何謂「軟體定義車輛」？
近來，汽車產業熱議「軟體定義車輛」（SDV），但並非所有人都明白這究竟是什麼意思。難道現在的車輛裡不都已經內建了汽車軟體嗎？
確實如此，但軟體定義車輛以更強大、更靈活的方式運用汽車軟體。軟體定義車輛的基本功能，是由建基於先進硬體資源與現代化作業系統之上的軟體所提供。這與過去汽車中眾多單一且固定功能的硬體模組與感測器形成鮮明對比。 軟體定義車輛更具彈性且可升級，能運用與共享數據，並能連線至雲端。這意味著它們可以隨著時間推移而持續優化，這正是消費者對其他數位裝置的期待。這也讓汽車產業能夠透過軟體，在車輛生命週期中開創新的商業模式、特色與功能。
這些差異看似微不足道，但其實至關重要，能為汽車製造商和消費者帶來諸多益處與機會。在這篇部落格文章中，我將探討當原始設備製造商（OEM）開發軟體定義車輛時，建構此類車輛所需的关键要素。
軟體定義車輛：靈活且可升級
隨時間推移而增加功能
軟體定義車輛的一個關鍵特點，在於其具備靈活性並能支援持續的軟體開發。過去，車輛在從組裝線下線時，便是針對特定特性與功能所設計，而這便是它們在整個使用壽命期間所能執行的全部功能。相較之下，消費者對其智慧型手機的軟體升級功能抱有更高期待——他們已習慣這類技術能不斷改進，並逐步轉型為新功能。
試想一下，如果您的智慧型手機一旦修好後，就無法透過更新獲得新功能和特性，會是怎樣的情形？雖然像特斯拉這樣的製造商以自動駕駛技術聞名，但更重要的是，這顯示出透過軟體來提升車輛性能的能力，對其客戶而言是一項關鍵價值——相較於過去那些無法做到這點的車輛。
無線（OTA）更新
軟體定義車輛提供了一個可擴充的軟體平台，可在量產後透過軟體更新持續升級，以新增先前未預見的功能與服務。這種靈活性使汽車製造商、服務供應商及其他相關方能夠在車輛量產後，透過軟體為車輛增添功能與改進。對消費者而言，這將帶來更佳的使用體驗——他們所購買的車輛不僅會不斷優化、解決問題，更能提供購車時未曾預料到的體驗。 我常說，我們需要設計出能夠在未來提供今日尚未想到的功能的車輛。為此，我們需要具備靈活性且可升級的車輛，這也越來越多地意味著透過軟體開發來提供新功能。
無線更新（OTA）是一項強大的工具，在汽車產業中日益普及，特別是在特斯拉、梅賽德斯-賓士、現代等車廠的帶動下，這些廠商正積極提供車輛軟體更新服務。 要透過軟體實現這項漸進式轉型，基礎硬體必須預先為未來的無線更新做好準備，並搭載能在車輛出廠後持續進行開發的硬體技術。儘管許多原始設備製造商（OEM）可能尚未準備好採用完全開放的技術平台，且可能因網路安全考量而對連接外部系統感到擔憂，但若車輛在設計之初便預先規劃為可升級的架構，未來仍將有機會透過軟體更新，使新功能能與現有車載系統無縫整合。
新的商業模式
汽車產業普遍關注的焦點在於，了解可升級的軟體如何能開創新的商業模式與功能。無論是透過車載資訊娛樂系統還是車輛應用程式，車輛軟體都有潛力為駕駛人提供新功能。舉例來說，如今很難找到不具備音樂串流功能的車輛，而就在幾年前，這項整合功能還非常新穎。 軟體定義車輛賦予汽車產業靈活性，使其能及時回應新興趨勢，並提供客戶所需的新功能，這與消費者使用智慧型手機的體驗相似。
將車輛與智慧型手機應用程式連線
另一個例子是聯網服務（或稱聯網汽車服務）。部分現代汽車配備了車載應用程式，可讓使用者遠端控制車門鎖定、查詢位置以及進行其他簡單的設定。 現代化的軟體架構能讓車廠透過應用程式或車載娛樂資訊系統，將聯網服務擴展至具備更強大的功能。這些功能既可免費提供以培養駕駛者的忠誠度，車廠亦可部署軟體並針對新功能收費，藉此拓展營收來源。無論是免費或付費模式，軟體定義車輛都能透過軟體持續為車輛創造更高價值，這不僅造福駕駛者，更將帶動整個產業的發展。
軟體定義車輛的電氣與電子架構
向「軟體定義車輛」的轉型，與汽車產業在車輛電氣與電子架構方面的演進密切相關。隨著車輛架構的演進，這為軟體的應用開闢了強大且嶄新的可能性。讓我們先來探討軟體定義車輛在硬體方面的幾項關鍵變革。
以現代網路為基礎
實現這種靈活性的關鍵要素之一是網路連線。傳統車輛採用基於 CAN（控制器區域網路）等網路標準的硬體硬連線，這種設計在開發階段便將特定資料來源與目的地固定配對。這存在若干關鍵弱點。
首先，固定連接在生產完成後無法變更，因此可能無法新增功能，因為所需系統可能無法存取。 其次，傳統車輛的線路重量驚人：通常來說，整輛車中重量排名第三的部件，竟僅是所有線路本身！這些線路的組裝也相當困難，需要耗費大量體力將粗大的線束穿過車內的導管。最後，這些網路系統的診斷極具挑戰性；若其中一條電線因碰撞等因素而故障或受損，不僅難以找出問題所在，修復起來也極為困難甚至根本無法修復。
汽車乙太網路簡化了車輛開發流程
相較之下，軟體定義車輛（SDV）採用動態的現代網路技術。諸如汽車乙太網（Automotive Ethernet）等新型電腦網路標準，使車輛能夠具備可透過軟體進行程式設計的彈性連線能力，特別是在車輛與外界之間傳輸的重要資訊來源方面。SDV 可以借鑒軟體定義網路（SDN）的技術，同時針對其提出額外要求，以確保安全關鍵的資料傳輸能獲得優先處理，並內建彈性復原能力。
乙太網路是一種共享資源，因此不再需要在不同的子系統之間建立點對點連接。這項變更不僅減輕了線纜的總重量，也降低了組裝複雜度，並提升了車輛效率。乙太網路能簡化開發與除錯流程，使故障定位更為容易，並能更有效地診斷與修復問題，在某些情況下甚至僅需透過軟體即可完成。
Sonatus 透過我們多面向的「Sonatus Foundation」產品，提供實現現代網路所需的基礎軟體技術，使連線能在整個生命週期中進行新增、調整與優化。
整合式硬體與軟體的共存
軟體定義車輛的第二項關鍵轉變，在於透過具備硬體運算能力的車輛架構演進，以實現前文所述的可升級性。傳統上，車輛電子系統是由眾多完全整合的獨立電子控制單元（ECU）所構成，這些單元是硬體機箱的實體組件，搭配相關的嵌入式軟體，僅執行單一功能，例如管理車窗、空調或煞車系統。 這種盒子——無論是字面意義上還是比喻意義上，往往都被稱為「黑盒子」——在其使用壽命期間不會改變，且僅執行該單一功能。這種做法不僅成本高昂、體積笨重且難以管理，更阻礙了系統的可升級性與持續開發。
相反地，軟體定義車輛採用數量較少、更為整合的運算硬體單元來執行多項任務，這與您的電腦或智慧型手機同時執行多個應用程式的方式頗為相似。 透過採用現代嵌入式作業系統、虛擬化、超管理程式及應用程式容器等技術，這些應用程式得以共享硬體資源並並行運作，同時互不干擾。這種軟體平台的演進，不僅大幅簡化了車輛設計、減輕重量並降低組裝複雜度，更從根本上開啟了隨時間推移持續新增功能的潛能。
整合可降低總成本
一種常見的誤解是，汽車製造商在導入所需技術時，成本將會增加，但實際情況很可能恰恰相反。雖然「軟體定義車輛」涉及更多的軟體開發工作，且個別電子系統為了提供更強大的運算能力，部署成本可能較高，但車輛硬體的整體成本卻可能大幅降低。 鑑於傳統車輛可能配備多達 150 個電子控制單元（ECU）來處理各類感測器、安全要求及便利功能，減少車輛中 ECU 的總數可帶來可觀的硬體成本節省。雖然汽車製造商及其供應商進行的軟體開發工作更為複雜，但汽車製造商的整體資本支出（CapEx）與營運支出（OpEx）卻因此而降低。
軟體定義車輛中的數據驅動創新
現代車輛配備了數百個感測器，能從車內產生海量的數據。此外，駕駛人亦期望能接收來自車外的各種數據，範圍涵蓋串流音訊、導航、即時交通資訊，以及——在未來——甚至來自附近其他車輛或基礎設施的通訊。對產業而言，無論是來自車內還是車外的數據，其最大挑戰在於管理這龐大的數據量，這可能遠超透過 LTE 網路傳輸及儲存數據的能力。 根據麥肯錫（McKinsey）的數據，一輛車每小時可產生約 25 吉字節的數據。
此外，並非所有車輛數據都同樣有用，例如每 50 毫秒就反覆報告「第 723 號系統所有系統正常」。更有價值的是能偵測到需要詳細報告的問題模式，以便採取主動措施或進行預防性維護。這需要能夠針對車輛數據提出精準問題，並迅速優化這些查詢的軟體解決方案。這種對車輛數據進行細粒度查詢的能力，正是 Sonatus CollectorAI的獨特優勢之一。
SDV 屬於連網車輛
在探討了這麼多關於資料的內容之後，軟體定義車輛的第四項關鍵特徵便是其連網性。如今，車輛的連網程度日益提升，以提供諸如車載 Wi-Fi、串流服務或即時交通資訊等特定服務。這種整合雖是個良好的開端，但唯有透過與雲端建立持續的連線，才能開發出若無此連線便無法實現的功能。
雲端提供了一個天然的平台，用以擷取前述的寶貴車輛數據，並透過包含人工智慧在內的強大運算能力，運用軟體偵測可能預示潛在問題的重要模式。雲端系統是進階駕駛輔助系統（ADAS）及更先進的自動駕駛不可或缺的一環，但這僅是雲端眾多優勢之一。
雲端技術同時也提供了一個豐富的平台，用以向使用者提供娛樂與內容服務；隨著自動駕駛水準的提升，駕駛者與乘客將能將更豐富的新聞、資訊及娛樂服務融入日常駕駛體驗中，這項趨勢的重要性只會與日俱增。 雲端技術亦能加速軟體程式碼的開發與原型製作。Sonatus 正與 AWS、Google Cloud 等領先的雲端服務供應商，以及車廠的私有雲進行合作，以實現上述多項改進，並提升連網車輛相較於過去非連網車輛所能提供的價值。
同樣地，業界長期以來一直致力於實現「車對基礎設施通訊」的願景，這項技術有望讓車輛與交通號誌等固定基礎設施，以及其他車輛無縫通訊，從而共同優化道路使用效率並提升安全。
具備無線更新功能的聯網車輛，還能帶來諸如提升車輛性能等意想不到的好處。 透過結合從車輛收集的數據與機器學習技術，領先的企業便能隨著時間推移逐步優化關鍵組件，進而提升涵蓋廣泛車輛性能與安全領域的關鍵功能，例如改進牽引力控制演算法、電池管理演算法、操控性能、ADAS 安全功能以及其他先進功能。若軟體定義車輛（SDV）基於可擴展的軟體堆疊與嵌入式作業系統，便具備隨時間推移持續進行這些優化的能力。
軟體定義車輛已具備「AI 」的支援能力
SDV 所帶來的最令人振奮的新契機之一，在於它們為將人工智慧與機器學習應用於車輛所奠定的堅實基礎。目前，AI 在汽車領域的採用正持續增長，儘管現階段其應用範圍主要仍限於特定子系統。
舉例來說，先進的 ADAS 系統及其功能更強大的「表親」——自動駕駛，都需要大量AI 來偵測其他車輛、行人及車道線，並進行更進階的路線規劃。同樣地，某些系統（如駕駛監測／乘員監測）能夠偵測駕駛者的疲勞、分心等狀況，且越來越多地採用AI 演算法。 當然，基於雲端的AI 已問世一段時間，並善用SDV所能產生的龐大數據。這使得某些類型的分析能在雲端進行，而隨著更多數據被收集並上傳，這些分析的能力也會隨之增長。
然而，若將視野擴及整輛車，AI 仍僅處於起步階段。AI 在車輛中的應用潛力，遠比單純將所有資料上傳至雲端來得廣泛。 車載助理聊天機器人已日益普及，為駕駛者提供了基於AI 的第一層互動體驗。這其中蘊藏著更大的發展機會，例如透過AI 實現更完善的預防性維護與故障偵測。Sonatus 已展示如何運用AI 打造「AI 技術專家」，協助駕駛者或服務技術人員更主動地掌握車輛問題。
AI 還能做到更多，例如提供更完善的分析功能。目前，所有資料都會傳送至雲端進行AI 處理，但隨著時間推移，將有更多AI 分析工作能在邊緣裝置及車載系統中進行，從而降低成本，並針對AI 基礎的分析提供更快的反應速度。這是個快速演進的領域，勢將成為令人振奮的創新領域。歡迎閱讀我們近期關於此主題的部落格文章，進一步了解 部署車載AI 所帶來的機會與挑戰。
針對汽車產業的結論
軟體定義車輛（SDV）為開發引人入勝的新應用場景與體驗開闢了道路，但要實現這些效益，必須在以下方面進行根本性的轉變：具備靈活性與可升級性的軟體、硬體整合、數據優化，以及與雲端的連線能力。憑藉這四大關鍵特徵，SDV 將開創嶄新的體驗與新增值服務，這些服務不僅可能為車廠帶來營收，更將為車廠與消費者共同開創令人振奮的未來。
請收聽《Sonatus 》播客以了解更多資訊
若想進一步了解，Sonatus 製作了一檔名為「The Garage」，內容涵蓋先進車輛技術及軟體定義車輛（SDV）的發展。在「何謂軟體定義車輛？」這集節目中，Sonatus 執行長 Jeff Chou 與我共同探討了 SDV 及其關鍵特性。您可在我們的網站、YouTube、Spotify或Apple Podcasts 上收聽此播客。請訂閱Sonatus的 YouTube 頻道，以獲取未來集數的通知。