鸿蒙座舱是怎么炼成的?

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亨利·福特有一句名言:“任何顾客都可以把车喷成他喜欢的颜色,只要它是黑色。”这句话里的“它”,指的是汽车历史上第一款用流水线装配的产品福特Model T。在风靡美利坚20年(1908-1927年)的多数时间里,Model T几乎只有黑色可选。

在这位汽车大亨眼里,Model T和马车一样,本质上就是把人从A点运到B点的交通工具,和身份、审美、乐趣这些没有关系。这种极致强调汽车工具属性的想法,让亨利·福特专注“降本增效”。而黑色涂料廉价且风干期短,自然成为首选。

福特简化了供应链和装配步骤,让Model T的装配时间从12.5小时下降到1.5小时,售价也降至不到400美元,一位打工人只需要拧三个月螺丝就能开一辆回家。在20年里,Model T卖了1500万辆,成为第一次工业革命之后的首个爆款工业品。

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1922年的福特Model T

但Model T的如日中天却止步于1927年,挑战者是来自通用汽车的阿尔弗雷德·斯隆。

斯隆在1923年当上通用汽车总裁之后,感觉到时代变了。他认为在进入汽车社会之后,车就不再是一个没有感情的出行工具,而是一件能够彰显社会地位和审美品味的消费品。消费者关心功能不假,但更关心功能之外的设计、审美、品牌。

当时,马斯洛需求理论还没问世,但斯隆却把这一套玩的炉火纯青——通过收购等方式来建立丰富的品牌矩阵,然后通过推出不同动力、不同款式、不同价格的产品来收割不同的钱包。通过这种方式,通用汽车击败了福特,成为底特律的新霸主。

而这套游戏规则,也几乎被所有汽车厂商所继承和借鉴。在燃油车时代,整车厂和供应商们挖空心思研发不同动力的发动机、不同尺寸的轮毂、不同数量的音响……甚至不同纬度的动物皮革,再通过不同的排列组合来满足不同预算的消费者。

在电动车时代,这种玩法似乎没那么奏效了。

核心原因是电动化给车做了减法:发动机被电机所取代,变速箱基本被绕开,零部件数量从2-3万个减少到1万个,而各大车厂的电池、电机、电控及热管理等动力系统核心技术大部分都来自于少数几家供应商,硬件所能体现的差异性急剧减少。

但在另一方面,智能时代的汽车从“四个轮子+一台沙发”变成了“四个轮子+一台电脑”,软件给汽车带来了更多个性化的可能。表面上看是屏幕多了,芯片多了,代码也多了,背后是通过软件和算力,可以让汽车的座舱变得更加千人千面。

长久以来,汽车座舱几乎就是无聊和无用的代名词,密密麻麻的按键和智能二字毫不相干,它的进化速度也远不如手机,甚至直到2017年,当时的阿里技术委员会主席王坚还忍不住公开吐槽:

“进了汽车还用手机,这是汽车人的耻辱。”

华为终端BG出行软件负责人梁海认为这是一个投入度的问题:“传统汽车的车机通常都是一个信息孤岛,所以经常会被手机支架打败,因为手机就能解决所有问题;而传统车竞争力其实不在这个地方,所以不重视,投入也不足。”

而在硬件差异化降低,“软件定义汽车”的时代,“智能座舱”反而成了各大跨界巨头集体冲锋的城墙口。过去5年,这些新一代中国造车人把积攒二十年的软件、电子、通信等技术一股脑地砸进汽车的座舱里,试图摆脱王坚所说的“耻辱”。

而在已经交作业的跨界选手中,华为的“鸿蒙座舱”无疑是最有代表性的那个。在华为工作了十几年的梁海,能清晰记得接到余承东下达启动鸿蒙座舱项目的时间点:2021年1月。

这个时间距离问界M5——鸿蒙座舱的第一款应用产品——的发布会只有不到一年时间了,而距离问界M5量产上市,也只剩不到14个月的时间。

一年多之后,所有人都想知道,这款余承东口里的“全世界最好的智能座舱”和“车机天花板”,到底是怎么问世的?

切入:诸侯分封和中央集权

在外界看来,传统汽车的座舱曾经“落后”到令人无法直视的地步。

智能座舱的“第一次震撼”发生在2012年。当时特斯拉Model S上市,除了4.4秒的百公里加速和炫酷的外观之外,最让人眼前一亮的莫过于一块17英寸的中控大屏,能将导航、音乐、基本的车身控制等功能融于一体。

很多人都把它跟在手机行业开天辟地的iPhone做比较,就连专门去硅谷拜访特斯拉的雷军回国之后,也把Model S比作是“四个轮子加两个iPad”。当看到可以用“iPad”控制门窗,调整座椅,甚至远程更新的时候,不少老造车人都大受震撼。

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第一代Model S的中控屏

用一台大屏“iPad”来控制雨刷、刹车和后备箱很难吗?早在2001年,宝马就将液晶显示屏引入到了汽车座舱了,但在相当长的时间里,传统汽车的中控屏功能相当有限,车辆控制仍然离不开座舱里那一堆密密麻麻的物理按键。

这其实不仅仅是座舱的问题,而是传统汽车架构的问题。

传统燃油车的某一个车身功能,上到发动机喷射燃油,下到后备箱打开关闭,通常都是由一套“机械部件+配套芯片+软件代码”的闭环子系统来完成,这套子系统的核心就是电子控制单元——简称ECU(Electronic Control Unit)

从90年代开始,汽车电子技术发展迅猛,ECU开始替代掉之前的纯机械部件,逐步深入到汽车的每个功能模块,成为驱动汽车执行每一个动作的大脑。时至今日,即使一辆售价10万人民币的入门级轿车,也至少有80多个以上的ECU。

但问题随之而来:这些子系统自成一派,并由不同的供应商提供,控制刹车的ECU可能来自于博世,控制雨刷的可能来自于法雷奥,各个ECU之间虽然可以通过总线来进行通信,但更多的时候各自为政。这种架构被称为“分布式架构”。

一个不为人知的事实是:安卓操作系统有1200万行代码,F35战斗机有2300万行代码,WinXP和Win7都是4000万行,而一辆高端轿车(ECU数量超过100个)的代码量可能超过1亿行。更讽刺的是,这1亿行代码大部分都不是整车厂写的。

前大众CEO迪斯(Herbert Diess)在2020年苦涩地承认:“即使到了今天,也很难说有任何一行代码是来自于我们。”

这种布局根植于汽车行业强大且成熟的供应链模式,这种模式曾造就了全球每年8000万辆汽车的产销巅峰,但也导致了汽车的硬软件功能被切割,分布在不同厂家提供的 ECU 里,使得整车厂想开发出一块控制车身功能且能OTA的车机系统,变成了一件极难的事情。

而为什么Model S能够做到这一点?核心在于特斯拉对传统的“分布式架构”进行了改革,不仅摒弃传统车企使用的AutoSar,自己用Linux来重写汽车操作系统,还按功能划分了驾驶域、动力域、底盘域、座舱域、车身域等几大模块,极大减少 ECU的数量并同步缩短了线束长度,Model S线束长度从传统的5km降到了3km。

而Model 3更进一步,不再按功能来划分“域”,而是按照物理位置来分:左车身、前车身、右车身三大部分。利用少量的高性能芯片替代掉分散的ECU,从而进一步提升集权程度。这进一步减少了芯片数量,而线束长度更是只有1.5km。

简单类比是:以前一辆汽车内部至少有80多个诸侯国,各自为政;现在则划分成了5个/3个大军区,开始中央集权。

以前众多ECU里的芯片,也被“大军区”里的高性能芯片所统一取代:特斯拉的座舱核心芯片最早使用英伟达Tegra 3,后来采用英特尔的Atom A3950(性能不足被频繁吐槽),最后使用了12nm 的AMD Ryzen,算力甚至能够媲美索尼PS5。

在华为启动鸿蒙座舱的2021年,特斯拉的这种革新已经早已被全世界的车企研究透了。但研究透不代表一定要立即跟进,因为电子电气架构的先进性并不必然带来座舱的流畅体验,要不然特斯拉的座舱也不会屡被吐槽。

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鸿蒙座舱超级桌面

由于华为并不亲自造车,所以鸿蒙座舱项目从一开始就要面临一个问题:对车本身的改造,需要做到什么程度?

在鸿蒙座舱最早落地的问界M5和M7项目上,整车域控的划分并不像Model 3那样激进,而是按照功能来划分(类似早期Model S),其中底盘域、动力域、车身域等仍然由合作伙伴赛力斯负责,鸿蒙座舱的主要工作基本落在座舱域的范畴内。

华为跟汽车相关的团队众多,但最主要集中在两个部门:一个是消费者BG(后改名终端BG),也是华为手机的主要承载部门,负责人是余承东;另一个是独立的智能汽车解决方案BU,仍然由余承东担任CEO。

智能汽车解决方案BU里独立的智能座舱部门,其工作之一就是把汽车底层AutoSar信号转换成车机信号,相当于在开发底座;而终端BG常年耕耘手机业务,积累了大量语音、地图、交互方面的技术,主要负责鸿蒙座舱的上层建筑的开发。

2021年初,两个部门各有大量精兵强将被抽调出来,接下来便是华为最熟悉的模式:朝着一个城墙口冲锋。

冲锋:冒着无数的炮轰前进

问界M5座舱的产品经理方超从2021年5月就开始频繁出差重庆,他印象比较深的一件事就是:整天被车厂炮轰。

方超之前做过旗舰手机的项目管理,汽车经验几乎为零。成为鸿蒙座舱的PM后,他把所有涉及鸿蒙座舱的东西都管起来,包括语音、地图、音乐等等,谁上车谁下车,谁什么时间上车,谁达到什么样的要求上车,他成了指挥这辆火车的列车长。

来到重庆跟赛力斯对接之后,他立马感受到了不同:迭代速度。华为将座舱系统提供给整车厂验证后,收到反馈马上改完,可能两天就发一个新版本过去,赛力斯收到后发现又有很多新问题,就抱怨问为何研发不打磨的时间更长一些。

但按照华为做消费电子的思路,迭代应该快。的确,传统情况下车厂一个新车型项目周期三年起步,供应商收到反馈打磨一个月也是没问题的。但新能源赛道下,车型项目周期骤然缩短,供应商和整车厂必须边测边改,要求迭代速度大大加快。

方超需要一边让整车厂接受这种迭代速度,一边给他们打气:版本Bug数量是收敛的,这次有100个,下次就只有50了。他另外强调:别看就我们几个人在这边,但在全国甚至全世界,华为内部有非常多的同事在投入做一些你们看不到的工作。”

方超所言非虚,华为所显露出来的往往只是冰山一角。以鸿蒙座舱的UX交互设计为例,华为让来自欧洲、韩国和中国的三个团队同步开发三种不同的人机交互方向,采用赛马机制,最后选择了其中两个进行了融合。这就是华为常用的“饱和式攻击”。

但在方超所驾驶的这辆火车上,语音的重要性最不言而喻。

现阶段,自动驾驶普遍停留在L2级,驾驶员在行驶过程中必须要把注意力集中在驾驶上而非娱乐上,所有的交互都必须驾驶任务为中心,在这个条件下,更好的设计方案一定是尽量少地占用“手眼”资源,采用“语音+HUD/AR”的多模交互才是大势所趋,其中语音是重中之重。

华为虽然在1+8+N场景有不少智慧语音方面的积累,但做车载智慧语音还是第一次,虽然是第一次,但华为内部对语音部门却有非常高的期待和要求,包括余承东在内的一众高管认为,如果语音没做好,座舱其他地方做得再好,也会被用户骂。

和手机语音不同,车载语音的复杂之处在于它是一个多人场景,而且行驶过程中免不了有噪声,比如驾驶员寻找导航的时候,后排的孩子可能正在听故事。如何保证系统能分得清人,听得懂指令,做得对动作,是一件非常有挑战的工作。

2021年年初,当鸿蒙座舱项目正式启动时,华为终端BG智慧产品部座舱小艺负责人沈林的信心程度只有20%

但华为对语音技术并不陌生,恰恰相反,小艺在不同的终端设备上已经积累了大量的经验,形成了强大的全栈自研能力。何谓全栈自研?从唤醒到降噪,从音区定位到音区串扰,从ASR语音识别,到NLU、NLG语义理解,再到TTS播报……华为终端BG光声学团队就有数百人,想找什么样的人才基本都能找到。

沿着“提出问题—认识问题—解决问题”的流程,小艺语音团队一个个攻克难关。最终,当很多品牌还在解决卡顿的时候,鸿蒙车主可以不间断地发几条指令并得到顺滑响应,甚至可以用语音完成“关闭车窗,但留一条缝”这种人工智能史诗级难题,这样的能力也让小艺语音成为整个鸿蒙座舱的交互枢纽。

在技术打磨的过程中出现了一些非常有趣的插曲。

2022年大年初一,余承东在深圳参加一场非常高级别的政府会议,会后他邀请多位领导进入当时已经发布的问界M5,并唤醒小艺,告诉它“导航去Coco Park”。但由于系统不完善,最后显示的结果是“导航去QQ Park”,余承东觉得非常丢脸,当天就要求语音团队解决。

事实上,去年12月23日,问界M5发布当天,余承东原本计划要现场演示语音功能,但考虑到现场人太多,网络可能会出现不稳定最后作罢,但有一点他还是力排众议,定了下来,那就是发布会结束之后就要把M5放进门店里,接受消费者的“炮轰”。

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2021年12月23日,搭载鸿蒙座舱的问界M5正式上市

M5进店当天,沈林一整天都在手心出汗,他担心端云架构可能会出问题,使用时间长了之后可能会唤不醒,他甚至计划安排10个人拿着USB去线下门店刷新系统,但所幸一切顺利,这个应急方案最终没有派上用场。

小艺语音团队2021年3月份在上海集结,到了8~9月份产品上样车测试,12月问界M5发布,真正做开发的只有不到9个月,时间非常紧张,而为了能赶进度,技术人员会专门挑下雨天,在坑洼不平的道路上,在隧道里进行道路测试,只为了能模拟真实的噪音场景。

除了语音,其他模块如地图、UX等模块也准时交付。最终,在整车厂、消费者、自己内部的“炮轰”和“内卷”下,余承东讲的“天花板”诞生了。

无论友商承认与否,相比智能驾驶,现阶段对车机进行优化的投入产出比极高,智障车机向智能车机的跃迁,可以有效激发用户的购买欲。根据一线销售的反馈,鸿蒙座舱的体验度的确成为消费组选择购买问界M5和M7的最主要原因之一。

在燃油车时代,宝马定义了运动,奔驰定义了豪华,沃尔沃定义了安全,丰田定义了性价比,而在新时代,游戏规则将会被改写,拥有华为背书的问界将会扛起智能化的大旗。

开发者的故事总是精彩,但决定成败的往往在水面之下。华为的软件工程能力,才是真正的核心竞争力。

冰山:视野之外的护城河

鸿蒙座舱在研发时,内部有个争论:到底造多少样车?

华为以前做手机研发的时候,通常都是做几千台甚至上万台手机出来。到了鸿蒙座舱研发的时候,不少手机出身的员工也认为干脆做个几百辆、上千辆车,去外面跑,这个其实就是软件工程里的beta测试,这样可以快速地解决问题。

车厂出身的人大惊失色:车没有这么玩的。按照车厂以前的搞法,样车顶多造几十辆,成千上百台的样车根本烧不起。最后两派相互妥协,取了一个中间值,造了大家都能接受的样车的数量,既能保证研发的快速改进,然后也有车让更多的部门去测试和验证。

这种小插曲,侧面反映了一个事实:华为入场时,是带着一整套方法论而来的。

这些方法论背后,是完善的IPD开发体系、全栈自研的技术实力以及成熟庞大的软件团队。这套冰山之下的体系,来自于华为在2B和2C领域三十多年的打磨,曾经造就了通信设备、企业网、手机、云计算等一系列产品的辉煌。

就以最基础的车机交互界面为例,华为由于在手机、平板和折叠屏上已经建立了一套从竖屏到横屏、大屏的设计系统和规划,丰富的经验让华为拥有完善的屏幕适配体系,可以很快适配到车机上。

但考虑到驾驶环境的特殊性,座舱团队又做了大量的用户调研和人因研究,对文字、图标、虚拟按键尺寸等进行精心设计,对功能进行优先级划分。

基于驾驶员的视觉行为,鸿蒙将屏幕区域划分为主、次两个安全区,在主安全区范围内,系统在视觉搜索效率最高的屏幕左上角显示关键信息(路况、导航等)。而在次安全区域内,系统增加了Smart Dock滑动区,让操作可在2秒内完成。

鸿蒙座舱虽然在某些单个技术上做到了行业领先,但它本质上更是一个系统级解决方案。

用冰川模型来解释的话,鸿蒙座舱比较显性的优势是人性化的交互能力,包括设计、动画、音效、连续对话、可见即可说等,但冰山之下是华为在消费电子领域积累并被市场验证过的软件工程能力以及对操作系统的定制化能力。

任何智能设备发展到一定阶段之后一般都需要专门的操作系统,比如PC端的微软Window系统,智能手机领域里的安卓和iOS,在软件定义汽车的趋势下,操作系统是传统汽车实现智能化升级的关键。

操作系统不仅负责对内管理、对外交互,同时也负责对上构建繁荣的生态环境,对下协调硬件资源,相比于其他整车厂对安卓的浅尝辄止,鸿蒙不可不谓是对底层动了刀子。

鸿蒙虽然是2019年才引起大众注意,但它的开发最早可以追溯到2011年成立的“2012实验室”,而它本身就是为了这个万物互联的时代所打造的。基于全场景分布式操作系统,鸿蒙系统能让不同设备之间灵活组合,能力互助,形成超级终端。

这套万物互联的操作系统打破了不同设备之间的藩篱,比如,在出行的场景下,你开车出去玩拍了一些照片,通过Huawei Share可以从车机传到手机上。

而在用户使用频率最高的导航功能上,华为也利用鸿蒙系统超级终端的优势推出了“无缝流转”的功能。如果用户的手机和车机是登陆在同一个华为账号的情况下,上车前,用户在手机地图应用发起导航,上车后,只要用手机靠近车机,导航任务会自动流转到车机。

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鸿蒙座舱可以实现地图导航无缝流转

此外,考虑到要流转的地址可能不在地图app里面,而是在诸如大众点评、美团这样的生活app里,华为花了不少时间和这些互联网公司沟通,最终打通了整个的体验链条。

在鸿蒙座舱横空出世之前,人们评价一个座舱好坏的标准比较简单粗暴,比如屏幕的数量、大小和分辨率,以及芯片算力,但实际上,屏幕的数量和用户体验并没有直接关系,而芯片算力更像是一个噱头。

事实上,鸿蒙座舱所用的芯片算力并没有显著高出同级别对手,但整个体验却是吊打同行的存在,反观很多同行,虽然屏幕数量多,芯片算力强,但完全没有反映出应有的水平,反而被消费者怒斥为智商税。

由此可见,正如堆料堆不出特斯拉一样,堆料同样也堆不出鸿蒙座舱,鸿蒙座舱之所以强,本质上是因为它和特斯拉一样拥有“软硬兼备、全栈自研”的实力,甚至比特斯拉多了一层对用户需求的深度洞察和对用户体验的仔细打磨。

尾声

在很长一段时间里,很多智能座舱只能尴尬地让用户体验如下状态:交互基本靠吼,操作基本靠手,体验基本像狗。

大众CEO赫伯特·迪斯(Herbert Diess)曾这样评价过:软件将占据未来汽车创新的90%。但他自己却未能看到这一天,他于2022年8月底离职,部分原因是 Golf 8 和 ID.3 的软件灾难。大众的软件困境,也是众多传统车企的通病。

如果汽车复制手机当年的故事,那么汽车行业可能也会出现5家巨头吃掉80%市场份额的一天。如果汽车进入“联发科时刻”,无法作出差异化的公司必定会消亡。而要想做出差异化,庞大的研发投入必不可少,厂商最后比拼的都是硬核实力。

华为内部有很多原来做手机的同事,并没有参与汽车业务。在问界M5和M7亮相后,他们经常过来问方超: 

唉,怎么才月销破万?”

在华为手机的顶峰时代,工厂一天可能就做几十万台手机往外卖的,全年的出货量要超过2亿台。的确,单一车型每个月几千台的销量在新能源汽车里算是不错的成绩,但对于见过大风大浪的华为来说,新大陆的探险和博弈才刚刚开始。

鸿蒙座舱的一小步,也是华为迈向下一段征程的一大步。

(梁海、方超、沈林三人均为化名)

参考资料

[1] 阿里巴巴王坚:进了汽车还用手机,这是汽车人的耻辱,澎湃新闻

[2] 车轮上的新摩尔定律,饭统戴老板

[3] 智能座舱发展趋势白皮书,罗兰贝格和地平线

[4] 智能座舱最理想的交互模式应该是什么样的?,李星宇

[5] 智能座舱的过去、现在和未来,锦缎研究院

[6] 智能汽车产业大变局中的投资机遇,国泰君安证券

[7] 车载操作系统竞争格局推演,锦缎研究院

[8] 自动驾驶OS的现在与未来,九章智驾

[9] 为什么自动驾驶产业对操作系统的关注比芯片晚两三年?九章智驾

[10] 什么是SOA架构?集度汽车

[11] 跨界融合与汽车产业新力量,车百智库

[12] 智能网联汽车发展若干问题,车百智库

[13] 留给国产汽车操作系统的窗口期只有三年?汽车电子与设计

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