Qu'est-ce qu'un « véhicule défini par logiciel » ?
Ces derniers temps, le secteur automobile parle beaucoup des « véhicules définis par logiciel » (SDV), mais tout le monde ne comprend pas forcément ce que cela signifie. Les véhicules ne sont-ils pas déjà tous équipés de logiciels automobiles ?
C'est vrai, mais les véhicules « software-defined » exploitent les logiciels automobiles de manière bien plus performante. Les fonctions fondamentales de ces véhicules sont assurées par des logiciels s'appuyant sur des ressources matérielles avancées et un système d'exploitation moderne. Cela contraste avec les nombreux blocs matériels et capteurs à fonction unique et fixe que l'on trouvait dans les voitures d'autrefois. Les véhicules définis par logiciel sont plus flexibles et évolutifs, ils utilisent et partagent des données, et sont connectés au cloud. Cela signifie qu’ils peuvent être améliorés au fil du temps, à l’image de ce que les clients attendent d’autres appareils numériques. Cela permet également à l’industrie automobile de développer de nouveaux modèles économiques, de nouvelles caractéristiques et de nouvelles fonctionnalités tout au long du cycle de vie du véhicule grâce aux logiciels.
Ces différences peuvent sembler minimes, mais elles revêtent une importance capitale, car elles offrent des avantages et des opportunités tant aux constructeurs automobiles qu'aux consommateurs. Dans cet article, je mets en lumière les aspects essentiels à prendre en compte lors de la conception de véhicules définis par logiciel par les équipementiers.
Véhicules définis par logiciel : flexibles et évolutifs
Ajout de fonctions au fil du temps
Un aspect essentiel des véhicules définis par logiciel réside dans leur capacité à faire preuve de flexibilité et à permettre un développement logiciel continu. Autrefois, les véhicules étaient conçus pour disposer de caractéristiques et de fonctions spécifiques dès leur sortie de la chaîne de montage, et c’était tout ce dont ils étaient capables pendant toute leur durée de vie. Cela contraste avec les attentes des consommateurs en matière de logiciels évolutifs sur leurs smartphones, où ils en sont venus à s’attendre à une technologie qui s’améliore et évolue progressivement vers de nouvelles fonctionnalités.
Imaginez un instant que votre smartphone soit figé et ne puisse plus être mis à jour pour bénéficier de nouvelles fonctionnalités et capacités. Si des constructeurs comme Tesla sont réputés pour leur conduite automatisée, ils ont surtout démontré que la possibilité d’améliorer les véhicules par le biais de mises à jour logicielles constitue une valeur ajoutée essentielle pour leurs clients, contrairement aux véhicules d’autrefois qui n’offraient pas cette possibilité.
Mises à jour par liaison radio (OTA)
Un véhicule défini par logiciel offre une plateforme logicielle extensible pouvant être mise à jour en continu afin d’ajouter, après la production, des fonctionnalités et de nouveaux services qui n’avaient pas été prévus initialement, grâce à des mises à jour logicielles. Cette flexibilité permet aux constructeurs automobiles, aux prestataires de services et à d’autres acteurs d’ajouter des fonctionnalités et des améliorations aux véhicules après leur production via des mises à jour logicielles. Pour les consommateurs, cela se traduit par une meilleure expérience utilisateur : la voiture qu’ils ont achetée s’améliore, corrige des problèmes et offre des expériences auxquelles ils n’avaient pas pensé au moment de l’achat. J'aime dire que nous devons concevoir des véhicules capables d'offrir à l'avenir des fonctionnalités auxquelles nous n'avons pas encore pensé aujourd'hui. Pour ce faire, nous avons besoin de véhicules flexibles et évolutifs, ce qui implique de plus en plus souvent de proposer de nouvelles fonctionnalités grâce au développement logiciel.
Les mises à jour en ligne constituent un outil puissant qui gagne en popularité dans le secteur automobile, notamment dans le sillage de Tesla, Mercedes-Benz, Hyundai et d’autres constructeurs qui proposent activement des mises à jour logicielles pour leurs véhicules. Pour mener à bien cette transformation progressive par le biais des logiciels, il est nécessaire que le matériel sous-jacent soit conçu pour anticiper les futures mises à jour OTA et intègre une technologie permettant un développement continu après la fabrication. Même si de nombreux équipementiers ne sont peut-être pas encore prêts à adopter une plateforme technologique entièrement ouverte et peuvent émettre des réserves quant à la connexion à des systèmes externes pour des raisons de cybersécurité, il reste néanmoins la possibilité de procéder, au fil du temps, à des mises à jour logicielles capables de s'intégrer de manière transparente aux systèmes existants du véhicule, à condition que celui-ci ait été conçu dès le départ pour être évolutif.
Nouveaux modèles économiques
L’ensemble du secteur automobile s’attache à comprendre comment les logiciels évolutifs peuvent ouvrir la voie à de nouveaux modèles économiques et à de nouvelles fonctionnalités. Les logiciels embarqués offrent la possibilité de fournir de nouvelles fonctionnalités aux conducteurs, que ce soit via leur système d’infodivertissement ou des applications dédiées au véhicule. Par exemple, il est aujourd’hui difficile de trouver des véhicules qui ne proposent pas de streaming musical, alors qu’il y a quelques années encore, cette intégration était tout à fait récente. Les véhicules « software-defined » offrent à l’industrie automobile la flexibilité nécessaire pour s’adapter aux nouvelles tendances dès leur apparition et proposer les nouvelles fonctionnalités demandées par les clients, à l’image de ce qu’ils connaissent avec les smartphones.
Connexion des véhicules aux applications pour smartphone
Les services connectés (ou services pour voitures connectées) en sont un autre exemple. Certaines voitures modernes sont équipées d’applications qui permettent de verrouiller les portes à distance, de localiser le véhicule et d’effectuer d’autres réglages simples. Une architecture logicielle moderne permet aux constructeurs automobiles d’étendre ces services connectés avec des fonctionnalités bien plus puissantes, que ce soit via une application ou le système d’infodivertissement. Ces fonctionnalités peuvent être proposées gratuitement afin de fidéliser les conducteurs, ou bien les constructeurs peuvent déployer des mises à jour logicielles et facturer de nouvelles fonctions pour améliorer leurs sources de revenus. Qu’elles soient gratuites ou payantes, un véhicule défini par logiciel peut apporter une valeur ajoutée croissante au fil du temps grâce à des logiciels qui profitent à la fois au conducteur et à l’ensemble du secteur.
Architecture électrique et électronique du véhicule définie par logiciel
La transition vers un véhicule défini par logiciel est étroitement liée à l'évolution de l'architecture électrique et électronique des véhicules dans l'industrie automobile. À mesure que cette architecture évolue, elle ouvre la voie à de nouvelles possibilités d'utilisation du logiciel. Commençons par examiner quelques changements matériels clés dans les véhicules définis par logiciel.
Basé sur les réseaux modernes
La mise en réseau constitue un élément essentiel pour permettre cette flexibilité. Les véhicules de la génération précédente étaient équipés de connexions câblées reposant sur des normes de réseau telles que le CAN (Controller Area Network), qui associaient de manière fixe des sources de données spécifiques à des destinations dès la phase de conception. Cette approche présente plusieurs faiblesses majeures.
Premièrement, les connexions fixes ne peuvent pas être modifiées après la fabrication ; il peut donc s'avérer impossible d'ajouter de nouvelles fonctionnalités, car les systèmes nécessaires pourraient ne pas être accessibles. Deuxièmement, le câblage des véhicules conventionnels est incroyablement lourd : en général, le câblage représente à lui seul le troisième élément le plus lourd d’un véhicule ! Ce câblage est également difficile à installer, car il nécessite un travail physique considérable pour acheminer d’épais faisceaux de fils à travers les gaines du véhicule. Enfin, ces réseaux sont difficiles à diagnostiquer ; si l’un des fils tombe en panne ou est endommagé, par exemple à la suite d’une collision, il peut être difficile d’identifier le problème et la réparation peut s’avérer compliquée, voire impossible.
L'Ethernet automobile simplifie le développement des véhicules
À l’inverse, les véhicules définis par logiciel (SDV) intègrent des technologies de réseau modernes et dynamiques. De nouvelles normes de réseau informatique, telles que l’Ethernet automobile, permettent aux véhicules de disposer d’une connectivité flexible, programmable par logiciel, notamment en ce qui concerne les sources d’informations cruciales entrant et sortant du véhicule. Les SDV s’inspirent des réseaux définis par logiciel tout en y ajoutant des exigences supplémentaires visant à garantir la priorisation du trafic critique pour la sécurité et l’intégration d’une résilience intrinsèque.
L'Ethernet étant une ressource partagée, il n'est plus nécessaire d'établir des connexions point à point entre les différents sous-systèmes. Cette évolution réduit le poids total du câblage, simplifie l'assemblage et améliore l'efficacité du véhicule. L'Ethernet facilite le développement et le débogage, ce qui permet de localiser plus facilement les défauts et de diagnostiquer et réparer plus facilement les problèmes, parfois uniquement par des moyens logiciels.
Sonatus fournit des technologies logicielles fondamentales permettant la mise en place de réseaux modernes au sein de notre produit polyvalent « Sonatus Foundation », qui permet d'ajouter, d'ajuster et d'améliorer les connexions tout au long de leur cycle de vie.
Coexistence consolidée du matériel et des logiciels
Un deuxième changement majeur dans le cadre d’un véhicule défini par logiciel réside dans l’évolution de l’architecture du véhicule grâce à des capacités de calcul matérielles qui permettent le type d’évolutivité décrit précédemment. Traditionnellement, l’électronique automobile était mise en œuvre à l’aide de nombreuses unités de contrôle électronique (ECU) individuelles entièrement intégrées, qui sont des composants physiques sous forme de boîtiers matériels et leurs logiciels embarqués associés, chargés d’une seule fonction, telle que la gestion des vitres, de la climatisation ou du freinage. Ce boîtier – souvent, au sens propre comme au figuré, une « boîte noire » – ne changeait pas au cours de sa durée de vie et ne remplissait que cette fonction unique. Non seulement cette approche est coûteuse, lourde et difficile à gérer, mais elle constitue également un obstacle à l’évolutivité et au développement continu.
Au contraire, les véhicules définis par logiciel intègrent un nombre réduit d’unités matérielles informatiques plus consolidées, capables d’exécuter plusieurs tâches, à l’instar de votre ordinateur ou de votre smartphone qui exécute plusieurs applications simultanément. Grâce à des techniques telles que l’utilisation d’un système d’exploitation embarqué moderne, la virtualisation, les hyperviseurs et les conteneurs d’applications, ces applications peuvent partager les ressources matérielles et fonctionner en parallèle sans interférer les unes avec les autres. Cette évolution de la plateforme logicielle simplifie considérablement la conception des véhicules, réduit leur poids et la complexité de leur assemblage, et ouvre fondamentalement la voie à l’ajout de nouvelles fonctionnalités au fil du temps.
La consolidation peut permettre de réduire le coût total
Une idée reçue courante veut que les coûts pour les constructeurs automobiles augmentent à mesure qu’ils intègrent les technologies requises, mais la réalité est probablement tout autre. Certes, un véhicule « défini par logiciel » nécessite davantage de développement logiciel, et certains systèmes électroniques peuvent s’avérer plus coûteux à mettre en œuvre en raison de la puissance de calcul requise, mais le coût global du matériel embarqué peut être considérablement réduit. Étant donné que les véhicules conventionnels peuvent compter jusqu’à 150 calculateurs électroniques (ECU) pour gérer les différents capteurs, les exigences de sécurité et les fonctions de confort, la réduction du nombre total d’ECU dans les voitures peut permettre de réaliser d’importantes économies sur le matériel. Bien que le développement de logiciels par les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs soit plus complexe, les coûts d’investissement (CapEx) et d’exploitation (OpEx) globaux pour les constructeurs automobiles s’en trouvent réduits.
Innovation fondée sur les données dans le domaine des véhicules définis par logiciel
Les véhicules modernes sont équipés de centaines de capteurs qui génèrent une quantité colossale de données provenant de l’intérieur du véhicule. De plus, les conducteurs s’attendent à recevoir toute une série de données provenant de l’extérieur de la voiture, allant de la diffusion audio en continu à la navigation, en passant par les informations sur le trafic en temps réel et, à l’avenir, même les communications provenant d’autres véhicules ou infrastructures à proximité. Le défi pour le secteur, dans les deux sens, consiste à gérer ce volume considérable, qui peut dépasser de loin la capacité à le transmettre via les réseaux LTE et à le stocker. Selon McKinsey, une voiture peut générer environ 25 gigaoctets de données par heure.
De plus, toutes les données du véhicule ne présentent pas la même utilité ; par exemple, le message « Tous les systèmes OK dans le système n° 723 » répété toutes les 50 millisecondes. Il est bien plus utile de détecter des schémas de problèmes justifiant un rapport détaillé afin de permettre une action proactive ou une maintenance préventive. Cela nécessite des solutions logicielles capables de poser des questions ciblées sur les données du véhicule et d’affiner rapidement ces requêtes. Cette capacité à effectuer des requêtes très précises sur les données du véhicule est l’un des avantages uniques de Sonatus Collector AI.
Les SDV sont des véhicules connectés
Au-delà de toutes ces considérations sur les données, la quatrième caractéristique essentielle d’un véhicule défini par logiciel réside dans sa connectivité. Aujourd’hui, les véhicules sont de plus en plus connectés afin d’offrir des services spécifiques tels que le Wi-Fi embarqué, les services de streaming ou les informations routières en temps réel. Cette intégration constitue un bon début, mais la mise à disposition d’une connectivité permanente au cloud peut ouvrir la voie au développement de fonctionnalités qui seraient impossibles sans elle.
Le cloud constitue un environnement naturel pour collecter les précieuses données sur les véhicules évoquées précédemment et offre de puissantes capacités de calcul, notamment en matière d'intelligence artificielle, permettant de détecter, à l'aide de logiciels, des tendances significatives susceptibles d'indiquer des problèmes sous-jacents. Les systèmes cloud font partie intégrante de la conduite assistée (ADAS) et de la conduite autonome plus avancée, mais ce n'est là qu'un des avantages du cloud.
Le cloud offre également une plateforme riche pour fournir des services de divertissement et de contenu aux utilisateurs, une tendance qui ne fera que gagner en importance à mesure que des niveaux plus élevés d’autonomie de conduite permettront aux conducteurs et aux passagers de profiter de services d’actualités, d’informations et de divertissement plus riches dans le cadre de leur expérience de conduite quotidienne. Le cloud favorise également un développement et un prototypage plus rapides du code logiciel. Sonatus collabore avec des fournisseurs de cloud de premier plan tels qu’AWS et Google Cloud, ainsi qu’avec les clouds privés des équipementiers, afin de rendre possibles bon nombre de ces améliorations et d’accroître la valeur ajoutée que la connectivité peut apporter par rapport aux véhicules non connectés du passé.
De même, le secteur s'oriente depuis longtemps vers la communication « véhicule-infrastructure », qui offre la possibilité aux véhicules de communiquer de manière fluide avec des infrastructures fixes, telles que les feux de signalisation, ainsi qu'avec d'autres véhicules, dans le but d'optimiser collectivement l'utilisation des routes et d'améliorer la sécurité.
Un véhicule connecté capable de recevoir des mises à jour à distance offre également des avantages inattendus, tels qu’une amélioration des performances du véhicule. L'exploitation des données collectées par le véhicule, combinée à l'apprentissage automatique, offre aux organisations de premier plan la possibilité d'ajuster progressivement les composants clés afin d'améliorer des fonctions essentielles couvrant un large éventail d'aspects liés aux performances et à la sécurité du véhicule, tels que les algorithmes de traction, les algorithmes de gestion de la batterie, la tenue de route, les fonctions de sécurité ADAS et d'autres fonctionnalités avancées. Les véhicules SDV (Software-Defined Vehicles), s'ils reposent sur des piles logicielles extensibles et un système d'exploitation embarqué, sont capables d'apporter ces améliorations au fil du temps.
Les véhicules définis par logiciel sont compatibles avec la norme « AI »
L'une des nouvelles perspectives les plus prometteuses offertes par les véhicules à conduite autonome (SDV) réside dans la base solide qu'ils constituent pour permettre le déploiement de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique dans les véhicules. L'adoption de l'AI s dans le secteur automobile est aujourd'hui en pleine expansion, même si, pour l'instant, elle se limite principalement à certains sous-systèmes spécifiques.
Par exemple, les systèmes ADAS avancés et leur cousin plus performant, la conduite autonome, nécessitent une « AI » (détection des objets) poussée pour repérer les autres véhicules, les piétons et les lignes de voie, et pour effectuer une planification d’itinéraire plus sophistiquée. De même, certains systèmes, tels que la surveillance du conducteur ou des occupants, permettent de détecter la fatigue ou l’inattention du conducteur, entre autres, et recourent de plus en plus à des algorithmes d’ AI . Bien sûr, l’ AI , basée sur le cloud, existe depuis un certain temps déjà et exploite l’importante quantité de données que les véhicules connectés (SDV) peuvent générer. Cela permet de réaliser certains types d’analyses dans le cloud, dont la portée s’étend à mesure que davantage de données sont collectées et téléchargées.
Cependant, si l’on considère le véhicule dans son ensemble, l’ AI n’en est encore qu’à ses balbutiements. Le potentiel de l’ AI dans les véhicules va bien au-delà du simple transfert de toutes les données vers le cloud. Les chatbots assistants embarqués sont de plus en plus courants et constituent un premier niveau d’interaction avec les conducteurs, basé sur l’ AI. Il existe un potentiel encore plus grand, avec la possibilité d’utiliser l’ AI pour améliorer la maintenance préventive et la détection des problèmes. Sonatus a démontré comment l’ AI peut être utilisé pour créer un «technicienAI »capable d’aider les conducteurs ou les techniciens d’entretien à mieux comprendre les problèmes du véhicule de manière plus proactive.
AI peut aller encore plus loin, par exemple en améliorant les capacités d’analyse. Aujourd’hui, toutes les données sont transmises vers le cloud pour y être traitées de maniè AI e, mais à terme, une plus grande partie de l’ AI pourra s’effectuer en périphérie et directement dans le véhicule, ce qui permettra de réduire les coûts et d’améliorer la réactivité des analyses basées sur l’ AI. Il s’agit d’un domaine en pleine évolution qui s’annonce comme un secteur d’innovation passionnant. Pour en savoir plus sur les opportunités et les défis liés au déploiement de l’ AI automobile, consultez notre récent article de blog consacré à ce sujet.
Conclusions pour le secteur automobile
Un véhicule défini par logiciel (SDV) ouvre la voie au développement de nouveaux cas d'utilisation et d'expériences captivants, mais pour tirer pleinement parti de ces avantages, des changements fondamentaux s'imposent : flexibilité et évolutivité des logiciels, consolidation du matériel, optimisation des données et connectivité au cloud. Grâce à ces quatre caractéristiques essentielles, les SDV ouvrent la voie à de nouvelles expériences et à de nouveaux services à valeur ajoutée, susceptibles également de générer des revenus pour les équipementiers et d'offrir un avenir prometteur tant pour ces derniers que pour les consommateurs.
Pour en savoir plus, écoutez les podcasts « Sonatus »
Pour en savoir plus, Sonatus propose un podcast vidéo et audio intitulé« The Garage », consacré aux technologies automobiles de pointe et au développement des véhicules définis par logiciel (SDV). Dans l’épisode intitulé« Qu’est-ce qu’un véhicule défini par logiciel ?», Jeff Chou, PDG d’ Sonatus , et moi-même abordons le sujet des SDV et de leurs principales caractéristiques. Vous pouvez retrouver ce podcast sur notre site web, sur YouTube, sur Spotify ou sur Apple Podcasts. Abonnez-vous à la chaîne YouTube d’Sonatus pour être informé des prochains épisodes.