自駕車可說是刺激未來經濟發展的火車頭。然而，實現自駕車發展卻非輕而易舉，在運算速度、網路速度與開發速度不斷升級下，相關供應鏈廠商如何提出對應的方案因應需求，將是開啟汽車商機重要訣竅。
本篇文章研究車輛自動駕駛、連接、電氣化和行動服務方面的未來、優勢及挑戰，其中涉及的內容將包括更廣範圍內的交通運輸生態系統的主題，例如政策制定、城市規畫、建築、電訊、路橋設計、標準開發、法律和保險。
無線連接的完全無人駕駛電動車當然不是一個全新的概念。數十年來，這一想法一直都存在著。然而，如果一系列毫無關聯的研究專案一旦取得了在不到10年前難以想像的關注和集中度，那麼會發生什麼呢？在結合了新的行動服務業務模式後，這些一日千里的技術進步正在汽車產業掀起一場革命，無比的激動人心，同時又充滿了挑戰性。
在這場競賽中，為了將共用、互連的無人駕駛電動車推向市場，存在著數不勝數的挑戰，儘管如此，嚴格說來，其中的許多挑戰都不在技術上。比如說，如何創造出一個監管的環境來促成無人駕駛汽車的開發與使用呢？如何才能提高消費者的接受度以及對電動車的需求呢？在開始部署之後的許多年內，為汽車新增車輛間通訊設備這類技術所帶來的優勢仍然是微乎其微的，那麼汽車製造商會如何應付其中的成本呢？
儘管這類問題的確充滿了挑戰性，但它們都是需要認真回答的重要問題；然而，本文的重點將關注於一些與互聯車輛和無人駕駛汽車有關的工程上的挑戰，也就是對速度的需求。
運算速度要求 摩爾定律遠遠不及
過去40年來，運算能力一直以接近幾何級數的速率成長。Gordon Earle Moore在1965年預見到了這一現象，那時候Moore預測，積體電路中的電晶體數量每兩年就會增加一倍。
儘管工業電腦和消費性電子產品已經充分地從這些技術進步中獲益，但汽車產業在利用運算能力的過程中，卻保守得多。在消費性電子產品產業，運算速度是一項主要的分水嶺，款式較老的產品很快就會被具有下一代運算能力的新產品奪去光彩。汽車產業要更加關注安全性、可靠性和可重複性，特別是負責管理駕駛功能(例如，制動、發動機和轉向)的電子控制單元(ECU)，這一點更加明顯。
然而，無人駕駛的趨勢已經在汽車產業掀起了一場革命。安全性、可靠性與可重複性仍然占據著最高的優先順序，但是運算能力現在已經具有了同等的重要性。世界各地的汽車製造商不斷地向ECU中新增各種最新、最為強大的微處理器，在無人駕駛功能的背後提供智慧功能。
比如說，除了汽車級別的英飛淩(Infineon)Tri-Core 32位微控制器以外，特斯拉(Tesla)Model 3中的AutoPilot電腦也含有英特爾(Intel)的Atom微處理器以及三個Nvidia的高效能圖形處理單元。單單這種AutoPilot電腦的處理能力就已經超過了Model 3中所有其他車輛控制ECU的處理能力的總和，它的運算快速，甚至需要液體冷卻來防止過熱。
這一切都只是一個開始，像這樣的車載電腦提供的只不過是駕駛協助工具，而不是完整的無人駕駛能力。如此一來，隨著車輛的駕駛任務越發的自動化，汽車業對於運算速度的需求會只增不減。
網路速度升級 自駕車決策分析推波助瀾
在無人駕駛的領域中，運算速度只是其中的一個因數。為了快速做出決策，控制無人駕駛的電腦還必須具有高速而又可靠的資料流處理。這些資料流可以來自許多個不同的來源，包括攝影機、雷達感測器、雷射雷達感測器、車與外界資訊交換(V2X)的通訊無線電、雲端，以及多維地圖等。在不考慮來源的情況下，這些資料流有一個共同點–資料的解析度不斷增長，這就意味著資料速率也必須增加。
在不久以前，所有車輛控制系統和大多數汽車感測器的資料速率都不到每秒鐘一百萬位元(Mbps)。專為汽車應用開發的網路，例如CAN匯流排系統，已經足以傳輸這些資料。速度超過1Mbps的資料則以資料流的形式從攝影機直接傳送到顯示器，或者以串流的形式從雲端無線地發送到智慧手機(獨立於車載網路和電子元件)。
在過去幾年間，攝影機資料和4G的雲端資料已經日益成為無人駕駛汽車電腦的輸入來源。除此之外，預計雷射雷達、V2X通訊無線電以及5G雲端資料都將在不久的將來得到使用。攝影機已經在每秒鐘1Gbps的速度下執行，並且預計將在今後五年內超過10Gbps。此外，隨著汽車製造商正在尋求以相互重疊的感測器視野來提供360度的環繞感測能力，每輛車上的無人駕駛感測器的總數也在與日俱增。
為了快速地將這些資料從感測器傳輸到無人駕駛汽車的電腦中，汽車產業已經從資訊技術產業吸取了充分的教訓，也就是說，採用了點對點的通訊和切換式網路。這兩種IT網路構建構成了汽車乙太網路的物理基礎，可以提供必需的速度、冗餘、訊號完整性、優先順序畫分、可擴展性以及安全性，從而實現無人駕駛功能。
開發速度越跑越快 汽車產業重新定義
互聯無人駕駛汽車帶來的最大挑戰，或許就是對提高開發速度的需求。這種挑戰以兩種方式表現了出來。
首先，典型汽車的開發需要大約四年的時間。其中的焦點在於毫無瑕疵的執行過程，而速度和敏捷性的重要性則會略微低一些。當今，開發過程可能會短至兩到三年。時間上的縮短，可以歸功於業界對於降低開發成本的需求，以及需要過渡到數量更少而又更具全球性的車輛平台的開發上。此外，消費性電子產品產業盛行的18個月開發期，這方面的影響也不能忽視。
第二，車輛的複雜性已經變得難以想像。一支機械工程師和造型藝術家組成的團隊就可以設計出一輛汽車的日子，早就已經一去不復返了。當今的車輛是一系列感測器、微電子元件、軟體、電子控制的機械元件、高壓電氣元件以及雲端連接服務所構成的一個複雜的集合，嘗試為用戶創造出一種近似於使用智慧手機的體驗。很少有汽車企業能夠具備開發出所需的全部產品的那種技術廣度。並且，對於這些極少數的企業，即使的確具備這種廣泛的技術經驗，它們也已經意識到，如果集中力量來開發能使自身從競爭對手中脫穎而出的技術能力，那樣會更加具有成本效益。
將這兩點合併起來，可以顯著地改變整個汽車產業，使其從以前那種孤立的產品開發流程，轉變為一種以合作夥伴關係和協作為重點的新流程。儘管汽車產業最近充斥著各種引人注目的收購，但這些活動只不過發生在汽車公司認為有機會使自身從競爭對手中脫穎而出的領域。汽車領域絕大多數的技術創新，都是通過合作夥伴關係和協作而發生的。
這構成了當今汽車產業創新的基礎。能夠適應這種新的協作方式的公司，將會興旺繁榮起來。而那些做不到這一點的公司，將很快便沒有立足之地。
(本文作者任職於Molex)