Минулого тижня ми побачили в Motorpasión цікаву статтю про мультимедійні операційні системи, які починають заповнювати панелі приладів сучасних автомобілів. Але давайте розглянемо цю тему з більш загальної точки зору, Чи потрібна машинам операційна система?

машині

У обчислювальному сенсі цього терміну операційна система - це сукупність програм, які керують апаратним забезпеченням, щоб зробити його придатним для використання на рівні програми, тобто абстрагувати програми від управління такими ресурсами, як процесор, пам’ять, жорсткі диски або периферія.

Переміщуючи це до автомобілів, апаратним забезпеченням будуть колеса, рульове управління, підвіска, двигун тощо. У нинішньому поколінні електроніка вже домінує у значній частині управління цим обладнанням, яким раніше керували механічно, і жодної ОС як такої не було. Карбюратор не слідує двійковій логіці, він механічний.

Якщо поглянути на сучасний розподільний щит, це відносно просто. Він приймає серію електричних сигналів (аналогових або цифрових) від різних датчиків, обробляє їх, визначає відповідні параметри і направляє на форсунки, свічки запалювання тощо. Вони мають ОС, але досить примітивний за своїми функціями порівняно навіть з MS-DOS 1.0.

Нові системи вимагали використання спеціалізованих цифрових блоків управління, таких як ABS, автоматична коробка передач або змінна підвіска. Вся ця інформація передається по кабелях, і коли настає час скористатися перевагами кабелів, щоб зменшити їх, вступає в дію чудовий світ мультиплексування.

Щоб уникнути спрацьовування маси кабелів, його намагаються направити більше інформації туди ж, розділяючи різні сигнали. Ця концепція знизила надійність у деяких випадках, відомі електричні несправності, які мають сучасні машини. Ось технології 36 років тому:

Інформація збільшується в геометричній прогресії

У найближчі кілька років обсяг інформації, яку збираються переміщувати розподільні щити, зросте вгору. Переміщення жменьки даних про вприскування та змішування (КБ/с) - це не те саме, що зображення з високою роздільною здатністю, які поєднуються з радіолокаційними хвилями, щоб визначити, чи існує ризик зіткнення (МБ/с). Більше інформації передбачає більша потужність обробки.

Проста електроніка не підходить для будь-якого застосування сучасного автомобіля, і саме на цьому етапі ми можемо почати розглядати концепцію операційної системи. Я не маю на увазі Android, QNX або Microsoft. Я маю на увазі спеціалізовані рішення та найнижчий рівень, наприклад UNIX або похідні.

Інженери в основному можуть вибрати два типи конструкцій:

  • мало розподільних щитів, більше мультиплексування, втрата декількох систем одночасно, якщо виникають збої
  • безліч спеціалізованих блоків управління, більша надійність, але з більшою вартістю компонентів, більшим простором і більшою вагою

Наприклад, у сучасних автомобілях марок, про які я не хочу згадувати, одночасно можуть вийти з ладу ABS, ESP та гідравлічне стоянкове гальмо. Я пережив це в плоті, принаймні з попереднім повідомленням.

Керування майбутнім

Сучасні засоби керування автомобілем обробляють дедалі більше інформації. Насправді, якщо ми подивимося на прототипи автономних автомобілів, кількість місця, зайнятого комп’ютерним обладнанням, яке переміщує всю цю масу даних, дивує, і їх споживання електроенергії не є незначним.

Може бути дуже розумним керувати різними елементами сучасного автомобіля централізовано за допомогою операційної системи, причому різні органи є периферійними пристроями. Більше комп’ютерної філософії, з комунікацією між органами за допомогою протоколів зв'язку, таких як TCP/IP.

Проблема з комп'ютерним дизайном полягає в тому, що Відмовостійкість це набагато менше, ніж у звичайному комп'ютері. З ПК може статися так, що він зависає або працює повільно. Те, що в розподільному щиті, від якого залежить життя, неприпустимо, а надійність - це питання дизайну першочергового значення.

Незалежно від операційної системи, яка працює на вбудованому планшеті, ми говоримо про щось більш серйозне. Деякі прогнозують, що автомобілі можна _зломити_, і це щось технічно можливо з такими моделями, як Tesla Model S, підключеними до Інтернету разом з Tesla для віддаленого оновлення.

Не забуваємо про тенденції у зв'язку між автомобілями (C2C, _car до автомобіля_) і з дорожньою інфраструктурою (C2X, _car до інфраструктури_). Це вимагає стандартних протоколів зв'язку, які повинні оброблятися операційними системами, щоб мати можливість діяти на апаратне забезпечення автомобіля.

Надалі машини обмінюватимуться інформацією про дорожній рух, наприклад, якщо сталася аварія, якщо є пробки, якщо ми збираємось подолати червоне світло або якщо перетинають пішоходи. Так, водій може все це побачити, але машина має час реакції набагато менший і це розширює межі дії.

Так що, боюся, неминуче операційні системи потраплятимуть у машини, але давайте не будемо думати про сині екрани або _kernel panic_, бо вони будуть архівовані речі і з низькою відмовостійкістю. Якщо ні, NHTSA почне хрустіти виробників штрафами у мільйон доларів, і робити дешевше все дешевше.

За освітою я інженер з обчислювальної техніки, а також інженер з деформацій. Я не можу уявити собі машину, в якій є автономне або напівавтономне водіння і яка живе у пов’язаному світі, без операційної системи. Твоє ім’я чи абревіатура - це найменше, його функція це те, що є актуальним.

Крім того, використання ОС в автомобілях набагато гнучкіше відкриває двері у світ оновлень та вдосконалень. Замість того, щоб перепрограмувати блоки управління, щоб дати більше коней, ви можете перепрограмувати розподільні щити для поліпшення реакції у випадку потенційної аварії або включення нових функцій.

Ми не підемо до крайності, що кожні два-три дні нам доведеться мати машину в майстерні, щоб завантажувати важкі оновлення. Я думаю, що життєвий цикл кожної версії буде набагато довшим, і що це розумно оновлювати автомобілі через планові інтервали технічного обслуговування.

Це відбувається вже сьогодні. Не вдаючись занадто далеко, мій приватний автомобіль з 2009 року вже отримав оновлення блоку управління ABS та його гібридної системи, щоб отримати вдосконалення, хоча я їх ніколи не помічав. З міркувань безпеки не для того, щоб дати мені нові функції, але прецедент є.

Tesla Model S отримала a віддалене оновлення не опускати підвіску взагалі на високій швидкості внаслідок двох пожеж, які сталися в США, коли тверді предмети потрапили в нижню сторону. Не потрібно було водити їх до майстерні. У майбутньому ми побачимо більше подібних речей, не втрачаючи часу в майстерні.

Безаварійності?

Потрібно також сказати, що як інформатик я з побоюванням користуюся комп'ютерною філософією на борту автомобіля, оскільки складність програм та процедур зростає в геометричній прогресії. Це означає більша чутливість і ймовірність відмови. Яка сучасна програма виходить у версії 1.0, яка НІКОЛИ не виходить з ладу?

Але якщо взяти до уваги майбутні тенденції, то нікуди не дітися. Чим менше апаратного забезпечення на борту, тим краще. Управління _software_ матиме більшу вагу, а кількість розподільних щитів зменшиться. Обробна потужність повинен бути завжди негабаритні, оскільки затримки неприпустимі, як на годиннику.

Окрім того, для простого питання безпеки дуже здорово, що мультимедійна операційна система та інша частина автомобіля розділені та не взаємодіють. Це було б кінцем того, що з ноутбуком з Wi-Fi така важлива функція, як безпека, може бути змінена. Якщо дверей немає, ви не можете пройти, Що логічно?

І куди ми йдемо? Я не міг сказати вам, чи будуть використані низькі рівні систем, таких як UNIX (або похідних, таких як GNU Linux), якщо спеціалізовані операційні системи для автомобілів будуть стандартизовані або якщо вони будуть поставлені під Windows і доведеться збільшувати вимоги _ Hardware_ кількох міст, щоб це працювало.

Це правда, що кожен виробник буде робити те, що хоче, але оскільки існує така тенденція зменшувати складність між моделями, так само, як проектується платформа, може бути розроблена ОС, яка обслуговує кілька моделей одночасно, оптимізація інженерних витрат.

І якщо говорити про автономні машини, то ОС є нерозривна концепція цього самого автомобіля, хоча він і не називається iOS, або Android, або Windows 8. Комп’ютери будуть їздити на колесах, вони це вже почали робити. Автомобіль без електроніки вже є реліквією і має сенс лише в класиці, адже свого часу він був тим, що мав.