汽车行业需要自己的操作系统吗?

先说结论:从技术及商业的层面上,不需要。

自从华为手机被Google禁止使用其安卓生态之后,国内对于自主操作系统的关注就越来越多,许多企业也磨拳擦掌准备大干一番,其中不乏纯ToG的鱼目混珠者。
汽车行业又是其中最为特殊之处,前有Tesla靠智能化一骑绝尘,后有大众搞"vw.os"掀开”软件定义汽车“的时代帷幕,左有博世的一幅”EEA演进图“,右有互联网大军纷纷进入汽车行业”降维打击“。在如此”海陆空宇“一体化的战争体系当中,能兼容并包者极少,不少企业也是头痛医头,脚痛医脚,也盯上了”自主操作系统“这么个”救命稻草“。
此篇文章将用通俗的语言,来解释”操作系统“的概念,以及为什么汽车行业“不需要”自己的操作系统。
声明:笔者个人知识有限,若有错误,请不啻指出。
1. 什么是操作系统?
操作系统是管理计算机硬件的程序,它还为应用程序提供基础,并且充当计算机硬件与计算机用户的中介。---- 《操作系统概念》第七版
随着“操作系统”的概念进入普通大众的视野,使得其形成了“民间”和“学术界”的概念混淆与误解,就像“车厘子”与“樱桃”、“凤梨”与“菠萝”一般,傻傻分不清楚。在此将此概念澄清一下。
上图受《软件定义汽车序列》启发,列举目前常见的操作系统归类:
  1. 狭义的操作系统:专指内核(kernel),其直接与硬件打交道,并提供以下功能:内存管理、文件管理、CPU调度管理、输入输出管理等。目前常见的有:Unix, Linux, Windows NT,RTOS类等。其中RTOS的内核一般较为简单,基本都是自主编写,将其归为一类。
  2. 广义的操作系统:也是通常意义上的操作系统,除了内核外,它还包括包管理器(Package Manager)、应用程序框架(Application Framework)、运行时环境(Runtime environment)等。根据内核的类型,其分为Unix家族、Windows家族、Linux家族、RTOS家族等等。其中较为特殊的是Android和iOS,其分别属于Linux和Unix家族,但都对内核进行不小的改动。
  3. 操作系统的定制化:其对现有的操作系统进行深度的定制化,通常会包含UI界面与框架的更改,有助于形成品牌宣传及统一化。常见于各大手机厂商对Android系统的定制化。
  4. 框架/中间件:针对某些特定的需求,一些特定的框架/中间件被开发者创建出来,其包含了某一领域的常见特性,以降低应用开发的工作量,提高开发速度。如DuerOS,针对语音识别提供了线上与线下的一套框架,可以让开发者快速开发自己的语音识别程序。ROS,针对机器人行业需要使用大量传感器,但各传感器的数据常常难以互通的痛点,打造了一套低时延/高可靠的数据交互框架,大大降低了机器人软件的开发难度。

综上,只有上述第1类和第2类才算操作系统,其余层次不算。而我国举国上下关注的“自主操作系统”指的也是第1类和第2类。

那么,就到下一个问题了——
2. 开发一个操作系统需要多少投入?
这里将以AliOS为例,讲一讲这个问题。
AliOS是国内目前为止,唯一一个已大规模商用的自主操作系统。其与Android进行对标,已经应用于物联网、智能汽车、手机、平板、电视等设备。截止目前,AliOS家族已经包含以下两类成员:
  • AliOS Things: 用于单片机的嵌入式系统
  • AliOS:分为AliOS Lite及AliOS for Car两个分支。其中AliOS for Car用于智能汽车的智能系统,目前此系统装机量估计已超过100万,上次公布的数据已是2018.11月,60万。
  • 而AliOS从YunOS走到现在也非常之坎坷,从2011年至今,已有9年,以下是其大事记:
以上时间来源于各方媒体报道
这9年间,经各种渠道了解,粗略估计其投入> 60亿人民币。可参考其人力投入:
  • 2010~2017:约1000人左右规模
  • 2017至今:约500人左右规模
因此,开发一个新的操作系统,需要投入的成本大致>50亿的量级。但是,开发出来之后,如何收回成本?毕竟公司都是需要盈利的。
于是,再下一个问题——
3. 操作系统要怎么样才能成功?
在开发完操作系统后,这个操作系统要如何才能收回成本,业界一般分为三种模式:
  • 直接收费模式:依靠操作系统本身收费。收费的样式可以有很多种:席位费、授权费、服务费等等。典型的如Windows、QNX。
  • 间接收费模式:操作系统本身免费或不开放,依靠其上的应用生态收费。典型的如Android、iOS等
  • 卖设备模式:直接使用自研的操作系统生产设备,靠设备销售赚钱或分成。典型的如Windows的前身MS-DOS、Blackberry OS、iOS、MacOS等。

在现在的时代,每个行业几乎都有成熟的操作系统的情况下,直接走第1种模式显然不现实。所以接下来将介绍第二及第三种模式的代表:Android及iOS。

3.1 Android

Android的三大关键字
  • 开源:操作系统所有源代码全部开放,让所有系统开发者皆可贡献,并相互学习,并随时间的推移,让系统维护、升级的成本逐渐降低。
  • 标准化:标准化应用接口及行为,让应用开发者编写的程序可使用至所有Android机型,最大化开发者的投入产出比。
  • 生态:建立了全新的商业模式。
    • 应用生态:建立统一的“应用商店”(Google Mobile Services),使开发者创收更简单。
    • 硬件生态:无系统授权费,让制造商不再沦为代工厂,并以此在手机上击败Windows。
关于生态,大家对"应用生态"了解的比较多,但我需要强调一下“硬件生态”的重要性。Android的研发公司Google不制造设备,必须依赖各硬件制造商来推广自己的操作系统。那么为啥硬件制造商不用Windows Mobile,而用Android呢?因为“免费”,因为各硬件制造商在Windows体系下利润微薄,已经痛苦太久了。
3.2 iOS与Android对比
然后,我们再将iOS引入,与Android作一定的对比:
从上图可以看到,iOS与Android几乎在同时开始研发及商用,其策略有一定的差异:
  • 开源:Android开源,而iOS封闭。从市面上的操作系统来看,一个成功的系统并不一定需要开源,如iOS,Windows等。开源可引入更多系统开发者,但质量管控困难较高。
  • 软件硬件一体化:此选择更多的是取决于市场的需求,而非技术。因为软件硬件一体化从技术上明显更佳,其可以简化系统,提高稳定性及性能。但其风险在于,其产品的产品力严重受单个公司的资源与创新能力的制约。
  • Android由于不自研硬件,需要适配市面上几乎所有的硬件,建立了OHA(Open Handset Alliance)。这是一个双赢的联盟:一方面,OHA联盟成员为Android源码做出贡献,使得Android可搭载的硬件非常多样性; 另一方面,因为Android通用性越来越好,帮助OHA联盟成员扩大市场。
  • iOS:由于硬件自研,而无需匹配各种硬件,其系统的复杂度降低很多,也无需建立联盟。
其共同点在于:
  • 标准化:其都维护了一套标准化的接口及逻辑,并很好的支持了向后的兼容性。这种“标准化”是指跨设备、跨品牌的标准化,才使得“应用生态”的建立成为可能。
  • 应用生态:都建立了一套与开发者共赢的应用生态的过程中,采取了同样的步骤:
  1. 自行开发应用,使操作系统具备基本可用的功能,以及一部分创新型的功能。如当年的HTC G1上带的商品扫码比价应用,就曾让我眼前一亮。
  2. 引入第三方应用及应用商店,建立应用分发及开发者分成体系,使操作系统与应用开发者进入一个正反馈的机制。
3.3 小结
结合以上,一个操作系统做出来了还不够,想要获得成功,其核心点还在于建立一个强大的生态(软件+硬件)。

最后,回归主题,汽车行业需要自己的操作系统吗?
4. 汽车行业需要自己的操作系统吗?
这就要从汽车行业的EEA发展阶段讲起了(可参考万字长文  | 讲透整车电子电气架构演进),当前行业内公认的发展趋势是“分布式”->“域集中式”->“中央集中式”,而大部分汽车的EEA形态正从“分布式”过渡至“域集中式”。
4.1 分布式阶段——不需要
各个领域对操作系统的要求不一样,但都可以分别被满足,如:
  • 智能座舱域:Android可满足中控大屏需要消费电子级的用户体验,Linux或QNX可满足全液晶仪表要的炫酷感及较低的功能安全需求。RTOS可满足电源管理、网络管理方面的需求。
  • 智能驾驶域:RTOS家族(QNX / VxWorks等)可满足智能驾驶所需要的功能安全及实时性要求。而需要高性能计算及AI加速器的感知类需求,同样也可被RTOS满足。
  • 整车控制域:RTOS家族即可满足其功能安全及实时性要求。
4.2 域集中式阶段——不需要
在域内融合,已有"Hypervisor"虚拟化技术,将不同的操作系统融合在一起即可。此技术虽然在汽车行业非常新鲜,但在PC行业已极为成熟。以下为QNX Hypervisor示意图:
QNX Hypervisor

4.3 中央集中式——未定

中央集中式的EEA目前大部分还处于概念阶段,还需要进一步的研究与探讨。唯一确定的是最接近于此形态的Telsa Model 3并未采用新的操作系统,而继续使用的是Linux及RTOS。
5. 知识产权问题
看到这里,答案已经很明显了。但很多人心里还是会碰出来一个疑问:要是这些操作系统不让我们用,怎么办?
我们来理一下汽车行业的情况吧:
  • Android被禁止使用:这是做不到的,因为Android是开源的。能被禁止使用的是谷歌移动服务(Google Mobile Service),包含Google Play Store、Google Map、GMail等等。如这次华为被禁止使用GMS,对其国内市场没有影响,因为国内这些服务本来就用不了。但对其国际市场是有非常大影响的。而汽车上的Android,不用GMS这套,所以没有影响。
  • Linux被禁止使用:Linux也是开源的,不可能禁。
  • RTOS被禁止使用:RTOS大部分也是开源的,也禁不了。
所以,对汽车行业来说,操作系统层面的知识产权不是问题。
6. 总结
目前来看,从技术的层面,汽车行业并不需要自己的操作系统。
从商业的层面,也不需要自己的操作系统。因为开发一个新的操作系统,投入可能要超过50亿人民币,而这还是刚开始。操作系统的生态的建立,更需要长期的投入,且一旦失败,之前的投入全部白费。
至于从其他的层面,是否需要,大家就见仁见智吧。

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