|
如何正确理解“软件定义的汽车”，是当下汽车产业链各个角色企业需要认真思考的问题。谁是推动者？OEM和供应商角色如何转变？硬件和软件的关系如何演变？
电动化、智能化和网联化正在重塑用户的期望，并促使汽车制造商和供应商越来越多地转向以软件为中心来解决不断演变的市场需求。事实上，信息娱乐系统是第一个车载软件重度试水的领域，更丰富的内容和功能以及网联属性，以及底层芯片等硬件的变革。
高工智能汽车研究院监测数据显示，2020年国内市场新车7英寸及以上中控多媒体系统搭载率已经突破80%，4G联网搭载率已经接近50%，语音识别搭载率超过60%，1.0时代的数字座舱已经完成阶段性的前装覆盖。
现在，座舱的真正智能化“序幕”已经拉开。
近日，IHS发布的《智能座舱市场与技术发展趋势研究》报告指出，汽车座舱的发展大致经历了本地化、网联化与智能化三种形态或阶段性形态。目前，汽车行业正处于从网联化向智能化的发展阶段。
随着汽车产品逐渐同质化，用户对汽车座舱功能的需求维度不断拓展，除了安全，未来座舱需更多兼顾“主动智能”与“内容+服务”，传统座舱芯片的算力难以支撑从单一的“安全”需求到兼顾“主动智能，内容+服务”多重服务的需求。
而软件定义汽车的一个关键特征就是将原本捆绑的软件和硬件开发分离。这种转变，意味着持续的软件开发和更新，以及一定冗余算力的计算平台需求，甚至部分车企会提供硬件可插拔的升级模式。
一、智能化背后的改变
事实上，在特斯拉掀起“整车OTA”浪潮之前，汽车信息娱乐系统的在线软件升级已经实现，尤其是互联网行业的快速渗透，互联生态系统已经率先落地。
高工智能汽车研究院监测数据显示，2020年国内新车OTA功能前装标配搭载率已经超过20%，其中大部分功能围绕座舱落地。
时间回到2017年12月28日，斑马智行系统迎来更新升级 2.0 版本。此后的4个月时间内，上汽旗下近40万辆搭载斑马系统的车辆陆续完成升级，这是全球最大规模的互联网汽车在线升级。
在这次升级前，斑马的系统其实已经进行了5次OTA升级，但都是比较小的升级。而在1.0 版本的基础上，斑马系统2.0新增了许多新的功能。
比如引入旅途、车友、末端导航、情景语音智能识别等功能，语音引擎升级为阿里云ET智能语音，可实现智能定向语音以及情景语音场景下的连贯操作。
这也是国内自主品牌首次打破过去“功能固化”的旧模式。此后，包括长安、蔚来、理想、小鹏在内的自主品牌新旧势力开始逐步将OTA作为新车的基本配置，从而实现由硬件决定到软件决定体验的转型。
在这个过程中，智能座舱的交互模式，也开始逐步从过去用户被动接受车机端提供的特定内容服务转向更多主动交互场景的部署。
以长安汽车UNI系列推出的首款车型UNI-T为例，搭载了与地平线（基于征程2芯片）联合开发的智能驾驶舱NPU计算平台，全方位实现车内场景化感知，并基于感知结果为用户提供更精准的智能推荐以及智能车控等服务。
例如，中控屏处于熄屏状态时，驾驶者注视屏幕1秒，屏幕即会自动亮起；乘员接听电话时，系统自动降低多媒体音量，保证通话清晰；识别到副驾乘员抽烟时，根据车速适度打开车窗并开启车内空气净化。
按照IHS的大数据调查显示，座舱智能科技配置需求的相关消费习惯尚在培育阶段，但仍有超过60%的用户认可座舱智能配置的价值并有望实现需求的转化。
而根据智能联网车机的定义（联网、OTA以及语音交互）测算，今年1-5月，国内新车前装标配搭载智能联网车机上险244.75万辆，搭载率29.02%，同比上年同期增加近12个百分点。
其中，长安作为自主品牌领跑整个市场，蔚来、特斯拉作为新能源品牌代表进入前二十品牌榜单。高工智能汽车研究院预测，未来三年智能联网车机搭载率会进入快速上升通道，预计到2023年前装搭载率有望超过80%。
同时，舱内智能交互的配置也在快速增加，包括5G推动的V2X、前排副驾娱乐、后排娱乐、HUD、更加丰富的流媒体、车载应用及游戏，结合人脸、手势和语音的多模态交互等等。
IHS的大数据调查显示，超过80%的用户对座舱智能配置表现出了购买意愿（含“非常需要”与“比较需要”），其中对娱乐信息系统、HUD与中控大屏的购买意愿相对较高。
此外，对前排娱乐、后排娱乐与驾驶员监控系统这三者，愿意额外付钱购买的用户超过了不愿意额外付钱的用户，反映出娱乐与安全两大类功能的用户感知价值相对较高。
同时，从额外付出购买成本的结构来看，用户在娱乐、中控大屏与OTA三大领域愿意付出的额外成本相对偏高。其中，手势/语音控制与驾驶员监控系统这两类座舱关键功能配置，多数用户愿意额外支付的额度也都在1500元以上。
这意味着，座舱芯片的算力需要进行大幅提升。同时，针对座舱人机交互的特定需求，尤其是涉及到眼球跟踪、多模语音交互、多音区检测等视觉、语音和多融合算法的高效处理支持，也在重塑智能座舱异构计算的全新平台架构。
相对而言，类似恩智浦、TI、瑞萨以及高通这样的芯片公司，则更多“负责”多屏交互、底层系统稳定、虚拟化环境安全部署、支持导航、数字多媒体、云端互联等显示、联网类功能的落地。
而类似地平线、安霸等供应商用于人工智能感知的汽车AI芯片，则扮演舱内配置的DMS摄像头、IMS摄像头、对外摄像头与麦克风阵列等多传感器的感知处理，这是过去传统数字座舱所没有或较少涉及的部分，也是汽车座舱在向“第三空间”演变升级过程中，不可缺少的增量部分。
二、传统功能的升级
这其中，语音交互是最典型的多模感知技术的受益者。
近年来，新车搭载语音识别功能的车型比例越来越高，高工智能汽车研究院监测数据显示，2020年国内新车语音识别功能上险搭载率从2019年的49.82%提升至63.25%，今年1-5月上升到67.29%。
然而，这些大部分已经上车的功能，普遍是围绕通话、多媒体、导航、空调以及部分车身控制功能，普遍使用的单模语音技术也已经进入瓶颈期，整体性能近几年提升并不明显，这与单模本身的单一维度限制有关。
“未来的汽车将越来越多地由驾驶体验来定义。”Cerence执行副总裁兼核心产品总经理Stefan Ortmanns表示，我们正在加速创新，提升车内体验并给汽车制造商带来独特的竞争优势。
去年，新的Cerence Drive 2.0发布，彻底改进了语音人工智能平台和Cerence云服务，日本丰田将率先量产搭载这一服务。还有新的Cerence Look，结合了在线数据库和视线跟踪摄像头，将汽车的语音助手变成实时导游。
全新的Cerence Look功能，已经搭载于梅赛德斯-奔驰最新一代MBUX上，驾驶员不需要使用特定的唤醒词，而是使用环境重建和传感器数据来确定车辆的位置，并确定驾驶员提出问题时正在看什么。
这是未来基于人机多模态交互的典型解决方案，涉及自然语言处理、手势识别和眼球追踪功能。此外，还有从现阶段相对成熟的双音区交互技术发展为四音区、六音区交互技术，可以让每个位置的乘客通过语音或其他交互方式控制各自的交互设备。
《智能座舱市场与技术发展趋势研究》报告认为，多模语音技术的主要优点主要体现在“跨界”图像信息的引入、误唤醒的控制以及音区个数的增加。
比如，地平线多模语音技术方案在长安UNI-T上实现了多模命令词，这也是迄今为止业内首个量产落地的多模命令词。地平线具有完整的多模语音技术栈，并重点打造端侧的多模语音技术。
这意味着，目前上车的语音交互存在的难唤醒，或者灵敏度过高造成的误识别、误唤醒等痛点问题，都有了比较高的解决方案。比如，结合唇动、声音的特征和盲源分离技术基于更少的麦克风能够在高干扰下精准抽取干净人声，提高干扰下语音识别性能并实现全车可唤醒。
更进一步，就是基于情感化体验的智能主动式服务，也是语音交互的重要方向。通过多模态感知，基于用户行为、历史使用习惯、用车场景和时间等情况主动推送应用服务。
而从整车座舱的软硬件适配来看，由于新车上市后，硬件配置基本上不会发生大的变化，比如显示屏的数量、分辨率等等；但软件算法则是通过OTA不断迭代更新。
以理想汽车为例，今年就计划对已上市车型进行三个版本的OTA更新，语音交互就要增加四音区锁定、唤醒打断、驾驶模式等语音控制功能，以及四音区副驾屏语音系统、自由对话、连续对话、可见即可说/可想即可说等等新功能。
这意味着，传统的应用处理器（AP）无法满足软件的快速迭代，而车企对于AI SoC的算力需求则是快速增长。考虑到智能座舱仍处于快速演变周期，“AI SoC + AP”架构在未来5年时间内会是主要的智能座舱计算平台的常态。
三、交互背后的生态
《智能座舱市场与技术发展趋势研究》报告指出，至少有22种以上因素影响座舱算力需求，从2021到2024，仅仅感知算法部分，NPU算力需求每年增加约1倍，2024年CPU算力需求是2021年的6倍。
目前，行业内类似的解决方案比如地平线推出的Horizon Halo™ 车载智能交互解决方案，现阶段主要基于征程®2打造，已经在长安、广汽、江淮以及理想等多款车型量产。后续，还推出了可满足智能座舱应用不同算力需求的征程系列车规级AI芯片。
相比于智能驾驶，座舱的功能迭代更快，车企的个性化需求也更为明显。
比如，Horizon Halo 2可以月度为频次迭代算法并丰富算法模型个数，将新增儿童模式和手势控制等交互算法，未来还会持续推出老人模式、声纹识别、多情绪识别等功能应用。
基于征程3芯片（5TOPS）的AI算力，Horizon Halo 3则具备多达6路摄像头的接入能力，并支持更多的MIC接入，可支持对前排与后排、车内与车外、视觉与语音的全方位感知交互。
此外，随着智能驾驶与座舱交互的融合度越来越高，地平线还将推出面向整车智能的征程5中央计算芯片，基于征程5的Halo5.0方案也即将发布，目标是集成自动驾驶和智能交互。
接下来，更大的变化将来自4G网络的普及和5G技术的逐渐成熟使得端与云的分工也在不断发生着变化。管道的提速，端与云之间可以有更高频的近实时数据交互。
高工智能汽车研究院监测数据显示，今年1-5月，国内新车前装标配搭载4G/5G通讯功能上险446.74万辆，搭载率首次突破50%。
这意味着，边缘计算和云计算的结合，将突破终端的计算能力和存储的限制，提高AI算法的训练和推理能力，比如提升精度和降低训练时间。
有了基础能力的配备，意味着整车产业链将持续延伸，会有更多玩家进入到这个大生态，共同为消费者提供更多的附加增值服务，典型的趋势，就是用户服务生态建设过程中主流智能座舱系统向车辆中低相关性的服务拓展。
比如，上汽智己推出的云管端一体化SOA软件平台，把整车的智能控制算法、感知设备和执行设备封装成统一可调用的服务，并通过集成式开发环境，开放给第三方开发者。
基于SOA平台，开发者可以自由开发出海量的服务和应用。同时，产生的大量数据再通过5G通信和大数据技术，不断训练进化AI人工智能算法，从而实现全生命周期自学习、自成长。
从2021年CES展上的新技术发布趋势来看，也明确了汽车制造商未来几年的新主题：车内人工智能，以及软件定义汽车。这两大趋势的融合，将彻底改变汽车与驾驶员之间的交互界面，转向沉浸式用户体验。
在高工智能汽车研究院看来，随着座舱电子架构的转型升级，舱内智能化、数字化技术的陆续落地，未来的智能座舱前装方案将呈现两种主流路线：
其一，一线头部品牌将倾向于打造自有的多模态交互平台，并建立品牌的生态合作伙伴体系，实现个性化内容及服务；
其二，二线主打性价比市场的车型，则倾向于选择可以提供高性价比整体解决方案（引擎+内容+服务生态）的供应商。
这需要产业链从上至下的开放。过去仅仅是作为Tier1供应商的芯片公司，也需要赋能主机厂，协助“打破”车载智能交互的天花板，充分释放芯片的全方位开放生态。
比如，地平线的Horizon Halo车载智能交互解决方案，除了提供算力支持，还希望赋能开发者，提供面向车载智能交互领域，携手整车客户与上下游合作伙伴，提供友好易用、功能强大、架构统一的解决方案。
|
