「ソフトウェア定義車両」とは何ですか？
最近、自動車業界では「ソフトウェア定義車両（SDV）」という言葉が話題になっていますが、その意味を誰もが理解しているわけではありません。そもそも、すべての車にはすでに自動車用ソフトウェアが搭載されているのではないでしょうか？
確かにそうですが、ソフトウェア定義車両では、自動車用ソフトウェアがはるかに強力な形で活用されています。ソフトウェア定義車両の基本機能は、高度なハードウェアリソースと最新のオペレーティングシステムを基盤としたソフトウェアによって提供されます。これは、従来の自動車に数多く搭載されていた単一の固定機能を持つハードウェアブロックやセンサーとは対照的です。 ソフトウェア定義車両は、より柔軟性が高く、アップグレードも容易であり、データを活用・共有し、クラウドと接続されています。つまり、顧客が他のデジタル機器に期待するのと同様に、時間の経過とともに改善が可能となります。また、これにより自動車業界は、ソフトウェアを通じて、車両のライフサイクル全体にわたって新たなビジネスモデルや機能を展開できるようになります。
これらは一見すると大した違いではないように見えるかもしれませんが、実際には極めて重要であり、自動車メーカーと消費者の双方にメリットや機会をもたらします。このブログでは、OEM各社がソフトウェア定義車両（SDV）を開発する上で、その構築に不可欠な重要な要素について解説します。
ソフトウェア定義車両：柔軟性とアップグレード性を兼ね備えた
時間の経過に伴う関数の追加
ソフトウェア定義車両の重要な側面は、その柔軟性と、継続的なソフトウェア開発を可能にする点にあります。従来、自動車は生産ラインから出荷される時点で特定の仕様や機能を備えるように設計されており、その寿命の間、それ以上のことはできませんでした。これとは対照的に、消費者はスマートフォンなどにおいて、ソフトウェアのアップグレードを当然のこととして期待しており、技術が進歩し、徐々に新しい機能へと進化していくことを当たり前のように受け入れています。
もし、スマートフォンが一度修理されたら、新しい機能や性能へのアップデートができなくなってしまうとしたら、どうでしょうか？テスラのようなメーカーは自動運転技術で知られていますが、それ以上に重要なのは、ソフトウェアを通じて車両を改良できるという点が、それができない過去の他の車両と比較して、顧客にとって重要な価値となっていることを示している点です。
無線（OTA）アップデート
ソフトウェア定義車両（SDV）は、拡張可能なソフトウェアプラットフォームを提供し、生産後もソフトウェアアップデートを通じて、事前に想定されていなかった機能や新しいサービスを継続的に追加・アップグレードすることができます。この柔軟性により、自動車メーカーやサービスプロバイダーなどは、生産後の車両にソフトウェアを通じて機能や改良を加えることが可能になります。その結果、消費者にとっては、購入した車が改良され、問題が解決され、購入時には考えもしなかったような体験が得られるという、より良いユーザー体験が実現されます。 私はよく、「今日では考えもつかないような機能を将来提供できるよう、車両を設計する必要がある」と述べています。そのためには、柔軟性があり、アップグレード可能な車両が必要であり、それはますます、ソフトウェア開発を通じて新機能を提供することを意味しています。
無線アップデートは、自動車業界で人気が高まっている強力なツールであり、特にテスラ、メルセデス・ベンツ、ヒュンダイなどが車両用ソフトウェアのアップデートを積極的に提供していることを受け、その傾向はさらに強まっています。 ソフトウェアによるこの段階的な変革を実現するには、基盤となるハードウェアが将来のOTAアップデートを見据え、製造後も継続的な開発を可能にするハードウェア技術を組み込む必要があります。多くのOEMは、完全にオープンな技術プラットフォームへの対応準備が整っておらず、サイバーセキュリティの観点から外部システムとの接続に懸念を抱いているかもしれませんが、車両が事前にアップグレード可能となるよう設計されていれば、既存の車両システムとシームレスに統合できるソフトウェアアップデートを将来的に実施する機会は依然として残されています。
新しいビジネスモデル
自動車業界全体で注目されているのは、アップグレード可能なソフトウェアが、どのようにして新たなビジネスモデルや機能を実現できるかを理解することです。車両用ソフトウェアは、インフォテインメントシステムや車載アプリを通じて、ドライバーに新たな機能を提供する可能性を秘めています。例えば、音楽ストリーミング機能を備えていない車を見つけるのは容易ではありませんが、ほんの数年前までは、このような機能の統合はごく新しいものでした。 ソフトウェア定義車両（SDV）は、自動車業界に、新たなトレンドが台頭した際に柔軟に対応し、スマートフォンと同様の体験を通じて顧客が求める新機能を提供する柔軟性をもたらします。
自動車とスマートフォンアプリを連携させる
もう一つの例は、コネクテッドサービス（またはコネクテッドカーサービス）です。最近の自動車の中には、ドアの施錠や位置情報の確認、その他の簡単な設定を遠隔で行える車載アプリを搭載しているものもあります。 最新のソフトウェアアーキテクチャにより、自動車メーカーはアプリやインフォテインメントシステムを通じて、コネクテッドサービスをはるかに強力な機能へと拡張することが可能になります。これらの機能は、ドライバーのロイヤルティを高めるために無料で提供される場合もあれば、メーカーがソフトウェアを展開し、新たな機能に対して課金することで収益源を拡大する場合もあります。無料か有料かを問わず、ソフトウェア定義車両（SDV）は、ドライバーや業界全体に利益をもたらすソフトウェアを通じて、長期的に車両の価値を高めていくことができます。
ソフトウェア定義車両の電気・電子アーキテクチャ
ソフトウェア定義車両への移行は、自動車業界における車両の電気・電子アーキテクチャの進化と密接に関連しています。車両アーキテクチャが進化するにつれて、ソフトウェアをこれまで以上に強力かつ革新的な方法で活用できるようになります。まずは、ソフトウェア定義車両における主要なハードウェアの変更点について考えてみましょう。
最新のネットワークを基盤として
この柔軟性を実現するための重要な要素の一つが、ネットワークです。従来の車両では、CAN（コントローラ・エリア・ネットワーク）などのネットワーク規格を用いたハードワイヤード接続が採用されており、設計段階で特定のデータソースと宛先が固定されていました。これにはいくつかの重大な弱点があります。
第一に、固定接続は製造後に変更できないため、必要なシステムにアクセスできない可能性があり、新たな機能の実装が不可能になる場合があります。 第二に、従来の車両の配線は信じられないほど重いです。通常、車両の部品の中で3番目に重いのは、配線そのものです！また、この配線の組み付けは困難で、太いワイヤーの束を車内の配線ダクトに通すために、多大な肉体労働を要します。最後に、これらのネットワークの診断は困難です。衝突などによってワイヤーの1本が故障したり損傷したりした場合、問題の特定が難しく、修理も困難あるいは不可能な場合があります。
自動車用イーサネットは、車両開発を簡素化する
対照的に、ソフトウェア定義車両（SDV）は、動的な最新ネットワーク技術を採用しています。自動車用イーサネットなどの新しいコンピュータ・ネットワーク規格により、車両は、特に車両との間で送受信される重要な情報源に関して、ソフトウェアによってプログラム可能な柔軟な接続性を実現できます。SDVは、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）の技術を流用しつつ、安全上重要なトラフィックが優先され、耐障害性が組み込まれるよう、それに追加の要件を加えることができます。
イーサネットは共有リソースであるため、異なるサブシステム間でポイント・ツー・ポイント接続を構築する必要がなくなりました。この変更により、配線の総重量が軽減され、組立の複雑さが解消され、車両の効率が向上します。また、イーサネットの導入により、開発やデバッグが容易になり、故障箇所の特定が簡単になるほか、場合によってはソフトウェアのみで問題を診断・修復することが可能になります。
Sonatus 多面的な「Sonatus Foundation」製品を通じて、現代のネットワークを実現するための基盤となるソフトウェア技術を提供しており、これにより、ライフサイクルを通じて接続の追加、調整、改善が可能になります。
ハードウェアとソフトウェアの統合的な共存
ソフトウェア定義車両における2つ目の重要な変化は、前述のようなアップグレード性を実現するハードウェア演算能力を備えた車両アーキテクチャへの進化です。従来、車両の電子システムは、完全に統合された多数の個別の電子制御ユニット（ECU）によって構成されていました。これらはハードウェアボックスの物理的な構成要素であり、ウィンドウの制御、空調、ブレーキ操作といった単一の機能を実行する組み込みソフトウェアを備えています。 そのボックス――文字通り、また比喩的にも「ブラックボックス」と呼ばれることが多かった――は、その寿命期間を通じて変化することなく、その単一の機能のみを実行していました。このアプローチは、高コストで重量があり、管理が困難であるだけでなく、アップグレード性や継続的な開発の妨げにもなっていました。
その代わりに、ソフトウェア定義車両では、コンピュータやスマートフォンが複数のアプリケーションを同時に実行するのと同様に、より少ない数の統合されたコンピューティングハードウェアユニットを採用し、そこで複数のタスクを実行します。 最新の組み込みオペレーティングシステム、仮想化、ハイパーバイザー、アプリケーションコンテナといった技術を活用することで、これらのアプリケーションはハードウェアリソースを共有し、互いに干渉することなく並行して実行することが可能になります。このようなソフトウェアプラットフォームの進化により、車両設計が大幅に簡素化され、軽量化と組み立ての複雑さが軽減されるほか、将来的に新たな機能を追加する能力が根本的に解き放たれます。
統合により総コストを削減できる
自動車メーカーが必須の技術を導入することでコストが増加するという誤解が広く見られますが、実際にはその逆である可能性が高いでしょう。ソフトウェア定義車両（SDV）ではソフトウェア開発の負担が増加し、個々の電子システムにおいてより高い演算能力を実現するために導入コストが高くなる可能性はありますが、車両全体のハードウェアコストは大幅に削減される可能性があります。 従来の車両では、さまざまなセンサー、安全要件、利便性機能を担うために最大150個ものECUが搭載されている場合があるため、車載ECUの総数を削減することで、ハードウェアコストを大幅に削減できる可能性があります。自動車メーカーやそのサプライヤーによるソフトウェア開発はより複雑になりますが、自動車メーカーの設備投資（CapEx）および運用コスト（OpEx）は全体として削減されます。
ソフトウェア定義車両におけるデータ駆動型イノベーション
現代の自動車には数百ものセンサーが搭載されており、車内から膨大な量のデータが生成されています。また、ドライバーは、ストリーミングオーディオ、ナビゲーション、リアルタイムの交通情報、さらには将来的には近隣の他の車両やインフラからの通信に至るまで、車外からさまざまなデータが提供されることを期待しています。業界にとって、これら双方の面における課題は、その膨大なデータ量を管理することであり、その量はLTEネットワークを介して送信したり保存したりする能力をはるかに上回る可能性があります。 マッキンゼーによると、1台の自動車は1時間あたり約25ギガバイトのデータを生成するとのことです。
さらに、すべての車両データが等しく有用というわけではありません。例えば、50ミリ秒ごとに「システム#723の全システムが正常」と繰り返し報告されるようなデータは、その一例です。はるかに有用なのは、先制的な対応や予防保全を可能にするため、詳細な報告が必要な問題のパターンを検知することです。これには、車両データについて的を絞った質問を行い、その問い合わせを迅速に絞り込むことができるソフトウェアソリューションが求められます。車両データについてきめ細かな問い合わせを行うこの能力こそが、 Sonatus CollectorAIの独自の利点の一つです。
SDVはコネクテッドカーです
データに関するこうした議論を踏まえると、ソフトウェア定義車両の4つ目の重要な特徴は、その「接続性」にある。今日、車載Wi-Fi、ストリーミングサービス、リアルタイムの交通情報といった特定のサービスを提供するため、車両の接続性はますます高まっている。こうした統合は良い第一歩ではあるが、クラウドへの継続的な接続を実現することで、それなしでは不可能だった機能の開発が可能になる。
クラウドは、前述の貴重な車両データを収集するための最適な場であり、人工知能を含む高度な演算能力を活用して、潜在的な問題を示唆する重要なパターンをソフトウェアで検出することができます。クラウドシステムは、先進運転支援システム（ADAS）や、より高度な自動運転に不可欠ですが、それはクラウドがもたらすメリットのほんの一部に過ぎません。
また、クラウドはユーザーにエンターテインメントやコンテンツサービスを提供するための充実したプラットフォームも提供しており、自動運転の高度化が進むにつれて、ドライバーや乗客が日常の運転体験の一環として、より充実したニュース、情報、エンターテインメントサービスを楽しめるようになるため、この傾向の重要性は今後ますます高まっていくだろう。 また、クラウドはソフトウェアコードの開発やプロトタイプ作成の迅速化も促進します。Sonatus は、AWSやGoogle Cloudといった主要なクラウドプロバイダーや、OEM各社のプライベートクラウドと連携し、こうした改善の多くを実現するとともに、従来の非コネクテッドカーと比較して、コネクテッドカーが提供できる価値を高めています。
同様に、自動車業界はかねてより、車両とインフラ間の通信（V2I）の実現に向けて取り組んできており、これにより、車両が信号機などの固定インフラや他の車両とシームレスに通信し、道路の利用を全体として最適化するとともに、安全性を向上させる可能性が期待されている。
無線アップデートが可能なコネクテッドカーには、車両性能の向上といった予想外のメリットもあります。 車両から収集したデータと機械学習を組み合わせることで、業界をリードする企業は、トラクションアルゴリズム、バッテリーアルゴリズム、ハンドリング、ADAS（先進運転支援システム）の安全機能、その他の先進機能など、車両の性能や安全性にまつわる幅広い重要な機能を改善するために、主要なコンポーネントを長期的に最適化することが可能になります。拡張可能なソフトウェアスタックと組み込みOSを基盤とするSDV（ソフトウェア定義車両）は、こうした改善を長期的に実施する能力を備えています。
ソフトウェア定義車両（SDV）は、「AI 」に対応しています
SDVがもたらす最も注目すべき新たな機会の一つは、人工知能や機械学習を車両に導入するための強力な基盤を提供している点です。現在、自動車分野におけるAI の採用は拡大していますが、現時点ではその導入は主に特定のサブシステムに限定されています。
例えば、高度なADASシステムや、それよりもさらに高性能な自動運転システムでは、他の車両や歩行者、車線などを検知し、より高度な経路計画を行うために、広範囲にわたるAI が必要となります。同様に、ドライバーモニタリングや乗員モニタリングなどの一部のシステムは、ドライバーの疲労や不注意などを検知することができ、AI アルゴリズムがますます採用されるようになっています。 もちろん、クラウドベースのAI は以前から存在しており、SDV（スマート・コネクテッド・ビークル）が生み出す膨大なデータを活用しています。これにより、クラウド上での特定の分析が可能となり、データが収集・アップロードされるにつれてその分析能力は拡大していきます。
しかし、車両全体をより広い視野で捉えると、AI はまだ始まったばかりです。車両におけるAI の可能性は、単にすべてをクラウドにアップロードすることにとどまりません。 車載アシスタントチャットボットはますます一般的になり、ドライバーとのAI に基づく対話における第一の層を提供しています。さらに可能性を広げる機会もあり、AI を活用して、より優れた予防保全や問題の検出を行うことが期待されています。Sonatus は、AI を活用して「AI Technician」を構築し、ドライバーやサービス技術者が車両の問題をより積極的に理解できるよう支援する方法を示しています。
AI さらに、より高度な分析など、さらなる活用が可能になります。現在、すべてのデータはクラウドに送信され、AI で処理されていますが、将来的にはエッジや車載環境でより多くのAI 処理が行われるようになり、コスト削減や、AI に基づく分析への迅速な対応が可能になるでしょう。これは急速に進化している分野であり、革新的な発展が期待される領域です。 車載AI の導入に伴う機会と課題については、このテーマに関する当社の最新のブログ記事で詳しくご紹介しています。
自動車産業に関する結論
ソフトウェア定義車両（SDV）は、魅力的な新たなユースケースや体験の開発を可能にしますが、こうしたメリットを実現するには、柔軟性とアップグレード可能なソフトウェア、ハードウェアの統合、データの最適化、そしてクラウドとの接続性という4つの分野において、根本的な変革が求められます。これら4つの重要な特性を備えたSDVは、新たな体験や付加価値の高いサービスを生み出し、OEMの収益増にもつながる可能性があり、OEMと消費者の双方にとってエキサイティングな未来を切り拓くでしょう。
詳細は「Sonatus 」のポッドキャストでご確認ください
詳細については、Sonatus が、先進的な自動車技術やソフトウェア定義車両（SDV）の開発を取り上げた「The Garage」という動画および音声ポッドキャストを配信しており、先進的な自動車技術やソフトウェア定義車両（SDV）の開発について取り上げています。「ソフトウェア定義車両（SDV）とは？」と題されたこのエピソードでは、Sonatus のCEOであるジェフ・チョウ氏と私が、SDVとその主な特徴について議論しています。このポッドキャストは、当社のウェブサイト、YouTube、Spotify、またはApple Podcastsでご視聴いただけます。今後のエピソードの配信通知を受け取るには、SonatusのYouTubeチャンネルを登録してください。