編者按：
1999年，一部名為《黑客帝國(guó)》（英文名《The Matrix》，即矩陣）的電影上映了，影片描述了一個(gè)由矩陣組成的世界，當(dāng)人工智能有了自主意識(shí)后控制了矩陣，機(jī)器統(tǒng)治著人類；講述了以墨菲斯為首領(lǐng)的人類黑客指引著尼奧進(jìn)入到矩陣，解救世界的故事。
影片不停地穿梭在虛擬和現(xiàn)實(shí)之間，充滿了強(qiáng)烈的科幻風(fēng)格，又透漏出不少哲理。在世紀(jì)之交，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展興奮的同時(shí)，又普遍感到焦慮，這部電影一時(shí)成為經(jīng)典。
時(shí)至今日，影片中的有些科幻預(yù)言早已成為現(xiàn)實(shí)，當(dāng)年尚不懂得的術(shù)語(yǔ)現(xiàn)在就在你我身邊頻繁地使用。作為該片的影迷，小編在寫作這篇汽車以太網(wǎng)的稿件時(shí)，腦海中也不斷浮現(xiàn)出影片中場(chǎng)景。
網(wǎng)絡(luò)即矩陣，對(duì)于正在發(fā)生變化的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，汽車不就是母體嗎？而大家耳熟能詳?shù)腖IN總線，CAN總線和FlexRay總線以及以太網(wǎng)總線等，就權(quán)當(dāng)是車內(nèi)矩陣的不同版本吧。
一
2019年的7月。
尼奧(Neo)醒來(lái)后，墨菲斯(Morpheus)遞給他兩顆藥丸，一顆藍(lán)色，一顆紅色。尼奧選擇了紅色的那顆，于是，他來(lái)到了矩陣(Matrix)之中，先知告訴他：你進(jìn)入的是這個(gè)矩陣的第六個(gè)版本。
尼奧快速瀏覽了一遍當(dāng)前系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)他已來(lái)到整車以太網(wǎng)的世界，在他之前的五個(gè)版本分別是：LIN總線、CAN總線、FlexRay、MOST和LVDS、百兆以太網(wǎng)。
2.0-4.0版本的代碼還在矩陣中運(yùn)行，傳動(dòng)系統(tǒng)仍然殘留著CAN總線的痕跡，線控系統(tǒng)中的FlexRay也還在運(yùn)轉(zhuǎn)。在輔助駕駛和影音娛樂(lè)域，5.0版本的百兆以太網(wǎng)已承擔(dān)起主要流量。
但整個(gè)矩陣的控制匯聚在中央計(jì)算平臺(tái)，中央控制器和分域控制器之間需要更大的帶寬，車內(nèi)的數(shù)據(jù)流將匯聚到這條骨干上。在6.0版本的矩陣之中，以太網(wǎng)總線擴(kuò)展到中央網(wǎng)關(guān)和分域控制器的骨干網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率達(dá)到千兆比特每秒。
“這是一個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)收發(fā)器、交換網(wǎng)關(guān)和分域控制器將負(fù)責(zé)協(xié)議間的轉(zhuǎn)換”，先知解釋到，“矩陣會(huì)向下兼容，保證老版本能運(yùn)行，但是骨干網(wǎng)絡(luò)、ADAS和IVI還會(huì)繼續(xù)迭代，因?yàn)锳I正在進(jìn)攻母體”
“誰(shuí)?”，尼奧有點(diǎn)不解，”6.0版本的矩陣仍不能保證整車的交換能力？”
“在矩陣之外，有一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)正在形成--物聯(lián)網(wǎng)，這是一個(gè)規(guī)模更龐大的矩陣，母體需要與之接駁，從中獲取動(dòng)能”，先知略停頓了一會(huì)，緩緩說(shuō)到: ”AI將會(huì)主宰一切，包括你所看到的母體…”
“ 從5.0版本開(kāi)始，矩陣為什么被以太網(wǎng)占據(jù)？這是母體的選擇嗎？”，尼奧仍然帶著困惑。
“你回溯下版本記錄吧，答案都在里面”
二
尼奧迅速回顧了下版本記錄，找到了變更日志。
在上世紀(jì)90年代末，矩陣還是2.0版本時(shí)，一些車機(jī)廠商意識(shí)到CAN總線已不能滿足未來(lái)車載網(wǎng)絡(luò)的需求，特別是高容錯(cuò)性和時(shí)間確定性方面的應(yīng)用。
克萊斯勒和寶馬首先開(kāi)始基于他們上層已有的Byteflight通信系統(tǒng)，研發(fā)更可靠的高速汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但是在物理層面，他們亟需突破，于是成立了FlexRay協(xié)會(huì)。
鑒于在矩陣1.0-2.0時(shí)代，恩智浦在LIN總線和CAN總線控制器放方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，整車廠商邀請(qǐng)恩智浦領(lǐng)導(dǎo)FlexRay的物理層標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)。
經(jīng)過(guò)幾年的標(biāo)準(zhǔn)完善，在2006年，恩智浦推出了第一款FlexRay收發(fā)器TJA1080，寶馬X5成為第一個(gè)用戶。在矩陣2.0向3.0升級(jí)的過(guò)程中，TJA1080在寶馬X5的部署，應(yīng)是一個(gè)里程碑事件，宣告矩陣3.0主干版本的正式釋放。
4.0版本的MOST和LVDS限于某些分域的控制總線，沒(méi)有成為主流。
時(shí)間來(lái)到2008年，這一年，寶馬首次將以太網(wǎng)連接用于車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)OBD中，借此，以太網(wǎng)通信巨頭博通(Broadcom)得以進(jìn)入汽車市場(chǎng)，從此，博通開(kāi)始不遺余力地推廣車載以太網(wǎng)技術(shù)。
以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在CAN和FlexRay之前就誕生了，不過(guò)當(dāng)時(shí)只廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。從相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間來(lái)看，以太網(wǎng)協(xié)議都會(huì)是局域網(wǎng)絡(luò)中傳輸速率最高的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)補(bǔ)充協(xié)議的支持，其在容錯(cuò)性、可靠性方面絲毫不輸FlexRay。
憑借在以太網(wǎng)通信領(lǐng)域的壟斷地位，博通自信滿滿，要跨界進(jìn)入汽車市場(chǎng)。一個(gè)由博通、寶馬牽頭創(chuàng)立的Open Alliance SIG聯(lián)盟于2011年成立了，陸續(xù)地，大眾、通用、現(xiàn)代等整車廠；博世、大陸、法雷奧等Tier1廠商；以及恩智浦、瑞薩、英飛凌、泰科(TE)、莫仕(Molex)等半導(dǎo)體和線束連接器廠商相繼加入。
版本日志上2014年的記錄非常清晰，這一年，寶馬新款X5首先將以太網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展到ADAS系統(tǒng)中，用以支持360度環(huán)視功能。矩陣正式升級(jí)為5.0版本，尼奧順手給其添加了備注，標(biāo)記為車載以太網(wǎng)元年。
每一次版本的更新，都是頭部車廠發(fā)起的自我革命?！翱磥?lái)母體本身有自愈的基因”，尼奧似乎明白了一些，”為什么是以太網(wǎng)來(lái)修復(fù)上一版本的bug呢？”
三
“為了適配外部的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，母體需要一種可伸縮性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，和快速的、輕型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)；同時(shí),在可靠性方面，母體有強(qiáng)烈的排異功能，新的矩陣必須適應(yīng)這點(diǎn)”，先知提醒了尼奧。
搭建在以太網(wǎng)物理鏈路層的網(wǎng)絡(luò)，天然具有支持多種拓?fù)湫螒B(tài)的優(yōu)勢(shì)，不論是環(huán)形、星型、樹形或是總線型，皆可任意組網(wǎng)，最大程度為優(yōu)化車內(nèi)各域的空間布局提供方便，并與未來(lái)外部網(wǎng)絡(luò)同步。
而基于以太網(wǎng)之上的TCP/IP協(xié)議，是目前使用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議，它豐富的協(xié)議簇支持靈活分隔網(wǎng)絡(luò)。從此，矩陣的不同域之間可以設(shè)置”物理”隔離、訪問(wèn)控制、帶寬分配和優(yōu)先級(jí)調(diào)度；甚至方便地設(shè)置堆疊，層級(jí)化配置。
連接和傳感器巨頭泰科(TE)，一直在連接器小型化領(lǐng)域浸潤(rùn)多年，其NanoMQS連接器比常規(guī)連接器件平均減少41%的尺寸空間。
2017年，收購(gòu)了德國(guó)的汽車通訊公司赫斯曼(HCC)后，TE加快了在汽車以太網(wǎng)領(lǐng)域的滲透。相繼推出了Mat-Enet和Mat-AX模塊化可擴(kuò)展線纜連接器，其中Mat-Enet針對(duì)雙絞線介質(zhì)以太網(wǎng)，自動(dòng)適配百兆、千兆以太網(wǎng)速率，并擁有支持未來(lái)更高數(shù)據(jù)速率的潛力，同時(shí)兼容屏蔽和非屏蔽雙絞線；Mate-AX模塊則針對(duì)同軸介質(zhì)，解決了射頻連接器的抗干擾和小型化問(wèn)題，為將來(lái)矩陣的5G天線預(yù)留了出口。
對(duì)于以太網(wǎng)的可靠性而言，無(wú)非是延時(shí)和同步的問(wèn)題，這方面的研發(fā)，首推奧地利公司TTTech。在進(jìn)入汽車市場(chǎng)之前，TTTech是最低調(diào)的明星，服務(wù)對(duì)象是類似波音和NASA這樣的客戶，為其飛機(jī)和載人航天器上的以太網(wǎng)通信保駕護(hù)航。
現(xiàn)在，TTTech是汽車以太網(wǎng)市場(chǎng)最炙手可熱的明星。自時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)(TTE)和精準(zhǔn)時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)(TSN)標(biāo)準(zhǔn)提出以來(lái)，TTTech迅速將其實(shí)現(xiàn)并集成到自己的軟件中，此舉剛好解決了以太網(wǎng)在車內(nèi)太規(guī)模推廣的后顧之憂。2018款?yuàn)W迪A8，作為全球首個(gè)量產(chǎn)的L3級(jí)自動(dòng)駕駛車型，其zFAS系統(tǒng)就是奧迪與TTTech聯(lián)手搭建。
到目前，各路玩家排隊(duì)與TTTech合作，三星、英偉達(dá)、英特爾和瑞薩的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上都搭載了TTTech的安全控件；投資與聯(lián)姻者也絡(luò)繹不絕，三星的首筆汽車產(chǎn)業(yè)基金就投給了TTTech，2018年，上汽也拉著TTTech成立了合資公司創(chuàng)時(shí)汽車科技。
“所有可能存在bug的地方，以太網(wǎng)都能完美解決，難怪6.0及以上版本的矩陣都沿著這個(gè)技術(shù)迭代”，尼奧恍然大悟，”但是，誰(shuí)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)這個(gè)矩陣呢？”
“首席碼農(nóng)，他們是矩陣各控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)者，而母體的制造者負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)”，先知讓尼奧盡快熟悉下代碼之源。
四
在6.0版本的矩陣中，尼奧找到了代碼之源，詳細(xì)查看了注釋。
幾個(gè)月前的2019慕尼黑電子展上，碼農(nóng)們又聚在了一起，在其中的汽車以太網(wǎng)論壇上，代碼會(huì)進(jìn)行交叉評(píng)審，一些系統(tǒng)缺陷需要拿出來(lái)討論，并設(shè)定下一步的路標(biāo)。
所有的代碼貢獻(xiàn)者都是熟悉的面孔，尼奧看到了矩陣1.0-4.0時(shí)代傳統(tǒng)總線控制器的設(shè)計(jì)者恩智浦；既有為矩陣5.0傳輸?shù)谝粋€(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的博通，也有目前All In在汽車以太網(wǎng)上的美滿科技(Marvell)；專注于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀表的思博倫(Spirent)、線纜及連接器巨頭泰科也留下了身影；尼奧發(fā)現(xiàn)，通信設(shè)備廠商華為和思科(Cisco)也赫然在列?？磥?lái)，矩陣6.0的體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，如此龐大的工程，后續(xù)的迭代只會(huì)有更多的超級(jí)碼農(nóng)加入。
很明顯，所有的母體建造者都沒(méi)有缺席評(píng)審會(huì)。母體的詳細(xì)需求、矩陣下一個(gè)版本的概要設(shè)計(jì)，他們最熟悉；碼農(nóng)們需要及時(shí)拿到母體的測(cè)試報(bào)告和開(kāi)發(fā)計(jì)劃。
深入地閱讀代碼后，尼奧發(fā)現(xiàn)，在一些關(guān)鍵模塊上，碼農(nóng)們有交叉修改的痕跡。
源自斯坦福的博通，自從被安華高(Avago)收購(gòu)后，已經(jīng)由一個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)公司變成純粹財(cái)務(wù)驅(qū)動(dòng)的公司，其新任CEO Hock Tan似乎只對(duì)華爾街負(fù)責(zé)，他砍掉了所有不賺錢的產(chǎn)品，唯獨(dú)留下了當(dāng)時(shí)尚嗷嗷待哺的汽車以太網(wǎng)部門。在下一代的矩陣設(shè)計(jì)中，博通仍然拿出了領(lǐng)先的基于TSN的交換網(wǎng)關(guān)方案BCM53162，這是骨干以太網(wǎng)和分域以太網(wǎng)的核心處理器件。
美滿科技(Marvell)，在當(dāng)前的矩陣中，暫只占據(jù)著以太網(wǎng)收發(fā)器的優(yōu)勢(shì)位置。但是美滿是效率最高的編程者，先是從博通挖來(lái)了其第一代產(chǎn)品總監(jiān)Timothy Lau; 兩個(gè)月前，又出手售收購(gòu)了Aquantia，以補(bǔ)充其銅線和光纖收發(fā)器產(chǎn)品，同時(shí)儲(chǔ)備了Aquantia針對(duì)下一代車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的混合速率以太網(wǎng)收發(fā)器。也許，在矩陣7.0版本中，美滿與博通的差距將越來(lái)越小。
恩智浦，CAN和Flexray總線的主要貢獻(xiàn)者，在逐漸熟悉了以太網(wǎng)的編程風(fēng)格后，目前正在拓展其掌控范圍。先是收購(gòu)了聚焦于以太網(wǎng)收發(fā)器的IP設(shè)計(jì)企業(yè)OmniPHY，接著又從美滿科技挖來(lái)了有多年汽車以太網(wǎng)領(lǐng)域工作經(jīng)驗(yàn)的Alexander E.Tan，作為其汽車太網(wǎng)解決方案部門的副總裁兼總經(jīng)理。作為一個(gè)汽車域控制器領(lǐng)域的骨灰級(jí)程序員，恩智浦的新技能必將對(duì)On board的新手產(chǎn)生無(wú)形的壓力。
一連串眼花繚亂的移位與合并操作后，6.0版本矩陣的代碼風(fēng)格已經(jīng)奠定，尼奧基本摸清楚了來(lái)龍去脈，眼看就要進(jìn)入狀態(tài)了，“下一版本的路標(biāo)是什么?”
五
“首要目標(biāo)仍然是與外部矩陣接駁”先知再次強(qiáng)調(diào)，”Multi-Gig以太網(wǎng)會(huì)是矩陣7.0版本的實(shí)現(xiàn)路徑”
“你可以稱之為混合速率以太網(wǎng)，但主要以千兆(1Gbps)以上速率為主，包括2.5Gbps,5Gbps和萬(wàn)兆(10Gbps)”，先知繼續(xù)解釋到：”母體的感知單元升級(jí)得很快: 激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等各種傳感器件會(huì)越來(lái)越多，攝像頭的分辨率會(huì)達(dá)到4K，甚至8K級(jí)別，這意味著在ADAS域會(huì)處理更大的數(shù)據(jù)量”
“那么骨干網(wǎng)絡(luò)上，帶寬要求也會(huì)相應(yīng)增加？” 尼奧補(bǔ)充到。
”是這樣！7.0版本的矩陣，據(jù)推算，ADAS域的交換速率會(huì)達(dá)到2.5Gbps,5Gbps或10Gbps，因此，骨干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)必定是萬(wàn)兆(10Gbps)以太網(wǎng)，甚或40Gbps速率的以太網(wǎng)。大容量的交換芯片，高速率的接口芯片將是除主計(jì)算單元外最關(guān)鍵的部件”
“外部世界現(xiàn)在是什么版本？”尼奧有點(diǎn)好奇。
“已經(jīng)快逼近香農(nóng)極限”，先知展示了下外部矩陣的控制臺(tái)信息，”5G部署后，萬(wàn)物都會(huì)接入他們的矩陣，包括我們的母體。主管道上正在制定400Gbps光傳輸網(wǎng)的時(shí)間表，在實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)速率已達(dá)到1Tbps?！?，”這超出了母體的邊界，如果達(dá)到40Gbps以太網(wǎng),我們的矩陣會(huì)改用光纖介質(zhì)，況且我們永遠(yuǎn)是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)子集”。
先知說(shuō)完，感覺(jué)有些信息仍然沒(méi)向尼奧交待清楚，”但是，我們?nèi)员仨毘掷m(xù)地更新迭代這個(gè)矩陣，因?yàn)锳I已經(jīng)入侵”
有點(diǎn)迫不及待，先知神情嚴(yán)肅地說(shuō)到: “在外部世界，有一個(gè)叫埃隆.馬斯克的瘋子，剛剛公布了他商業(yè)版圖中最神秘的一個(gè)公司Neuralink，和正在研發(fā)的腦機(jī)接口系統(tǒng)”
“我在代碼之源中也看到過(guò)他的蹤跡！他曾經(jīng)以Tesla的身份修改過(guò)內(nèi)核部分的代碼”，尼奧迅速回過(guò)神來(lái)，有點(diǎn)詫異。
“是同一個(gè)ID。Neuralink的腦機(jī)接口傳感器最快明年將在人腦上試驗(yàn)，而iPhone已為之準(zhǔn)備了控制和交互的APP”。
尼奧腦海中浮現(xiàn)出一個(gè)場(chǎng)景：一輛無(wú)人駕駛的汽車，與一個(gè)疲憊不堪的司機(jī)駕駛的貨車在路口高速交匯。在貨車司機(jī)打盹的瞬間，他腦中的意識(shí)數(shù)據(jù)被感知單元捕獲，由矩陣傳遞給中央計(jì)算單元，分析后貨車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)立刻接管了矩陣，同時(shí)向外部感知單元發(fā)送了最高優(yōu)先級(jí)的告警信息；對(duì)向行駛的無(wú)人駕駛汽車，通過(guò)V2X網(wǎng)絡(luò)接收到該告警信息，同樣在其矩陣中逆向傳送了該數(shù)據(jù)，中央計(jì)算單元做出實(shí)時(shí)處理…一場(chǎng)災(zāi)難避免了，有驚無(wú)險(xiǎn)，你甚至都感受不到任何變化發(fā)生。
看到尼奧沒(méi)有反應(yīng)，先知提示他,“計(jì)算一下，如果人腦能控制無(wú)人駕駛的汽車，母體需要多大的算力？矩陣需要多快的傳輸速率？延遲必須控制在多少納秒？”
五
尼奧陷入沉思，他沒(méi)有心情計(jì)算這幾個(gè)問(wèn)題，腦海中又浮現(xiàn)出另一幅畫面：一個(gè)邪惡的人，利用一連串欺騙性的意識(shí)控制著矩陣，而代碼之源沒(méi)能識(shí)別出這其中某一個(gè)錯(cuò)誤指令，彌天之禍就此鑄成…他不敢繼續(xù)想象，此刻，他只希望結(jié)束這個(gè)故事。
回想起服下藥丸之前，墨菲斯曾經(jīng)告誡他：”99%的測(cè)試對(duì)象會(huì)選擇停留在現(xiàn)實(shí)之中，或者被動(dòng)去適應(yīng)新的矩陣；只有1%的人能夠深入代碼之源，重新定義矩陣。如果選擇藍(lán)色藥丸，故事就此結(jié)束；如果選擇紅色藥丸，你將到達(dá)下一個(gè)版本的矩陣，看到一個(gè)更為奇幻的世界?！?/p>
沒(méi)有等尼奧從漫游中切換回來(lái)，先知彷佛看出了他的心思，率先打破了沉寂?！蹦扑故荖euralink的使者，你是他第一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，藥丸只是幻覺(jué)，你再也回不去了…”
尼奧異常震驚，又過(guò)了很久，他強(qiáng)迫自己鎮(zhèn)定下來(lái)：”那么,我的使命是什么?”
“你是天選之子，第一個(gè)進(jìn)入代碼之源，深度學(xué)習(xí)矩陣的人”，先知望向了遠(yuǎn)方：”在AI不可預(yù)知之前，矩陣的迭代不能停止，你必須使其更加健壯，容錯(cuò)性更強(qiáng)”
尼奧頓時(shí)明白了，他是Neuralink腦機(jī)接口的第一個(gè)測(cè)試版本，同時(shí)也是矩陣6.0版本的網(wǎng)絡(luò)管理員，AI和IVN(車內(nèi)網(wǎng)絡(luò))在相互學(xué)習(xí)中不斷迭代。
突然，矩陣收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，尼奧查看了它的時(shí)間戳，顯示是2025年，速度與激情正在上演。
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