实时,系统吞吐量就小,每个任务运行的时间片也小;而分时的吞吐量大,如windows就是典型的分时系统,可以执行播放视频等大数据流任务。无人驾驶操作系统的麻烦在于,一方面,无人驾驶汽车由于人不参与驾驭,就会有车上娱乐工作的需求,如看视频打游戏等,这是分时系统擅长的;但另一方面,汽车行驶关乎人命,必须要具备实时性,一旦出现紧急情况,可能超过1毫秒的时间都会造成不可估量的损失,因此无人驾驶的操作系统必须兼顾实时与分时。目前技德通过研发专门的技术,实现了操作系统双核兼容能力。姚宏亮开玩笑说,这不但比普通的电脑系统麻烦,比起军用导弹、机器人的系统也还要麻烦,毕竟后者只要实时就可以了。

    当然,车载操作系统还需要操作系统快速启动的技术,我们不可想象,当用户进入车内时像启动电脑打开Windows一样,先等个1-2分钟才能启动车辆,过长的启动时间会造成极差的用户体验。目前技德的操作系统通过微内核和系统分段加载技术,可以根据实际需要分别启动不同级别的服务,大大缩短了启动时间。而在启动之后,还需要有实时的系统内监控,感知系统运行环境之上的每个服务,一旦发生异常能快速的卸载后重新加载。“从这几点你就知道,其实这个系统非常难做,目前世界上能做这种系统的公司并不多。”姚宏亮说。

    不过,在他看来,即使如此难做的系统,也只能算第一代,而对于无人驾驶来说,未来还有很多的“坎儿”。从封闭路径到开放路径,从低速到高速,未来的系统不仅要架构新的业务模型,还将连接更多的软硬件,从而在无人驾驶的基础上实现车与人、车与车、车与云端的协同互动,这对于性能、可靠性、安全性都会提出巨大的挑战。单从硬件角度来说,芯片还需要更新换代,未来还需要加入国产的GPU,还有各种新型的传感器、ECU控制单元的集成,这都需要操作系统不断的升级去配合整个产业的发展。

    而未来无人驾驶所改变的,也绝不仅仅是汽车产业链,新的无人驾驶汽车每天会生产TB级的数据,这要求高性能的主控芯片,全新的网络通信,甚至新的道路、新的充电方式都需要国家整个工业体系的支持,而这也将会带动更大范围产业链生态的变革。姚宏亮说,这其中蕴含的机会和改变,可能将远超现在的想象。

    就像乔布斯所说,“活着就是改变世界”。我们相信,无人驾驶技术改变的不只是车,还有世界的规则。

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