开源打开中国车用操作系统新纪元

为何从微内核入手？
在智能汽车时代，打造自主可控、开源共建的“中国版”车用操作系统已成业界共识，为什么第一个开源项目选择从微内核入手？“中国车用操作系统开源计划旨在通过对底层原创技术的开源，与行业共建、共享、共治，逐步发展出‘根’在中国的新一代自主车用操作系统，其中的内核是真正的‘根’技术。”中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长付炳锋在接受《中国汽车报》记者采访时表示，内核是车用操作系统的核心，提供系统最基础的功能，保障系统的性能和稳定。从内核开始向上发展，通过对基础服务、系统服务等的持续建设，逐步发展出成熟的车用操作系统，才能开发出核心技术的“根”在中国的车用操作系统。
内核的技术路线主要包括宏内核、微内核以及混合内核，宏内核的优点是性能高，但缺点是耦合程度强，安全性、可扩展性不足，如Linux；微内核安全性强，但缺点在于由于解耦，性能没有宏内核高，如QNX；混合内核方案则是基于微内核发展而来，它把一部分与性能相关的模块放到内核中，通过内核及各种各样系统服务的进程，组建起混合内核，实现高安全和高性能兼顾的架构，本轮共建将采用混合内核方案。
专家认为，基于微内核发展混合内核是未来实现ASIL D车规级功能安全的最优技术路线，国际上倾向于从微内核向混合内核发展，但还没有严格意义上成熟的混合内核产品，这正是机会所在。在中电科普华基础软件总经理刘宏倩看来，开源微内核，并基于开源微内核发展混合内核是能同时具备高安全、易扩展、高性能、可配置等优点的一条适合未来智能网联汽车发展的技术路线。
任何新生事物在开始时都不过是一株幼苗，一切新生事物之宝贵，就在于这新生的幼苗中，有无穷的活力在成长。选择开源微内核并非只是因为有机会，更是因为已经有中国企业撒下了一粒希望的种子。
在微内核开源项目中，中电科普华基础软件向行业开放的“龘”（EasyAda）微内核源代码，将采用木兰公共许可证（第2版），已在开放原子开源基金会代码托管平台AtomGit发布包括初始化代码、核心功能源代码、芯驰G9X适配代码等共计122个文件、14883行源代码。
通过开源共建，“龘”（EasyAda）微内核可以实现面向各类芯片平台和应用场景提供安全内核，具有内核微型化、服务模块化、遵循POSIX规范、可靠性高、实时性强、安全性高、可扩展性强等特点。针对汽车领域，中电科普华基础软件对该微内核进行了相应的实时性改进机制，如面向自动驾驶大规模运算时，基于优先级的抢占机制，微内核的抢占调度策略，以及集成算法，中断、延时机制等技术手段，来改进微内核实时性方面的表现，以突破实时性和性能要求。
中电科普华基础软件是操作系统国家队，同时也是中国汽车工业协会软件分会副理事长单位，在国家发展建设智能网联汽车操作系统的窗口期，勇于承担这个历史使命与责任，向全行业开源开放了“龘”微内核操作系统，愿意携手全行业实施开源共建。这是全球首个开源的车用操作系统微内核，标志着中国汽车产业在智能网联汽车发展模式上，走向更高水平开放。刘宏倩表示：我们希望以新一代车用操作系统的“根”技术作为种子，为构建智能时代新的人类智慧结晶贡献中国力量。
开源才能走得长远
开发一款成熟可用的操作系统难度有多大？有人形容高过众所周知的曼哈顿计划和登月计划，这一点也不夸张。QNX诞生于1980年，微软于1983年开始研发Windows，苹果于1984年发布System 1.0操作系统，Linux系统始于1991年，安卓系统基于Linux内核于2003年开始开发，而他们成功的背后都是有庞大的资金持续注入支持。
就目前主要的车用操作系统市场来看，也主要由这些老牌企业研发的操作系统占据。在车控操作系统领域，通过以中电科普华基础软件为主的国产操作系统厂商近15年的积累，我国已实现完全自主可控，得到规模化验证，具备全面国产化替代能力，但受到国际主流产品挤压，市场覆盖率有限；在车载操作系统领域，安卓操作系统具备明显的生态优势，QNX虚拟化引擎＋安卓定制操作系统成为国内车企的主流选择；在智驾操作系统领域，QNX与Linux有先发优势，其中QNX占据71％市场份额。
操作系统开发周期长，投入资金大，决定了其他类似系统很难超越这些操作系统巨头，而他们的车用操作系统微内核都是闭源软件，中国要想实现赶超就只能另辟蹊径，选择开源。
“内核研发投入大、周期长、难以实现商业价值，单凭普华一家的能力无法快速推进底层内核的建设与替代工作。”刘宏倩坦言，“龘”（EasyAda）微内核还不成熟，距离真正可上车量产应用还有很长的路要走。“骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍。开源也不可能只靠一家企业，只有众人拾柴火焰高，才能真正共建起来。”
事实上，考虑开源的不止中国企业。最近，特斯拉首席执行官马斯克就表示，特斯拉可能会向其他电动汽车制造商开放部分汽车操作系统源代码，他认为这一做法能够对汽车行业提供帮助，等同于“安卓系统（Android）作为手机行业的通用标准”。更早之前，博世和微软等企业也宣布成立“Elipse软件定义汽车工作组”，为汽车行业提供开源的汽车软件，将为复杂的汽车软件平台构建一个巨大的生态。
在中国一汽集团电子电气高级主任张晓谦看来，操作系统内核属于共性基础，共用、共建、共同扶持是基本思路，一种方式是开源进行行业共建，一种方式是共同扶持头部企业进行开发实现共用。开源对于国家和产业来说是一个建立共同基础的重要途径，对于企业来说可以给开发带来更多的灵活度和自由度。
东风技术中心智能软件中心副总监王恺认为，开源共建至少有四方面优势，一，可有效降低车用软件开发成本，节省国外商业操作系统授权费用、工程服务费用；二，降低车用软件开发入门门槛，保障软件开发可用资源，灵活使用行业可用软件资源、人力资源，提升软件开发效率及质量；三，高效助力的技术发展与创新，使整车厂可聚焦技术创新及产品差异化竞争力打造。使用安心、可靠的基础软件平台，整车厂可以更加聚焦体现技术创新及产品差异化的上层应用软件，避免行业内卷和垄断；四，有效提升汽车软件产业能力，形成良好的产业发展生态及人才培养环境。使得懂汽车的人更容易懂软件，培养“既懂汽车又懂软件”的复合型人才。
不过，开源共建不代表一哄而上，搞重复建设或者各自为战。操作系统对于整车厂是生死攸关的东西，不一定自己开发，但需要自主掌控和持续迭代。一位业内资深人士向记者表示，一个国家不需要这么多的操作系统，每家都去搞没有意义。“我们一定要有标准，先把自主标准建立起来，集中力量，尽可能形成统一。无论是开源、闭源还是商业投入，都可以按照统一的标准来做。”
　各方需要深度协同
开源项目的成败，取决于参与力量是否可以深度协同，打造完善的生态。目前，参与“龘”（EasyAda）微内核开源项目的相关企业已经积极行动起来。吉利汽车中央研究院技术规划中心主任陈勇介绍：“吉利计划参与中国车用操作系统内核核心代码的开发，我们在操作系统的虚拟化技术和安全性设计已有数年技术投入和积累，我们也希望在国产车载系统开发中，贡献吉利的力量，打破国外垄断；另外在内核操作系统的基础上，我们可以共同打造开发工具链、功能软件开发以及对应用场景进行验证和落地实践。”
张晓谦表示，中国一汽目前可能更多会以贡献应用验证场景为主，会根据具体的权利和义务，依照当前企业情况，做进一步计划。目前在最新的量产车型开发中，车控和智能驾驶已经采用国产系统。
王恺表示，首先，从东风车型应用的角度，为国产微内核提供工程化应用和验证的场景；同时，结合东风十余年在自主车用基础软件开发领域的经验，以工程应用需求为基础，参与到微内核核心代码、系统服务、基础服务、操作系统接口的开发工作，提升国产微内核开源项目的实用性、适用性及通用性。未来，在共建微内核操作系统的基础上，将参与建立操作系统应用相关工具链、通用系统软件、功能软件、软件生态，社区的开发、建设工作。
操作系统和芯片是最为紧密的搭档，国外的操作系统与芯片的软硬结合已经发展得比较成熟、先进，有很多值得中国企业借鉴的经验。以智能座舱域为例，目前占据市场很大份额的就是合作紧密的QQ组合（QNX操作系统和Qualcomm芯片）。
在“龘”（EasyAda）微内核开源项目中，汽车芯片企业芯驰科技的智能网关芯片G9X成为首个适配芯片。“从国内来看，在软硬件的设计开发、适配、方案级优化方面开展深度协同是当务之急。”芯驰科技相关负责人表示，芯片与操作系统的适配可以帮助操作系统更好地理解芯片，可以让操作系统能够发挥更好的性能，也可以同时优化芯片，更好地支持操作系统。在开源项目中，芯驰会充分发挥全场景智能车芯企业在技术、产品和量产应用上的全面优势，做好底层芯片支撑。
2025年逐步替代QNX
在车用操作系统领域，QNX目前是最强大的存在。因其内核小巧，运行速度极快，具有独特的微内核架构，安全和稳定性高，是全球首款通过ISO26262 ASIL-D安全认证的实时操作系统。因此，QNX被广泛应用于智能驾驶域及智能座舱域。
据付炳锋介绍，中国微内核开源项目的中期目标是到2025年实现基于开源微内核的自主车用操作系统可以逐步替代QNX，实现自主开发和上车应用。取代QNX的难度可想而知，中国微内核开源项目有没有机会？答案是有。目前，在全球范围内由于智能驾驶技术处于发展初期，操作系统格局尚未固化，技术和市场尚未成熟，QNX与Linux虽有先发优势，但后来者仍有机会。
目前智能驾驶技术的发展正在按照舱泊融合1.0（2023年）、舱泊融合2.0（2024年）、舱驾融合（2024～2025年）、中央电脑（2025年）的技术路线向前走。从远期来看，随着电子电气架构从分布式向集中化，再到形成真正的车载中央计算机发展，一辆自动驾驶汽车上最终会形成三域融合的统一操作系统。统一的智能汽车操作系统能够提供更强大的硬件普适性，大幅降低整车企业在测试、维护上的成本，也将更好地推进车路协同的落地。
舱驾融合以及之后三域融合的统一操作系统阶段，鹿死谁手，尚未可知，而这正是中国微内核开源项目的赶超机遇期。“操作系统从研发到应用，开源共建是一个长期持续的过程，需要持续投资，软硬件协同，挑战巨大，不是只有开放的情怀就能解决的事。车用操作系统自主可控是汽车强国的重要标志，是我们必须攻克的一个难题，是永远在路上的创新。希望大家珍惜汽车行业百年变局赋予我们集体这样一个神圣的使命，支撑汽车强国的建设。”付炳锋呼吁，产业伙伴都要积极参与共建，一是与行业企业进行联合，核心的企业要有责任感；二是更多企业参与应用和示范运行，积极参与代码贡献，共享成果；三是从技术创新到机制创新，共同推进中国底层操作系统的共建。

》》》一家之言

汽车强国尚需“强芯健魂”

春秋时期思想家老子曾说：“合抱之木，生于毫；九层之台，起于累土。”战国时期思想家韩非子曾言：“千里之堤，以蝼蚁之血溃；百尺之室，以突隙之烟焚。”这两句哲学经典都适用于应用在智能汽车之上的操作系统。
从产业层面来看，传统的汽车产业相对封闭，在软件定义汽车的发展趋势下，车用操作系统成为传统汽车实现智能化升级的关键核心技术。操作系统承接了上层软件生态和底层硬件资源，是构建生态体系的关键。车用操作系统与汽车芯片在整个汽车产业链中，处于最底层的位置，具有很大的撬动作用，一旦底层的芯片与操作系统出现问题，会对我们整个汽车产业十几万亿元的产值产生重大影响。
一言以蔽之，操作系统自主可控，安全可靠，则中国智能汽车发展枝繁叶茂，反之则会“受制于人”，容易被抽梯子，甚至有可能会导致汽车强国梦功亏一篑。
当前留给中国车用操作系统发展的时间无疑是紧迫的。按照全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩的判断：“现在全球智能汽车发展格局没有定，留给我们的时间窗口大概是3年、最多是5年时间。”
用3～5年的时间去做别人十多年甚至数十年做的事情，无疑需要大步快跑。
近几年，汽车产业上下游的整车厂、一级供应商以及软件企业，确实都在积极探索新一代的车用操作系统。但操作系统本身是一个系统的工程，投入大、周期长、成本高，特别是提供操作系统最基本功能的底层内核，基本没有公司可以完整、独立的支撑起一套全新研发的底层内核操作系统的技术迭代、维护与生态建设。
同时，操作系统是产业的基础建设，如果各家都去投入搞基建，带来的反而是人才的争夺、资源的重复投入与成本的增加。
所以，开源是必走之路，而开源的前提是思想上的“开明”，好在在探索新一代车用操作系统的过程中，有越来越多的车企开始关注“开源”，他们希望打破过去软件供应商无法与一级供应商进行灵活适配的黑盒模式，多次呼吁对于底层共性的软件需要进行统一、标准化，也有越来越多的底层芯片厂商，希望用“开源”的模式共建生态。
汽车革命的上半场是电动化，中国已经取得了阶段性的领跑优势，这得益于“电池、电机、电控”三电系统的自主可控。到了下半场智能化的竞争，不仅要解决“缺芯少魂”的问题，还要进一步“强芯健魂”，基础牢固，才能万丈高楼平地起。打赢这场汽车革命，我们无疑还有很多的工作要做。