"Умный автомобиль" и ошибки при создании ПО для автомобилей

В соответствии с эмпирическим законом Гордона Мура, основателя компании Intel, производительность компьютеров удваивается каждые два года. Соответственно растет производительность бортовой вычислительной техники, которая устанавливается на корабли, самолеты, ракеты и автомобили. И если в 60-е годы прошлого века даже сложнейшая аэрокосмическая техника управлялась с помощью примитивных релейно-контактных схем, то в 70-е годы получили распространение БЦВМ (бортовые цифровые вычислительные машины), которые стали брать на себя возрастающий объем задач управления. За прошедшие 50 лет доступная производительность выросла в 50 млн. раз - в результате разработчики привыкли решать в софте (software) даже те задачи, которые раньше успешно решались в железе (hardware).

При установке высокопроизводительной вычислительной техники и соответствующего программного обеспечения (ПО) на автомобиль получатся "цифровой автомобиль" или, еще лучше - "умный автомобиль".

Умные автомобили XXI века - это цифровые автомобили

"Давайте это запрограммируем" - предлагают разработчики, когда в автомобиле надо реализовать какую-либо новую функцию. И быстро это делают, создавая и совершенствуя "цифровой автомобиль". Всевозможные усовершенствования сыпятся как из рога изобилия. Автомобиль научили самостоятельно оценивать дорожную ситуацию и речь уже заходит о том, чтобы вообще избавиться от водителя во имя безопасности дорожного движения. Так "цифровые автомобили" становятся чрезвычайно умными... и опасноватыми автомобилями. Об этом подробная статья на Автомалиновке:
Берегись беспилотного автомобиля

Не вдаваясь в детали той статьи про беспилотники, подумаем о нынешних "умных автомобилях" - которые хоть и не отрицают водителя, но уже начинают общаться с ним "на равных". К сожалению, искусственный интеллект (ИИ) логически безупречен только в художественных фильмах. А в реальной жизни его создают программисты, которые вполне попадают под определение "человеку свойственно ошибаться". Конкретнее, нынешние программисты ошибаются в каждой десятой написанной ими инструкции для ЭВМ! Впоследствии ляпы программистов отлавливаются тестировщиками программ, но те обнаруживают лишь часть ошибок. И чем мощнее компьютер, тем больше для него программы и тем больше в этих программах ошибок. Вот так и создается современное ПО для автомобилей...

Как мы уже упоминали, за последние 50 лет компьютеры стали мощнее в 50 миллионов раз и можно только представить себе, насколько сложнее стали программы, в том числе и программы для автомобилей!

Для добавления новых функций и исправления обнаруженных ошибок автопроизводители обновляют прошивки своих цифровых автомобилей точь в точь, как это делают создатели небезызвестной операционной системы Windows, причем данная ответственная операция может делаться на "на лету", т.е. через беспроводной Интернет.

Чем чреваты ошибки в программах для автомобилей?

Ошибки в программах стали причиной двух авиационных катастроф Boeing 737 MAX и неудачи в испытательном запусков космического корабля Starliner от той же американской фирмы. В 2022 году аномалия настигла индийскую малую ракету SSLV (Small Satellite Launch Vehicle), программа которой не справилась с двухсекундным сбоем в показаниях акселерометра. Но то летающая техника, а для рядового автовладельца рассуждения про опасность ошибок в компьютерах пока выглядят несколько теоретически - поскольку на большинстве наших авто роль бортового компьютера (БК) сводится к тому, чтобы управлять роботизированной трансмиссией и показывать на маленьком экране разную вспомогательную информацию. Новые навороченные цифровые автомобили пока еще относительно редки на нашем рынке. Тем не менее, автомобильный софт развивается и автомобили новых поколений становятся все более и более сложными.

Вот что интересно - по данным английского агенства J.D. Power, которое исследовало отзывы об автомобилях трехлетней давности приобретения, наибольшее число нареканий у покупателей автомобилей всех ведущих брендов вызывает цифровая мультимедиа-система - т.е. как раз та самая система, с которой началось внедрение в автомобильную электронику миллионов строк программного кода. Причем недостатки мультимедиа вовсе не так безобидны, как может показаться, поскольку через нее ведется управление многими системами автомобиля. Отвлечение внимания водителя на тормозящий и зависающий сенсорный экран может привести к самым печальным последствиям! Мало того, через подключенную в Интернат мультимедиа-систему хакеры могут осуществлять дистанционный взлом автомобиля, например, как это было показано пару лет тому назад - выключать мотор (увы, но пока вопросы защиты автомобильного софта от взлома решаются на неприемлемо низком уровне).

Показательно, что по собранным отзывам автовладельцев, лучшее мультимедиа оказалось не в моделях премиальных брендов, а во французских автомобилях "Пежо", которые в негласном ранге качества ранее находились где-то между "китайцами" и "корейцами". Вот так получается - лучшие мировые бренды десятилетиями создавали стандарты качества комплектующих и сборки своих автомобилей и преуспели в этом. Но в эпоху расцвета автомобильного софта "Мерседесы" оказались на одном уроне юзабилити с какими-нибудь китайскими "Кулреями". Былую репутацию премиального бренда приходится подтверждать заново.

Качество автомобильного софта на примере умных автомобилей Volkswagen

Положение дел с созданием программного обеспечения (ПО) для автомобилей проанализируем на примере мультибрендового концерна VAG (Volkswagen Audi Group) - производителя автомобилей Audi, Bentley, Porsche, SEAT, Skoda, Volkswagen и многих других марок. Это концерн, вместе с Renault-Nissan-Mitsubishi и Toyota образует "большую тройку" автопроизводителей, преодолевших планку годового выпуска в 10 млн. автомобилей.

Еще в 2018 году концерну VAG пришлось на год задержать выпуск автомобиля Volkswagen Golf 8 поколения из-за необходимости отладки его "цифрового кокпита" с многочисленными электронными помощниками водителя. А затем та же история повторилась с новейшим народным электромобилем Volkswagеn ID.3 - на прошедших в конце 2019 года тестах в его ПО находили по 300 ошибок ежедневно! В концерне VAG предприняли титанические усилия к тому, чтобы экстренно привести в порядок электронные мозги электрического "Фольксвагена" и вывести этот электромобиль на рынок в 2020 году. Не просто, очень не просто создать цифровой автомобиль!

Можно предположить, что значительная часть ошибок в мозгах новейших "Фольксвагенов" касается работы цифровой мультимедиа-системы, а также встроенной в нее навигации. Куда может завести "Сусанин" - спутниковая навигационная система знают все автомобилисты! Кстати, "Сусанин" является ключевой составной частью систем автопилота, которыми оснащаются практически все перспективные автомобили. Интеллектуальные помощники водителя - это тоже ПО для автомобиля, причем экстремально сложное, и его тестирование становится неиссякаемым источником ошибок.

Насколько опасно садиться в современный "умный автомобиль"?

Для мирового автопрома начала XXI века было характерно весьма легкомысленное отношение к процессу созданию ПО для автомобиля. Руководители верхнего уровня слабо разбирались в программах и были склонны заказывать их создание кому попало - главное, чтобы это было побыстрее и подешевле. Между тем, бортовые компьютеры автомобилей становились все более производительными и сложность программ росла лавинообразно - при хаотическом подходе к их созданию они перестали работать корректно. Нужен другой, строго системный подход к созданию "умных автомобилей".

Многие новые компании, например, известная всем Tesla изначально сконцентрировались на создании своего ПО для автомобилей, не доверяя аутсорсингу. Но не таковы традиционные автопроизводители, для которых программирование являлось непрофильным занятием. Так, в концерне Volkswagen только 10% программного кода пишут самостоятельно, а 90% покупают на стороне - это значит, что большая часть ПО для его автомобилей надергана по кусочкам со всего мира без применения хваленого немецкого управления качеством. Именно в этом провале по качеству автомобильного софта заключается причина того, что при выдающемся качестве автомобильного железа продукция немецких автопроизводителей стала получать негативные отзывы покупателей.

Парадоксально, но в пользу "умного автомобиля" Volkswagen говорит большое число ошибок, которые они находят в своем электромобиле. Это свидетельствует о том, в концерне ответственно подошли к его тестированию! Как сообщали, отладкой ПО для автомобиля Volkswagen ID.3 занимались 10 тысяч программистов и тестировщиков. Специалисты сетовали на то, что базовая архитектура ПО для авто оказалась плохо продуманной и многочисленные элементы системы неправильно взаимодействуют друг с другом.

Но постойте... Интеграция систем - это один из важнейших показателей качества автомобиля! Значит ли это, что выпускаемым ныне и в ближайшем будущем автомобилям Volkswagen нельзя доверять по сравнению с другими автомобильными брендами? Скорее наоборот - немцы первыми обнаружили, что у них есть проблемы с автомобильным компьютерным ПО и первыми начали их решать - значит они первыми научатся делать надежные, по-настоящему умные цифровые автомобили!

Умный автомобиль создается программистами!

Программа подготовки программистов действует в концерне VAG c 2018 года, а 1 января 2020 года создано единое подразделение Car.Software-Organisation с центрами разработки в Берлине, Бохуме, Вольфсбурге, Ингольштадте, Штутгарте, Сиэтле и Пекине. Задача подразделения - довести долю собственного софта Volkswagen до 60% в 2025 году, а его бюджет составляет 7 миллиардов евро. В 2020 году в Car.Software-Organisation работало 3000 человек и этот штат планировалось увеличить в несколько раз.

Отметим, что координация действий многотысячной армии программистов является аховой задачей. И на нее накладывается необходимость поиска квалифицированных кадров, которых на рынке труда катастрофически не хватает (всем надо создавать программы!) - поэтому автомобильные концерны будут набирать подготовленных программистов для создания автомобильного софта и постановщиков задач со всего мира.

Конкретно Car.Software-Organisation работает по следующим направлениям:

1. Connected Car: подключение автомобиля к системам коммуникации, связи и облачным технологиям, информационное взаимодействие с другими транспортными средствами.
2. Usability: человеко-машинное взаимодействие.
3. Интеллект: автономное и автоматизированное вождение,
4. Vehicle Motion & Energy: управление агрегатами автомобиля. Регулировка подзарядки и работы аккумуляторной батареи, двигателя, трансмиссии, электроники.
5. Цифровой бизнес и мобильные сервисы: заказ и оплата различных услуг (каршеринг, платные дороги, заправка и т.п.) через мультимедиа-систему и смартфоны.

Для унификации автомобильного ПО концерн создает собственную операционную систему реального времени VW.OS

Выводы Автомалиновки о будущем ПО для автомобилей

Итак, к 2025 году VAG и другие автомобильные концерны станут ведущими производителями качественного ПО для автомобилей, после чего безупречная репутация немецкого (а также японского, американского и далее по списку) автопрома будет восстановлена. Подтянется качество и тех производителей второго-третьего эшелона, которые "числом поболее, ценою подешевле" - но им придется подбирать чужие программы, как крохи с барского стола. Или, скорее, их самих окончательно подберут в несколько суперконцернов. В конечном счете, цифровой интеллект автомобиля сделает движение намного безопаснее, поскольку в дополнение к двум глазам водителя появляются десятки камер и датчиков, которые следят за дорожной обстановкой - думается, что в будущем без этой подстраховки нельзя будет даже садиться в автомобиль! Так что есть надежда, что цифровой софт будет постоянно улучшаться.

Условный 2025 год - это уже скоро! Современные цифровые кокпиты осваивают энтузиасты этого направления, а рядовые автомобилисты могут приобретать обычные, не цифровые автомобили на вторичном рынке Автомалиновки - пусть эти автомобили не столь умны, как новые, но зато они проще и надежнее! В том числе у нас можно купить без проблем автомобиль Volkswagen.