軟件定義汽車

以下所描述的是一起真實(shí)的事件：2013年6月18日，33歲的美國(guó)記者M(jìn)ichael Hastings死于一場(chǎng)嚴(yán)重的車禍。在臨終前，他向親友發(fā)出了一封電子郵件，稱其需要消失一段時(shí)間。同時(shí)，郵件中還表示說(shuō)他正在受到某些機(jī)構(gòu)的調(diào)查。在這封郵件發(fā)出15個(gè)小時(shí)后，他的奔馳C250轎車以高速撞上了路邊大樹(shù)，并引燃大火。無(wú)論是Michael自己還是車輛，都在瞬間被大火吞噬。

這一事件隨后為美國(guó)媒體所披露，并引發(fā)了社會(huì)的強(qiáng)烈關(guān)注。官方的調(diào)查表示，這起事故純粹只是一場(chǎng)意外。不過(guò)很多人卻認(rèn)為，Michael應(yīng)該是被某些人殺害的。這種“陰謀論”的觀點(diǎn)甚囂塵上，并引發(fā)了多種猜測(cè)。前美國(guó)國(guó)家安全、基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)及反恐協(xié)調(diào)員Richard Clarke認(rèn)為，這起事件或許與黑客攻擊有關(guān)。他表示：“有理由相信，一些大國(guó)的情報(bào)機(jī)構(gòu)了解如何遠(yuǎn)程控制汽車。”

Richard的觀點(diǎn)由何而來(lái)？這是因?yàn)椋裉斓钠囍谐錆M了科技的味道。

軟件，汽車的神經(jīng)

美國(guó)空軍的主力機(jī)型F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)，擁有170萬(wàn)行軟件代碼；而為F-35聯(lián)合轟炸機(jī)編寫(xiě)系統(tǒng)，則需要約570萬(wàn)行；為了操作航空電子設(shè)備和機(jī)載系統(tǒng)，波音公司的787型客機(jī)的代碼數(shù)量達(dá)到了650萬(wàn)行。

那么，猜一猜汽車身上有多少代碼？來(lái)自慕尼黑大學(xué)的研究認(rèn)為，今天一輛豪華車輛可能要由近100萬(wàn)行的代碼做支撐。這些代碼猶如中樞神經(jīng)一般，密布在汽車體內(nèi)。汽車內(nèi)置的70～100塊基于微處理器的電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）就是汽車的內(nèi)臟，它們控制著代碼。

在目前出售的奔馳S級(jí)別轎車中，單單只是無(wú)線電和導(dǎo)航系統(tǒng)，就用去了約20萬(wàn)行代碼。而整車的ECU數(shù)量甚至與空中客車的旗艦產(chǎn)品——雙層客機(jī)A380——一樣多（不包含飛機(jī)的機(jī)載娛樂(lè)系統(tǒng)）。

哪怕是低端車，每輛車中都“跑”著幾十萬(wàn)行代碼，以及30～50個(gè)ECU。從車門、儀表臺(tái)、收音機(jī)，到制動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)，軟件的影子無(wú)所不在。

國(guó)內(nèi)某家汽車企業(yè)一位不愿透露姓名的技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)記者表示：“與10年前相比，今天內(nèi)置在車輛內(nèi)的軟件量級(jí)已經(jīng)超過(guò)了千倍以上。軟件在汽車內(nèi)所占據(jù)的比重將會(huì)越來(lái)越高。

慕尼黑大學(xué)信息教授Manfred Broy表示，在今天的高檔車中，軟件和電子產(chǎn)品的成本占到了整車成本的35%～40%。他表示：“如果以一行代碼10美元計(jì)算，這已經(jīng)是很低的標(biāo)準(zhǔn)了。那么高檔車中僅軟件方面的投資就會(huì)達(dá)到10億美元。”調(diào)研公司FrostSullivan早在2008年就做出過(guò)這樣的預(yù)測(cè)：在不久的將來(lái)，一輛普通汽車內(nèi)部的軟件代碼將達(dá)到200萬(wàn)～300萬(wàn)行。

汽車的未來(lái)更離不開(kāi)軟件

在汽車的發(fā)展歷史上，其實(shí)很早就已經(jīng)與軟件牽扯上了聯(lián)系。這是因?yàn)椋I(yè)的發(fā)展離不開(kāi)各類軟件、片上系統(tǒng)的支持。從最早的純機(jī)械化起步后，汽車上慢慢加入了包括燈光控制、電子點(diǎn)火等部件，再到后來(lái)又逐步加入ECU、ABS等自動(dòng)化、電子化器件，這些都與軟件有關(guān)系。

到今天，汽車與軟件的關(guān)系愈發(fā)緊密。軟件不僅僅只是控制汽車底層硬件運(yùn)行的封閉呆板的一行行代碼，而成為了具有自學(xué)習(xí)能力、展現(xiàn)形式豐富多樣的智能操作系統(tǒng)。在軟件的推動(dòng)下，汽車由一個(gè)用鋼鐵、玻璃鑄成的、帶有輪子的鐵房子，成為了真真正正的科技類產(chǎn)物。在汽車的動(dòng)力、控制、駕駛輔助等系統(tǒng)上，不僅有發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車盤等基礎(chǔ)硬件，同時(shí)還包括了溫度、空氣流量、壓力、位置與角度等傳感器；同時(shí)，越來(lái)越多的消費(fèi)電子產(chǎn)品和信息化也在進(jìn)入汽車，比如車聯(lián)網(wǎng)、智能移動(dòng)操作系統(tǒng)等，控制這些硬件和傳感器的是ECU和芯片，軟件在其中扮演了操作系統(tǒng)的角色。

在未來(lái)，汽車軟件的作用恐怕會(huì)更大。用鑰匙打開(kāi)車門、點(diǎn)火、掛檔、踩油門、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，對(duì)于經(jīng)常開(kāi)車的人來(lái)說(shuō)，這套一氣呵成的動(dòng)作聽(tīng)起來(lái)再熟悉不過(guò)了。不過(guò)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，你依然用這種方式在街上開(kāi)車的話，恐怕會(huì)讓路人側(cè)目。

未來(lái)，我們的駕駛體驗(yàn)應(yīng)該會(huì)是這樣的：當(dāng)駕駛員靠近汽車時(shí)，車輛會(huì)依托生物識(shí)別技術(shù)偵測(cè)到車輛駕駛員，自動(dòng)打開(kāi)車門并根據(jù)駕駛習(xí)慣調(diào)整好座椅；駕駛員進(jìn)入車內(nèi)后，只需要說(shuō)出目的地，車輛即可在語(yǔ)義識(shí)別和導(dǎo)航軟件的幫助下自動(dòng)駛往；在行駛過(guò)程中，駕駛員可以隨時(shí)通過(guò)車載系統(tǒng)與手機(jī)聯(lián)系人通話，因?yàn)閺囊簧宪囬_(kāi)始，汽車就已經(jīng)自動(dòng)與手機(jī)進(jìn)行了連接；除此之外，汽車還會(huì)收集平均速度、輪胎壓力、路況等信息，為駕駛員提供合理的建議。

除了這些我們可以見(jiàn)到、感知到的內(nèi)容外，汽車還在默默地進(jìn)行著一些其他工作。比如，其可以將收集到的車輛信息反饋給廠商，廠商會(huì)根據(jù)信息對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整；一旦發(fā)生事故，車輛會(huì)自動(dòng)向救援機(jī)構(gòu)告警，并反饋車輛位置和人員情況；車輛發(fā)生問(wèn)題，車載電腦會(huì)向維修廠發(fā)送信號(hào)，維修廠可在車輛到達(dá)前獲知故障信息并準(zhǔn)備好備件。

依托智能車輛（Intelligent vehicle）和車輛自動(dòng)化（Vehicular automation）技術(shù)，以上的這些場(chǎng)景描述并非是癡人說(shuō)夢(mèng)。而在這其中所涉及到的技術(shù)，包括機(jī)電一體化、人工智能、IT、通信等，無(wú)一不包含了軟件和算法。

在采訪中，有業(yè)內(nèi)專家表示，一些汽車企業(yè)已經(jīng)將車上的娛樂(lè)系統(tǒng)或者與舒適性相關(guān)的軟件開(kāi)放接口，將汽車打造成為一個(gè)科技平臺(tái)。第三方開(kāi)發(fā)者可以按照需求為汽車編寫(xiě)更有創(chuàng)意和針對(duì)性的應(yīng)用。

通用汽車在這方面已經(jīng)走在了前面。其近日宣布，明年年中開(kāi)始將出售內(nèi)置4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的汽車，車主可以為自己的愛(ài)車下載各種智能化應(yīng)用程序。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球具備互聯(lián)網(wǎng)連接功能的汽車已經(jīng)達(dá)到10%。通用汽車首席執(zhí)行官Dan Akerson近期在接受采訪時(shí)表示，公司需要吸引成千上萬(wàn)的程序員為其汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用，希望通用汽車的應(yīng)用商店GM App Shop未來(lái)會(huì)變得跟蘋(píng)果App Store和谷歌Google Play一樣流行。據(jù)悉，通用、福特等老牌車企正在大舉招募軟件工程師投入汽車應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

汽車軟件，安全性不容忽略

軟件在汽車上的作用愈發(fā)明顯。那么，黑客真的能控制汽車軟件嗎？

Michael遇難事故的現(xiàn)場(chǎng)幾乎已經(jīng)被大火消耗殆盡。Clarke表示，這已經(jīng)不可能追查汽車是否遭受了黑客攻擊，“即使有些電路板沒(méi)有被燒掉也是一樣。”

在這種情況下，我們只有寄希望于揭示出“汽車是否會(huì)被黑客攻擊”這一事實(shí)。2010年，華盛頓大學(xué)和加州大學(xué)的研究人員發(fā)表了一份名為“Experimental Security Analysis of a Modern Automobile”（《現(xiàn)代車輛的實(shí)驗(yàn)安全分析》）的報(bào)告，報(bào)告提到，“已經(jīng)證實(shí)，我們可以對(duì)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)、空調(diào)、燈光、收音機(jī)等在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行控制。這意味著我們能夠發(fā)動(dòng)襲擊并對(duì)人身安全造成威脅。”報(bào)告認(rèn)為，“舉例來(lái)說(shuō)，我們可以在司機(jī)不知情的情況下強(qiáng)行讓制動(dòng)失效，或者猛踩剎車。”

來(lái)自福布斯的記者親身坐上由兩名黑客Charlie Miller和Chris Valasek控制的福特翼虎SUV，并切身體會(huì)到了黑客對(duì)車輛的掌控力。福布斯的記者Andy Greenberg寫(xiě)道，“當(dāng)你踩下剎車時(shí)，這輛重達(dá)3500磅的大家伙卻絲毫沒(méi)有減速的意思，在那一刻，我有一種非常特殊的焦慮感。同時(shí)，汽車所產(chǎn)生的巨大呻吟聲就像有只水牛躲在車下一般。我的剎車踏板踩得越深，呻吟聲也就越大。伴隨著呻吟的，是坐在后座兩名黑客的大笑。”

Charlie和Chris不僅能夠?qū)σ砘⒆鍪帜_，豐田的普瑞斯也是他們下手的目標(biāo)。汽車廠商對(duì)黑客的做法做出了回應(yīng)。豐田認(rèn)為，汽車業(yè)界的整體安全規(guī)劃是防止黑客通過(guò)遠(yuǎn)程方式控制汽車。換句話說(shuō)，Charlie和Chris從內(nèi)部攻破汽車的軟件系統(tǒng)，并不在汽車廠商的安全考慮范圍內(nèi)。

然而，早就有大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，黑客可以透過(guò)通用汽車安吉星（OnStar）在藍(lán)牙方面的漏洞侵入到車載音頻系統(tǒng)。這其實(shí)恰恰就是汽車廠商所關(guān)注的遠(yuǎn)程攻擊的范疇。如此看來(lái)，黑客通過(guò)攻擊汽車上運(yùn)行的軟件，進(jìn)而控制汽車并威脅到人身安全，是能夠真實(shí)發(fā)生的事實(shí)而不是謊言。

盡管有著這樣那樣的弊端，軟件定義下的汽車依然成為了一種必然的趨勢(shì)。這是由于，軟件所帶來(lái)的巨大創(chuàng)新能力，使得汽車真正從運(yùn)輸工具變?yōu)榱嘶锇椤⒅帧Ｆ鋵槲覀兊纳詈凸ぷ鲙?lái)極大的益處。