電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）未來(lái)的汽車(chē)將更多地依賴于以AI（人工智能）為核心的軟件技術(shù)，而非傳統(tǒng)的機(jī)械性能或物理配置，這便是軟件定義汽車(chē)的核心要義。當(dāng)軟件逐漸成為智能汽車(chē)差異化的核心，軟件定義汽車(chē)的趨勢(shì)已經(jīng)不可阻擋。

在軟件定義汽車(chē)這一全新的架構(gòu)里，AI是底層核心技術(shù)，智能化系統(tǒng)將遍布整車(chē)的每一個(gè)角落。在2024MathWorks中國(guó)汽車(chē)年會(huì)上，MathWorks開(kāi)發(fā)總監(jiān)JonCherrie表示，為了增強(qiáng)對(duì)汽車(chē)智能化工程系統(tǒng)的信心，有五點(diǎn)是非常重要的，分別是數(shù)據(jù)管理和準(zhǔn)備、AI模型開(kāi)發(fā)和訓(xùn)練、AI集成/系統(tǒng)驗(yàn)證和確認(rèn)、部署和運(yùn)行監(jiān)控、監(jiān)管和治理。針對(duì)這五大方向，MathWorks都能夠提供極具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，包括和芯片公司深度合作，讓汽車(chē)工程師在不需要深入了解芯片的情況下，就可以高效部署代碼，實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

MathWorks開(kāi)發(fā)總監(jiān)JonCherrie

幫助汽車(chē)工程師應(yīng)對(duì)EEA集成帶來(lái)的軟件設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

軟件定義汽車(chē)需要更加先進(jìn)的EEA（Electronic/ElectricalArchitecture，電子電氣架構(gòu)）。先進(jìn)的EEA支持快速迭代升級(jí)，使得汽車(chē)不再僅僅是硬件的堆砌，而是可以通過(guò)軟件更新不斷進(jìn)化，為用戶提供更加豐富、個(gè)性化的功能和服務(wù)。

不過(guò)，先進(jìn)的EEA將復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化為幾個(gè)核心域控制器，如動(dòng)力域、底盤(pán)域、車(chē)身域，最終必將走向中央集成。正如MathWorks中國(guó)區(qū)汽車(chē)行業(yè)經(jīng)理周斌所言，EEA升級(jí)之后，相較于傳統(tǒng)分布式的EEA，軟件復(fù)雜度將急劇增加。比如，在當(dāng)前的汽車(chē)域融合階段，算法部署或者軟件開(kāi)發(fā)就需要考慮不同模塊之間的交互或跨域的交互，帶來(lái)的問(wèn)題包括軟件架構(gòu)或者中間件的差異性，比如ROS、CyberRT、DDS和AUTOSAR之間會(huì)有較為明顯的差異。此時(shí)，汽車(chē)工程師需要考慮的問(wèn)題是如何確保一套算法能夠在不同的芯片和芯片架構(gòu)下靈活部署和移植，MathWorks在模型和算法開(kāi)發(fā)方面的優(yōu)勢(shì)是，能夠提供適配不同軟件架構(gòu)、不同中間件和不同部署目標(biāo)的工具箱，汽車(chē)工程師可以參照基于模型設(shè)計(jì)的參考流程，實(shí)現(xiàn)算法模塊的快速移植，最終實(shí)現(xiàn)算法或模型的重用。

MathWorks中國(guó)區(qū)汽車(chē)行業(yè)經(jīng)理周斌

舉一個(gè)例子，在Simulink?系列方案里，汽車(chē)工程師可以很容易找到SimulinkCoder、EmbeddedCoder、DDSBlockset、AUTOSARBlockset等方案進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，這些工具可以幫助汽車(chē)工程師快速生成用于不同芯片且架構(gòu)不同的算法、模型和代碼，并可以根據(jù)參考流程實(shí)現(xiàn)快速的遷移。具體來(lái)看，DDSBlockset提供多種App和模塊，用于對(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(DDS)中間件發(fā)布或訂閱數(shù)據(jù)的軟件應(yīng)用進(jìn)行建模和仿真。該模塊集包括DDS字典，用于在Simulink中管理、創(chuàng)建和編輯DDS定義。汽車(chē)工程師可以導(dǎo)入XML文件形式的DDS設(shè)定，以創(chuàng)建一個(gè)Simulink骨架模型，作為開(kāi)發(fā)DDS應(yīng)用算法的起點(diǎn)。DDSBlockset也可以從Simulink模型生成C++代碼和XML文件（使用EmbeddedCoder）。

在JonCherrie的演講中，以及周斌的媒體問(wèn)答中都提到了MathWorks和英飛凌之間的合作，這也是MathWorks為英飛凌AURIXTC4x芯片定制開(kāi)發(fā)軟件工具，幫助汽車(chē)用戶實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)發(fā)的典型案例。在這個(gè)案例中，基于EmbeddedCoder和SoCBlockset工具箱定制的硬件支持包(HardwareSupportPackage）讓汽車(chē)工程師無(wú)需深入了解英飛凌AURIXTC4x芯片就可以在其產(chǎn)品上快速設(shè)計(jì)、仿真和部署Simulink模型，并運(yùn)行在不同內(nèi)核上，這個(gè)支持包有非常多的特征優(yōu)勢(shì)，包括：

·將Simulink模型轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行代碼

·在單核（TriCore0）上使用TriCore特定的代碼生成快速原型；

在多個(gè)TriCore?內(nèi)核和PPU上運(yùn)行分區(qū)算法，并分析算法的資源使用和任務(wù)執(zhí)行

·包括外圍驅(qū)動(dòng)模塊和快速啟動(dòng)示例(例如:FOC電機(jī)控制)

·支持TASKINGSmartCode,GreenHills?MULTI和HighTecLLVM等編譯器；

·為T(mén)riCore?和PPU生成優(yōu)化的代碼,并能夠在TriCore和PPU上執(zhí)行處理器在環(huán)（PIL）測(cè)試,

讓AI更好地融入汽車(chē)算法和模型

在汽車(chē)智能化升級(jí)的當(dāng)下，MathWorks也非常注重這方面的工具升級(jí)和覆蓋。如JonCherrie在交流時(shí)談到的，無(wú)論是當(dāng)前熱門(mén)的智能駕駛，還是車(chē)上各種智能控制終端，MathWorks都能夠提供真正端到端的解決方案。MATLAB?系列工具中的DeepLearningToolbox就是這方面的代表，可用于設(shè)計(jì)、訓(xùn)練、分析和仿真深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。DeepLearningToolbox提供用于設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和仿真深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)、App和Simulink模塊。該工具箱提供了一個(gè)框架來(lái)創(chuàng)建和使用多種類型的網(wǎng)絡(luò)，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)和變換器，也可用于與其他深度學(xué)習(xí)框架進(jìn)行互操作，汽車(chē)工程師可以導(dǎo)入PyTorch、TensorFlow和ONNX模型進(jìn)行推斷、遷移學(xué)習(xí)、仿真和部署。

當(dāng)然，在將最新的AI技術(shù)引入汽車(chē)算法和模型設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)也會(huì)變得非常重要，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)集能夠顯著提高AI算法和模型的精度，并減少訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)。周斌認(rèn)為，數(shù)據(jù)標(biāo)注和數(shù)據(jù)清洗都是數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的重要組成部分，MATLAB提供了豐富、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和可視化工具，如數(shù)據(jù)標(biāo)注、數(shù)據(jù)合成等，再結(jié)合Simulink的仿真和基于模型的設(shè)計(jì)能夠幫助不同的車(chē)企完成數(shù)據(jù)、算法和模型的融合，幫助OEM和Tier1提升開(kāi)發(fā)效率。最終，如何驗(yàn)證這些算法和模型也非常重要，Simulink提供一個(gè)完整的測(cè)試仿真框架和工具，可以將所有模型集成到同一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的系統(tǒng)仿真，來(lái)驗(yàn)證AI模型的可靠性。

幫助汽車(chē)OEM降本增效

無(wú)論是更先進(jìn)的EEA升級(jí)，還是當(dāng)前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)大環(huán)境，汽車(chē)OEM都需要面臨一個(gè)很?chē)?yán)峻的挑戰(zhàn)，那就是如何實(shí)現(xiàn)降本增效，以應(yīng)對(duì)“市場(chǎng)內(nèi)卷”。周斌稱，卷成本、卷價(jià)格給汽車(chē)行業(yè)從業(yè)者帶來(lái)了非常大的壓力，降本增效便成為整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的核心訴求，MathWorks也提供了相應(yīng)的產(chǎn)品和應(yīng)用支持，幫助汽車(chē)OEM和Tier1實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

對(duì)此，JonCherrie和周斌都提到了Simscape產(chǎn)品系列中的SimscapeBattery。SimscapeBattery為設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)工具和參數(shù)化模型，汽車(chē)工程師可以創(chuàng)建數(shù)字孿生，運(yùn)行電池組架構(gòu)的虛擬測(cè)試，設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)，以及評(píng)估正常條件和故障條件下的電池系統(tǒng)行為。另外，電池組和電池管理系統(tǒng)的參數(shù)化模型可演示操作，包括電池平衡和荷電狀態(tài)估計(jì)。汽車(chē)工程師可以使用這些示例來(lái)確定電芯需求，執(zhí)行權(quán)衡分析和硬件在環(huán)(HIL)測(cè)試，并生成可讀且高效的C/C++代碼。

通過(guò)使用MATLAB和Simulink，汽車(chē)工程師可以完成從模型開(kāi)發(fā)、到系統(tǒng)集成、再到產(chǎn)品硬件部署的完整工作流程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的降本增效。另外，利用AI驅(qū)動(dòng)的虛擬傳感器估計(jì)電池電量狀態(tài)SOC和電池健康狀態(tài)SOH也是非常典型的例子。

在整車(chē)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，汽車(chē)OEM正在致力于將DevOps工作流和經(jīng)典的V模型結(jié)合，為此MathWorks提供了基于模型設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，幫助汽車(chē)OEM實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)測(cè)試的需求，以滿足質(zhì)量要求并提升軟件交付速度。

結(jié)語(yǔ)

軟件定義汽車(chē)讓整個(gè)汽車(chē)開(kāi)發(fā)流程發(fā)生了巨大的變化，AI這項(xiàng)底層技術(shù)在汽車(chē)功能開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的作用。同時(shí)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)大環(huán)境要求汽車(chē)OEM和Tier1需要更加注重降本增效，因此如何讓AI技術(shù)顯著提升生產(chǎn)力，增強(qiáng)汽車(chē)工程的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)是整個(gè)行業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。MATLAB和Simulink作為汽車(chē)工程師的可靠合作伙伴，將從基于模型的系統(tǒng)和軟件仿真、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能等產(chǎn)品全面賦能汽車(chē)設(shè)計(jì)。