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普华基础软件张晓先:车用操作系统开源共建赋能汽车行业协同创新发展

3月28日-30日,以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2025)在京隆重召开!本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表,共议汽车产业变革新路径。在30日召开的AI汽车论坛上,普华基础软件副总经理兼战略研究院院长张晓先发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:


普华基础软件副总经理兼战略研究院院长 张晓先

各位专家,各位同仁,上午好!我是普华基础软件张晓先,分享的题目是“开源创新,推动面向AI的车用操作系统发展”。

苗部长说了一句话,继续往前走,不到刀枪入库、马放南山,我们不可以悠哉悠哉”。我们知道智能网联汽车现在已经是人工智能技术最为广阔而且关键的应用场景之一,在汽车智能化转型面临的关键节点,软硬件协同能力、产业链协同创新已经迫在眉睫。普华作为专注于车用操作系统研发与产业化已经17年的软件企业,我想从三个方面和大家来分享,打造AI汽车软硬件协同新生态的一些想法和实践。第一,AI发展趋势下,对物理智能的针对性要求。第二,面向AI的操作系统的探索与需求。第三,普华在车用操作系统领域的创新实践以及对AI汽车软硬件协同新生态的展望。

第一,AI发展趋势下,对物理智能的针对性要求。

整个AI发展过程已经有很长时间了,最早是1956年的达特茅斯会议上科学家定义了一个人工智能,当时我觉得没有人会想到这个实验室概念会在70年以后深刻影响到汽车工业的发展。发展技术路线来说,早期的AI技术是以逻辑推理为核心,采用的是基于规则的逻辑算法,通过预设条件和符号逻辑来实现简单的环境响应。随着深度学习技术的突破,AI在汽车技术的应用突飞猛进,比如Autopilot最早是通过卷积神经网络来区别道路、车辆、行人,目前卷积神经网络的运用已经越来越广泛。

在AI技术飞速发展的今天,技术在不断演进,大语言模型在汽车中已经进一步提升了我们的用户体验,通过自然语言处理去实现更流畅的人车交互和智能驾驶。智能视觉的语言模型也在结合图像语言数据进一步增强自动驾驶系统的能力,未来汽车会在AI驱动下加速演进,传统的机械逻辑将会逐渐被数据智能所取代。

来看它的阶段。因为操作系统是在应用场景中发展的,所以应用场景的变化非常重要。从蒸汽机到内燃机大概用了近200年,而汽车从感知智能到物理智能的过程发展非常快,可能不久的将来就会实现,而且有巨大的变化。

感知智能阶段,是通过计算机的视觉、语音识别这样的技术,让车来实现人和物理世界信息的感知和初步理解。

生成智能阶段,车已经有了推理的能力,重新定义了车和人以及物理世界的关系,让车从执行代码的机器变成理解意图的伙伴。

最终人工智能会进入到物理智能的阶段,汽车能够对物理智能进行直接理解和操控,能够准确感知环境信息,能够快速做出决策,能够精确地执行动作。为了实现这些功能,物理智能需要高实时性、高可靠性、高安全性、强感知能力和高效决策能力。早上我看了一下,200多年前蒸汽机革命改变了人类体力劳动的形态,而通常来说人工智能出来,很多人认为改变了人类脑力劳动的形态,我觉得可能不仅如此,因为在物理智能的时代,人工智能不仅可以改变人类的脑力劳动,而且在一定程度上也会进一步改变人类的体力劳动,两者的劳动形态会深刻地受到影响。

第二,面向AI的操作系统的探索与需求。

在这样的大环境下,操作系统应该怎么演变?

看这张图,这是前年在钓鱼台年会上普华首次提出了操作系统分类方式,按照面对不同图像把操作系统分为四类,分别是面向控制的操作系统、面向计算的操作系统、面向人机交互的操作系统和面向人工智能的操作系统,这是2023年我们提出的概念。当时我们在面向人工智能操作画了一个问号,我记得当时普华的刘总经理在这个讲台上提到“这是随AI技术发展新兴的一种操作系统,行业也在积极探索过程当中。”目前看,在这样的探索过程中,行业的探索主要从两个角度去开展的,一个是OS for AI,另外是AI for OS,就是操作系统赋能人工智能,还是说人工智能赋能操作系统。

展开来看,对于OS赋能AI来说,操作系统本身是软硬件系统之间的桥梁和软件系统的底座,是连接人工智能技术的三大核心要素即算法、数据、算力的关键纽带,要满足来自用户、应用软件以及系统自身的智能化需求。这就需要操作系统为人工智能模型提供高效的计算框架、精准的资源统筹以及全方位的安全保障。

在计算框架方面,人工智能模型参数规模已经呈指数级的增长,各类智能应用也日趋复杂,对于算力的需求急剧攀升,受到功耗、散热等多方面的限制,汽车中往往是采用CPU+GPU+领域特定的架构DSA这样的超异构计算模式。异构计算单元的算力如何来融合?就使得编程模型和框架日趋复杂,迫切需要操作系统对多样性算力资源进行抽象,向人工智能模型和智能应用提供统一易用的编程模型和框架,来降低开发门槛,提高开发效率。

在资源统筹方面,不同的计算单元具有独特的性能特质和应用场景,例如GPU是适合通用性强、大批量数据的高吞吐计算,NPU则是专门为神经网络和人工智能计算做优化,而CPU更适合于小规模数据的递延迟处理,这要求操作系统一方面能够智能规划任务的分配,实现异构硬件的协同调度,另外一方面,能够对各类资源调度问题进行精确的求解,精准统筹资源的供需,从而做到系统整体执行的效能提升。

在安全保障方面,人工智能模型涉及到多方面的安全和隐私问题,例如模型在推理过程中可能会泄漏敏感信息,同时模型本身的参数也是重要的数字资产。当前人工智能模型并没有纳入整个系统的安全保护机制中,可能会引入一些安全漏洞,并且放大操作系统受攻击的供给面,因此需要操作系统为人工智能模型和智能应用构建全方位的安全保障机制,包括对模型参数和数据进行全生命周期加密处理,严格控制数据流转时的访问权限等。

AI或者人工智能赋能操作系统是探索的另外一个方面,操作系统本身是需要通过优化和增强去支持人工智能应用的运行,另一方面,人工智能技术也可以去赋能操作系统,为操作系统的发展带来更加新的机遇。

人工智能可以用于操作系统的资源管理、故障诊断、用户体验优化等多个方面,比如通过机器学习算法,操作系统可以更加准确去预测用户的行为模式,从而提前分配资源,提高系统响应速度。AI也可以用于操作系统的故障诊断,通过对系统日志的分析和挖掘,发现潜在的故障隐患,提高可靠性。AI也可以集成到车用操作系统的研发配置和部署工具当中,让我们的开发过程效率提高,让用户的使用过程效率提高。

我们所使用的计算机冯诺依曼架构已经有80年的发展历史,操作系统也已经有60多年的发展历史,在这几十年当中,计算机操作系统的技术架构并没有本质的变化,在操作系统中,通过调度进程和线程的执行来管理处理器的方式并没有变化,通过分配和回收内存来管理内存资源的方式并没有变化,通过组织存储和管理文件数据提供创建、删除、读写这样的操作方式没有变化,通过命令行图形用户界面API的方式来提供用户和操作系统接口的方式没有变化,通过用户身份认证、访问控制、加密等技术保障系统安全的方式没有变化。

AI时代我认为操作系统面临着前所未有的新场景和技术需求以及挑战。去年年底OpenAI的创始人和核心成员提出了一个概念,“大模型即中央处理器,大模型即操作系统”这是一个非常超前和激进的观点,然后提出了我们有LLM OS大模型操作系统的概念。当然这样一个远期的visoion可能在行业中还没有达成一致,是一种观点,也可能有争论。毋庸置疑的是,有一点是确定的,外挂式AI的操作系统会向融合式AI操作系统这个方向去演进,这是肯定的趋势。在这样的趋势下,操作系统技术架构将会发生巨大变化,我认为我们将会有一种新的架构出来,这个架构我们称之为面向AI的架构。这是未来将会发生的一件事情。

在新架构的发展过程中,面向人工智能的操作系统面向更高的需求,这些需求我们目前看包括以下几方面:

1、超异构计算芯片的支持。未来AI应用将需要更强大的计算能力,面向人工智能操作系统需要能够支持多种类型的计算芯片,包括CPU、GPU、FPGA等,实现不同芯片的协调工作,充分发挥各自的计算优势。

2、上层应用需要支持Agent这样新的应用,我们叫代理式的AI,随着AI的普及越来越多的应用将集成AI的功能,操作系统需要提供良好的支持,不仅包括开发框架,还包括系统之间的接口,来方便开发者开发和部署AI应用。

3、人机交互和系统交互的接口将会发生演进,AI的发展将会带来人机交互方式的重大变革,未来的操作系统需要建立更加自然、智能的交互方式,同时系统之间的交互也将变得更加复杂和频繁,操作系统需要提供更加安全、高效新型的系统交互接口,以实现不同系统之间的协作。

4、隐私保护、边界管理和安全,在面向AI的时代,用户、数据和隐私安全问题将更加突出,所以面向人工智能的操作系统需要提供更加严格的安全机制,包括数据加密、访问控制、隐私保护等,同时还要支持AI的边界管理能力,确保AI功能的合规。

第三,普华在车用操作系统领域的创新实践以及对AI汽车软硬件协同新生态的展望。

这几天有一些大家很关注的新闻,包括谷歌在开源方法的变成,也包括理想汽车发布车用操作系统开源的新闻,反映的是整个行业在开源方面做出的一些努力。

普华在2023年提出了车用操作系统的开源计划,2023年发布了我们的开源EasyAda为内核,而在2024年发布了全球首个规模化量产级的开源安全车控操作系统小满EasyAda,这样两个产品在发展过程中我们是有不同定位的,现在有两个开源产品,一个是龘(EasyAda),一个是开源小满(EasyXMen),对于我们的开源龘来说是一个底座、是一个创新,对于开源小满来说是一个规模化的,有四大特点:一是安全的,已经通过了功能安全认证。二是规模化量产的,不是一个试验性的产品,有2000万装机量。三是一个软硬解耦的,目前已经有158款芯片和它完成了适配。四是标准化的,对我们来讲普华虽然是一个央国企,但是我们是面向全球化所以开源也是面向全球化,是符合国际标准同时符合中国本地应用场景的产品。

目前已经有32家整车企业和170余家零部件企业下载使用,269家企业、124所高校加入社区,我们的下载量、访问量都非常大。

今年我们将继续发展新的版本,包括虚拟化会进一步贡献出来。

我们知道芯片是最重要的操作系统生态,软硬协同在芯片方面非常重要,目前来说RAM架构是最广泛应用的芯片架构,而RISC—V架构正在迅速增长,同时领域专用架构在AR方面专注于解决某一特定领域的特定需求,也是一个非常重要的方向。

普华的龘和小满在广泛适配RAM架构基础上正在推进RISC—V架构的适配,去年阿里巴巴达摩院团队实现了小满对RISC—V的适配,也实现了小满对新32位ABI的支持,同时我们也和国际头部芯片企业合作开发RISC—V汽车领域架构的软硬件方案,打造面向全球的软硬件协同新生态。在领域专用方面,开源为操作系统企业、芯片企业、AI科技企业、整车和零部件企业提供了开放高效的创新平台和合作模式。在技术方面,普华将依托开源社区持续与行业伙伴共同探索,定义、研发和贡献新的技术,加速产品迭代发展。

最后希望在AI加速推动产业链式供应向网状共生模式发展的过程中,去打破封闭开发的壁垒,加速技术迭代,并且构建全产业链协同,构建产业生态繁荣的一个基石,我们也希望以开源操作系统的根技术作为种子,为构建智能时代汽车软硬件协同新生态贡献中国力量。

普华将继续秉承开放、合作、创新的理念,与各方携手共进,不断探索实践,共同开创一个更加智能、更加安全、更加便捷的AI汽车时代,我们诚挚地邀请各位加入中国车用操作系统开源计划中。

谢谢大家!

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