開發人員指南：如何為未來汽車技術做好開發準備？
譯文忘記《杰特森一家》里那如夢似幻的太空飛輪吧，現在我們該從開發人員的角度出發，認真思考創新方向：嵌入式系統、網絡挑戰、人機交互以及軟件標準。
1954年福特公司公布的FX-Atmos概念車
其實我們很容易理解為什么有那么多未來技術作者會把汽車視為衡量技術發展水平的重要依據。除了日常代步之外，汽車既是我們生活中價值最大的消費品之一、同時也代表著最前沿的創新成果。時至今日，我們已經開始在汽車上看到眾多新功能，其中包括機載傳感器、高速無線通信、云服務、實時數據訪問以及個性化人機交互方案。對于消費者來說這當然是個好消息，但對于設計師、工程師以及開發人員來說，便利的背后則蘊藏著巨大的技術挑戰。
如果大家曾經針對多核心系統開發出任何一種軟件產品，那么應該會對汽車行業帶來的技術挑戰更為熟悉。簡單來說，多核心架構在更強大的同時卻也更復雜……而這就是一切的起點。我們不妨想象一下，對于一套以安全性為最高訴求的系統當中，成功或者失敗可能將在一瞬間決定。
在今年十月初始舉辦的Grace Hopper計算紀念大會上，四位來自福特公司的工程師分享了他們個人對推動整個行業所做出的貢獻——這不僅是福特的財富、同時也是整個交通運輸行業的一部分。聽了他們的陳述，我多次發出“哦，太酷了！”的贊嘆。相信大家在本文的引導下，也會與我一樣對美好未來充滿期待。
復雜性
擁有二十多年汽車行業從業經驗的Dona Burkard解釋稱，汽車嵌入式系統的復雜性是個不容忽視的難題。順帶一提，她的專長領域在于動力總成內的嵌入式系統。
遙想2006年，當時一輛汽車上只存在13塊嵌入式CPU（即ECU），她回憶稱；時至今日，這一數量已經增加到65塊。正如Burkard所說，多核心微控制器架構開始逐步入駐動力總成控制模塊，這在持續優化發動機與變速箱功耗與散熱狀況的同時、也使二者的控制復雜性迎來大幅提升。由此帶來的技術挑戰在于：更困難的靜態/動態分析；大量以復雜的手寫方式開發出的傳統應用在設計思路上并未考慮并行系統；需要更為嚴格的軟件標準等。
對于我們來說，一句“復雜性”似乎就能涵蓋所有；但通過下圖，大家才能真正了解現代汽車當中需要納入考量的代碼模塊數量：
在再來想想我們該如何勾勒它們之間彼此作用的關系圖。在下面的圖片中，請大家關注左上方的圖表（也就是那亂糟糟的一團），想想對其進行調試到底有多困難——更不用說重構多核硬件了。
行業標準的出臺當然是件了事，但在任何知識領域，標準化進程往往行動遲緩——有時候甚至比客戶們迫切要求使用的技術更滯后。對于交通運輸行業，相關標準為ISO 26262與AutoSAR（即汽車開放系統架構），“它們被應用到眾多安全相關系統當中，這些系統內包含一個或多個電氣和/或電子系統（簡稱E/E）并已經被安裝在交付生產的多種系列載客車輛當中。”
根據Burkard的說法，這帶來的結果是福特需要提前數年與制造商及OEM廠商攜手創建一套集成化平臺。這通常代表著平臺的建立甚至要比具體車型的敲定還提前數年。（看到這樣的結論，大家可能覺得自家團隊的生產周期已經不算太慢了吧。）
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移動性
令工程師們不得不重新審視處理方式的要素還不僅僅在于基礎硬件。多年來一直負責無線網絡、移動網絡以及移動相關問題的Jayanthi Rao就車載連接與無線技術的作用這一話題展開探討。
當下車輛所使用的網絡控制系統當中包含動力總成、底盤以及車門，全部都被整合到一套簡單的廣播網絡當中。汽車系統的主要關注重點在于高可靠性——因此在99%的小數點后面再多加幾個9自然是必須的，畢竟沒人希望在駛下調整公路的時候行李箱被甩出車外，對吧？車輛控制信號則包含著數百萬條代碼。
除此之外，我們還希望在車中擁有更多連接類型：攝像頭、GPS、藍牙、Wi-Fi、GSM/LTE以及RFID。其中大部分都能在一定程度上實現外部設備連接——例如在我們攜帶移動設備進入車輛之后，儀表板會自動激活免提通話與音樂播放列表整合功能。每一種功能與車輛之間都存在內容共享協議——更多協議還將陸續出現。
交通運輸行業中的開發工作一旦擁有標準化機制，其它各類創新成果也將應運而生，例如車輛與云服務之間進行對接。如何向車輛電池發出查詢指令以掌握其當前電量？當前位置距離商場還有多遠？V2X標準——沒錯，另一項正在制定當中的標準——將解決車輛之間的通信難題，即V2V（車輛到車輛）服務與V2I（車輛到基礎設施）服務。用再簡明的說法來解釋，這意味著車輛將能夠與交通燈之間彼此交互，從而幫助我們的愛車更好地處理盲點警示、駕駛輔助請求、使用電子支付或者提供“周邊地理位置”服務（例如通知朋友們‘跟著我的車一起來餐廳’）。
這方面面臨的挑戰之一在于車輛以高速行駛時，如何保證與其它系統間連接的可靠性。我們都知道，網絡的設計初衷是應用在0英里每小時的環境下，Rao表示——連10英里每小時都未必能行，更不要說高速公路上的70英里每小時了。“這是一個根本性的問題，我們必須真正從根本上加以理解，”她表示。
哦，當然了——黑客活動也是客觀存在的（有好有壞）。隨著汽車領域開發工作的深入，黑客們也會找到自己新的可乘之機——其中包括允許開發人員編寫更多軟件從而最終與移動系統相整合的開源API。任何一套以性能表現與可靠性為出發點設計出的系統都會把注意力優先放在常規處理方面。在針對車輛（及代碼）性能的開發工作中，安全舉措（包括框架及指導方針）是為了實現性能目標而必須付出的成本。
娛樂性
不過我們大多數人都沒有想到汽車連接會像如今這樣被用戶所使用。當然，作為消費者我們確實喜歡這些新奇的構思。“車輛正成為我們所持有過的最智能的消費級設備，”福特研究及創新中心數字化技術持有體驗小組高級方案架構師Pramita Mitra指出，他的關注重點在于車載信息娛樂系統與云連接服務。Mitra援引GFK研究報告中的表述，稱目前有五成左右的購買決策主要考慮車載信息娛樂（簡稱IVI）系統的效果，概括起來就是“讓駕駛過程充滿樂趣”。
這里說的可不是我年輕時流行的車載收音機（即使我對那個年代的老歌仍然很有感情）。IVI是一整套被整合到車輛當中的硬件設備集合，其中包括音響、導航、通訊以及車內環境控制系統。我們可以通過儀表板上的顯示內容、多功能方向盤上的按鍵以及語音命令對其進行操作。想在車子的顯示屏上查看最新影訊？體育賽事結果？想利用云服務遠程控制我們的車載信息娛樂設定？這一切在如今的IVI系統硬件之上都已經可以實現。（這對于每一位技術人員都是個絕佳的發展機遇，我們需要考慮供應商與制造商如何為開發人員提供施展平臺、又會拿出怎樣的政策來吸引大家的加入。）
另外，我們還需要深入討論用戶界面的設計以及操作安全保障。（在時速70英里的情況下，大家還能安心完成多少操作？）
作為福特公司人機界面（簡稱HMI）事務的專家，Reates Curry與大部分同行人士一樣正在借助虛擬測試系統（其中包括對司機可識別色域進行測試）了解用戶與技術方案間的互動效果。值得一提的是，福特擁有一套名為VIRTTEX的大型駕駛模擬裝置，其搭載360度全視野屏幕、轉向反饋以及逼真的聲音提示系統。這些將幫助用戶體驗專家了解那些聽起來很酷的設計理念會給司機帶來怎樣的實際感受——不少點子雖然聽起來很好，但在兩年后就會由于用戶的抱怨而被丟進垃圾桶。
大多數汽車廠商都是開發標準聯盟的成員，會參與到汽車級功能相關法規與標準的制定當中。“我們必須在實際生產之前通過標準檢驗，”Curry的態度還算積極。
職業生涯中的轉折點
如果嵌入式系統、網絡挑戰、人機交互以及軟件標準等領域帶來的技術難題最終能以很酷的方式得到解決，那么必然要歸功于出色的設計。
“我們技術小組的目標在于同與會者分享計算機科學家與IT專家在汽車行業中的成長經歷，這種看似非傳統的職業生涯規劃往往會給很多具備相關知識背景的從業者帶來巨大的發展機遇，”Mitra表示。
也許這將喜歡大家在“常規”軟件世界之外，重新思索軟件開發更為廣泛的施展舞臺。
