博智 | 智能座舱的发展趋势
博世汽车多媒体事业部系统架构师。
毕业于华中科技大学，工学硕士。十余年汽车电子行业工作经验，2020加入博世未来座舱（上海）技术中心。
回顾2020年的美国拉斯维加斯国际消费电子展览会（CES），从来自各国的头部汽车厂商，到一些此前并无汽车产品问世的消费电子品牌，纷纷高调发布自家的概念车型。细细看来，尽管各家概念车的外观造型大相径庭，却不约而同地将人工智能、5G通讯、自动驾驶等技术方案融合其中，体现了对移动出行领域未来趋势的理解。
此种趋势绝非巧合。在种种技术手段的催化下，车内的电子设备正悄然发生着变化：机械仪表盘变成了液晶屏幕，普通后视镜变成了流媒体后视镜，实体按键越来越少，一些原来需要手动进行的机械操作变成了通过语音指令实现控制。汽车渐渐从依赖人类控制的工具，演变为能够感知、理解、并且响应人类需求的智能设备。
随着人工智能在汽车领域的应用日渐成熟，“智能座舱”这一概念应运而生并迅速走红，频频出现在各个汽车厂商的概念车、新车发布会、及市场宣传活动中。
汽车座舱的发展史
从1886年卡尔·奔驰发明第一辆汽车算起，汽车座舱的发展并不是一蹴而就的，而是经历了以下几个阶段的演进才走到了今天。
车载收音机——1924年，雪佛兰生产了第一台配置收音机的汽车，驾驶员可以藉此打发开车时的无聊时光，这一配置迅速普及开来。
中控导航——2000年以后，随着GPS民用化和液晶显示屏技术的成熟，驾驶员也摆脱了密密麻麻的按键操作，中控屏开始集成倒车影像、导航功能、影音娱乐等服务，进一步丰富了车内中控台的功能。
数字座舱——2013年以后，随着4G网络的全面普及、数据流量的大幅降价、在线内容越来越丰富，能够联网从云端获取数字化服务的座舱已成为如今国内新车的标配。
智能座舱——2019年至今，在5G、人工智能和硬件虚拟化技术的进一步助推下，包含了全液晶仪表、语音识别、手势识别、高级辅助驾驶系统、AR-HUD、全息投影等技术，“一芯多屏”的智能化座舱开始初现雏形。
智能座舱
何谓智能座舱
要回答这个问题，得先从座舱说起。顾名思义，座舱就是我们坐进车内，目光所及，触觉所至，耳朵所听到的一切人机交互，包括灯光、空调、按键、仪表、HUD、触屏等内饰或可交互的器件。
那再深究一下，这些交互如何做到 “智能”？在车上配置更大的显示屏？在车上扫个码就能付钱？抑或是接入微信，在车上用语音或者视频聊天？
许多车主的真实需求其实不是这些东西，这些都是汽车厂商理解中的用户需求，或者是设计智能座舱的产品经理他们自己想用的功能。更主要的一点是：这些功能仍然在被动的等待用户的操作。
所谓智能，其实就是结合最新的感知，大数据和人工智能技术，对不同场景进行精准识别与预测，通过自然的人机交互方式，主动为用户提供基于场景的个性化的用户体验。举例来说，当车内摄像头感知到驾驶员精神疲劳时，可以通过语音提醒、闪烁座舱内的氛围灯等声/光反馈来助力安全驾驶。
在博世的主张中，智能座舱应该做到：安全可靠、全车融合、交互自然、空中升级。
安全可靠
汽车座舱是涉及到出行安全及社会安全的产品，同时基于车辆在出行及快速运动的实际场景，要求座舱内的人机交互在使用时安全可靠。这体现在功能完善、响应高效、操作安全、有足够的缺陷应对机制等方面。
全车融合
车辆是智能座舱产品的基础载体，所有的功能及产品设计均围绕着车辆展开。如今的车辆仅在座舱域就有多达15个电子控制单元（ECU）来处理用户相关的信息，但独立且分散的ECU无法完成信息之间的实时协同与显示。我们需要更强的处理能力来融合信息、集中处理、并显示在车内用户所需的必要位置。
电子控制单元（ECU）的融合
交互自然
在完全自动驾驶实现之前，用户需要专心开车，完全用触模屏替代按键并不是一个特别好的交互方式。一方面，尺寸更大的显示屏容易使用户分心；另一方面，在融合了仪表、空调控制、辅助驾驶等功能的智能座舱上，往往需要操作二级、甚至三级菜单，对用户来说并不方便。
博世认为，无论是自然语音识别、增强抬头显示（AR-HUD），还是虚拟形象助手，任何符合人们直觉的交互方式都会提升座舱内的用户体验。
空中升级
支持空中升级（OTA）如今已成为汽车向智能进化的重要标志。通过OTA升级，可以推送新的功能与服务，甚至改善驾乘体验，让用户感觉车是常开常新。而对于汽车厂商，一方面可以通过OTA升级跟进最新的技术进步，另一方面也通过软件定义汽车激活新的商业模式。
座舱域的融合
目前，高端汽车一般配备超过100个独立的控制单元，小型车辆也配备了30到50个。如此独立分散且数量繁多的ECU难以满足车内信息融合、集中处理、统一反馈的功能性要求。为了打造安全可靠、全车融合、交互自然、能够实现空中升级的智能座舱，发展域控制器和车载中央计算机则成了势在必行的一步。
通过将座舱中不同的功能、不同的优先级、不同的安全等级的计算单元进行整合，可以大大减少控制单元的数量。与此同时，包括智能座舱、辅助驾驶、自动驾驶以及动力总成在内的很多模块，都可以在统一的架构下协同工作。然而，硬件整合完成后，软件层面的统一就需要通过Hypervisor技术来实现。
Hypervisor（虚拟机）是指是在同一硬件机器上，允许运行多个相互隔离的不同系统的软件技术。虚拟机运行在真实的硬件之上，把自己模拟成为一种通用计算平台，能支持对设备的并发性访问，实现了资源的共享。
听到虚拟机这个词，大家也许想到运行速度缓慢的Java虚拟机、PC上消耗资源的VMware软件，就会问，这个Hypervisor靠谱吗？执行效率高吗？
对于一个新的技术，受到质疑是很正常的事，但也应该认真思考，既不盲从也不自大。
首先，不同于刚才提到的两种“虚拟机”，汽车界的Hypervisor采用了硬件虚拟化技术，开销小， CPU负载不超过2%，内存消耗小于20MB；其次，博世智能座舱采用的Hypervisor已经有量产车型，是唯一被市场认可达到最高功能安全等级。
最后，让我们来实操一下。假定在智能座舱里运行了四个系统，仪表有功能安全的要求，娱乐系统与安全无关，驾驶员监测系统（DMS）也有功能安全的要求，以及HUD系统。这意味着，我们可能需要运行三个或者四个不同的系统（仪表和HUD都属于信息显示，可能会共用一个系统，该系统支持输出不同的分辨率），整个座舱系统架构看起来大致是下面这个样子：
Hypervisor虚拟机
展望未来，汽车座舱作为人们的第三生活空间，已成为整车智能化的发展重点。智能座舱整合了多个电子控制单元，实现了算力与数据的融合，进一步集成互联网生态给用户带来了无缝的人机交互，必将让人们的出行更安全、更美好。
排版：曾加油