آینده پردازش در خودرو خودران: ابر و لبه

اکثر برنامه های کاربردی فعلی خودرو امروزه به طور انحصاری بر یک نقطه محاسباتی واحد تکیه دارند. این برنامه‌ها در آینده، ممکن است از ترکیبی از پردازش لبه با پردازش داخلی یا ابری استفاده کنند که عملکرد بالاتری را ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، سیستم‌های مدیریت ترافیک هوشمند ممکن است با تقویت داده‌های حسگر خودرو با داده‌های خارجی (به عنوان مثال، داده‌های تله‌متری سایر وسایل نقلیه، نظارت بر ترافیک در زمان واقعی، نقشه‌ها و تصاویر دوربین)، تصمیم‌گیری مبتنی بر پردازش داخل خودرو را بهبود بخشند.

داده‌ها را می‌توان در چندین مکان ذخیره کرد و سپس توسط نرم‌افزار مدیریت ترافیک ترکیب کرد. در این شرایط تصمیم نهایی مربوط به ایمنی با استفاده از پردازش داخلی خودرو گرفته خواهد شد. نهایتاً، برای فعال کردن موارد استفاده پیشرفته، ممکن است نیاز باشد که مقادیر زیادی از داده‌های آنی (real-time) و غیرآنی (non-real-time) خودروها، در زیرساخت‌های لبه و ابر مدیریت شوند. در نتیجه، تبادل داده بین لبه و ابر باید یکپارچه باشد.

پویایی صنعت و فرصت‌های جدید

زنجیره ارزش در حال تکامل خودرو، فرصت‌های جدید بسیاری را برای فعالان صنعت و بازیگران خارجی فناوری باز خواهد کرد. ارزش کل ایجاد شده توسط کابردهای خودروهای متصل می‌تواند تا سال 2030 به بیش از 550 میلیارد دلار برسد که نسبت به حدود 64 میلیارد دلار سال 2020 افزایش قابل توجهی دارد.

افزایش اتصال فرصت‌هایی را برای بازیگران مختلف در سراسر زنجیره ارزش خودرو باز می‌کند. آنها می‌توانند عملیات و خدمات مشتریان خود را با استفاده از آن بهبود بخشند. یکی از این نمونه‌ها تعمیر و نگهداری پیشگیرانه در خودروها است. ارائه خدمات تعمیر و نگهداری پس از فروش در حال حاضر عمدتاً شامل یک برنامه زمانبندی تعمیر و نگهداری با فواصل ثابت یا نگهداری و تعمیر موردی است. در مورد حجم وسایل نقلیه‌ای که در یک دوره خاص نیاز به سرویس دارند، دید کمی وجود دارد. این دید کم منجر به ناکارآمدی در برنامه‌ریزی سرویس، سفارش قطعات جایگزین، و موجودی و غیره می‌شود. تعمیر و نگهداری پیشگیرانه با استفاده از عیب‌یابی خودرو از راه دور می‌تواند با دادن فرصتی به OEMها و فروشندگان برای شروع و مدیریت فرآیند تعمیر و نگهداری، فرآیند را بهبود بخشد.

سرعت رونمایی از موارد کابرد پیشرفته از خودروهای متصل به شدت به در دسترس بودن 5G و پردازش لبه بستگی دارد. عوامل مختلفی برای تسریع در این امر دخیل هستند. تقاضا برای این توانمندسازهای حیاتی در حال افزایش است که با افزایش موارد استفاده مصرف‌کننده و صنعت تقویت می‌شود. در کوتاه مدت، ممکن است از طریق بهبود خدماتی که قبلاً با 4G در دسترس است، ارزش ایجاد شود. خدماتی نظیر ناوبری و مسیریابی، پارکینگ هوشمند، کنترل ترافیک متمرکز و تطبیقی، و نظارت بر رانندگان، مسافران یا بسته‌ها.

بعد از 5G و لبه

دسترسی بیشتر به 5G و لبه می‌تواند کابردهای قابل قبول (از لحاظ فنی و مالی) را گسترش دهد و ارزش لبه را به طور تصاعدی افزایش دهد. ارزش‌آفرینی می‌تواند توسط بازیگران سنتی که به سمت لبه حرکت می‌کنند و تازه‌واردانی که از صنایعی که به طور سنتی در زنجیره ارزش خودرو نیستند، تسریع شود. تازه‌واردانی مثل ارائه‌دهندگان سیستم‌های ارتباطی (CSPs)، هایپرمقیاس‌کننده‌ها و توسعه دهندگان نرم افزار. بازیگرانی مانند اینتل، انویدیا و شرکت تولید نیمه‌هادی تایوان در حال افزودن قابلیت‌های جدید نرم‌افزاری برای خودروهای خودران هستند. این قابلیت‌ها منجر به هم‌افزایی بیشتر و یکپارچه‌سازی عمودی می‌شود.

انتظار می‌رود زنجیره‌های ارزش سخت‌افزار خودرو بر اساس نوع OEM متفاوت باشند. همچنین انتظار می‌رود که خودروسازان سنتی، همراه با زنجیره‌های ارزش خود، شاهد ادامه نقش‌های تثبیت‌شده توسعه سخت‌افزار بر اساس قابلیت‌های موجود باشند. خودروها، قطعات، دستگاه‌ها و تراشه‌ها برای کاربردهای مختلف از خودرو گرفته تا فضای ابری ممکن است عمدتاً توسط شرکت‌هایی که در آنها تخصص دارند تولید شوند. بازیگران غیرسنتی یا در حال پیشرفت خودرو می‌توانند پلتفرم‌های خودرو را با OEMهای معتبر خودرو توسعه دهند و از خدمات OEMها برای بخش‌های سنتی زنجیره ارزش استفاده کنند.

بازیگران تثبیت شده ممکن است با گسترش کسب‌وکار محوری خود باشند. آنها این کار را با ارتقای خود در فناوری یا توسعه ردپای خود در زنجیره ارزش انجام می‌دهند. به عنوان مثال، ایجاد تراشه‌های پیشرفته برای OEM‌های خودرو در فعالیت اصلی بازیگران نیم‌رسانا قرار دارد. آنها همچنین می‌توانند با ارائه سیستم‌های نرم‌افزاری درون خودرو و در لبه یا با ارائه راه‌حل‌های نرم‌افزار محور برای OEM‌های خودرو، ارزش بیشتری کسب کنند.

کهن‌الگوهای زیست‌بوم نوظهور

در عین حال که بازیگران برای بهبود موقعیت خود در بازار حرکات راهبردی انجام می‌دهند، می‌توان انتظار داشت دو نوع زیست‌بوم شکل بگیرد. در یک زیست‌بوم بسته، عضویت محدود است و استانداردهای اختصاصی ممکن است توسط یک بازیگر تعریف شود. همانطور که در مورد فولکس واگن یا گروهی از OEMها این موضوع وجود دارد. اما زیست‌بوم‌های باز، که هر شرکتی می‌تواند به آن ملحق شود، عموماً از مجموعه‌ای دموکراتیک از استانداردهای جهانی و تکامل به سمت یک پشته فناوری مشترک حمایت می‌کند. در جایی که استانداردهای واقعاً آزاد وجود دارد، هر بازیگر ممکن است در خط خود بماند و بر شایستگی‌های اصلی خود تمرکز کند. زیست‌بوم‌های ترکیبی نیز وجود خواهند داشت. انتظار می‌رود بازیگرانی که از این مدل پیروی می‌کنند از ترکیبی از عناصر باز و بسته بر اساس اقتضائات استفاده کنند.

شکل زیر مزایا و معایب هر مدل از این زیست‌بوم‌ها را شرح می‌دهد.

پویایی‌های زنجیره ارزش

شرکت‌های نوظهور در زنجیره ارزش خودروهای متصل، پیشنهاداتی را برای پنج حوزه توسعه می‌دهند:

• جاده‌ها و زیرساخت‌های فیزیکی
• وسایل نقلیه
• شبکه
• لبه
• و ابر.

برای هر دامنه، شرکت‌ها می‌توانند خدمات نرم‌افزاری، سکوهای نرم‌افزاری و سخت‌افزار ارائه دهند. شکل زیر این فرصت‌ها را معرفی کرده است.

با پیشرفت صنعت خودروهای متصل، انتظار داریم سخت‌افزار و نرم‌افزار جدا شوند. این بدان معنی است که سخت‌افزار و نرم‌افزار می‌توانند به طور مستقل توسعه یابند و هر کدام دارای جدول زمانی و چرخه عمر خود باشند. این روند ممکن است OEMها و تامین‌کنندگان را تشویق کند تا استانداردهای فناوری را به طور مشترک تعریف کنند. علاوه بر این می‌تواند چرخه‌های نوآوری و زمان ورود به بازار را تسریع بخشد. شرکت‌های بزرگ نیم‌رسانا چند ملیتی نشان داده‌اند که از طریق جداسازی و موازی‌سازی سخت‌افزار و توسعه نرم‌افزار، زمان توسعه را می‌توان تا 40 درصد کاهش داد. علاوه بر این، معماری مبتنی بر هدف که از این جداسازی پشتیبانی می‌کند، دارای یک لایه میان‌افزار قوی است که فرصت دیگری برای ایجاد ارزش در بخش نیم‌رسانا فراهم می‌کند. جداسازی سخت‌افزار و نرم‌افزار، که یکی از جنبه‌های کلیدی نوآوری در خودرو است، توانایی تمایز محصولات را به شدت به نفع نرم‌افزار تغییر می‌دهد.

فرصت‌های تازه در زیست‌بوم پردازش در خودرو خودران

در لایه نرم‌افزاری، شرکت‌ها می‌توانند به روش‌های مختلف ارزش کسب کنند. با زیست‌بوم‌های باز، شرکت‌کنندگان به طور گسترده استانداردهای قابلیت همکاری با رابط‌های نسبتاً مشترک را پذیرفته‌اند. در چنین مواردی، شرکت‌ها ممکن است در حوزه‌های سنتی خود باقی بمانند. به عنوان مثال، بازیگران نیمه‌هادی ممکن است بر روی تولید تراشه برای مشتریان خاص در سراسر دامنه‌ها و لایه‌ه تمرکز کنند، OEMها بر روی سیستم‌های خودرو تمرکز کنند، و CSPها در لایه اتصال و شاید زیرساخت لبه متمرکز باشند. به طور مشابه، hyperscalerها ممکن است ارزشی را در سرویس‌های ابری/لبه به دست آورند.

در مقابل، در زیست‌بوم‌های بسته، شرکت‌ها ممکن است استانداردها و رابط‌های اختصاصی را برای اطمینان از سطوح بالایی از قابلیت همکاری با فناوری های هم‌گروه خود تعریف کنند. به عنوان مثال، OEMها در یک زیست‌بوم بسته، علاوه بر ایجاد خدمات نرم‌افزاری و پلتفرم برای وسایل نقلیه، ممکن است تجزیه و تحلیل، قابلیت‌های تجسم، و برنامه های کاربردی لبه یا ابری را منحصراً برای استفاده خود توسعه دهند. منابع تمایز برای وسایل نقلیه می‌تواند شامل ویژگی‌های سرگرمی اطلاعاتی با قابلیت‌های plug-and-play، قابلیت‌های مستقل مانند الگوریتم‌های فیوژن سنسور و ویژگی‌های ایمنی باشد.

جایگاه نرم‌افزار و سخت‌افزار در پردازش در خودرو خودران

در حالی که نرم افزار یک عامل کلیدی برای نوآوری است، آسیب‌پذیری‌هایی را بروز می‌دهد که می‌تواند پیامدهای پرهزینه‌ای برای OEMها داشته باشد و در نتیجه امنیت سایبری را در اولویت قرار دهد. در مجموع، زیرساخت 5G و لبه به طور بالقوه می‌توانند انعطاف‌پذیری بیشتری برای مدیریت رویدادهای امنیتی مرتبط با پیشگیری و واکنش ارائه دهند.

بازیگران سخت‌افزار در زیست‌بوم پردازش در خودرو خودران می‌توانند از تخصص خود برای ارائه سکوها و خدمات نرم‌افزاری پیشرفته استفاده کنند. به عنوان مثال، انویدیا وارد بازار سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) شده است و قابلیت‌های طراحی هوش مصنوعی سیستم روی تراشه خود را با طیف گسترده‌ای از نرم‌افزارهای ارائه شده تکمیل می‌کند.

برخی از شرکت‌ها نیز در حال حرکت به لایه‌های مختلف پردازش در خودرو خودران هستند. هواوی را در نظر بگیرید که به طور سنتی یک ارائه‌دهنده تجهیزات شبکه و تولیدکننده تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی در لایه مصرف کننده و سازنده زیرساخت‌های لبه و ابر بوده است. در حال حاضر، این شرکت لایه‌های مختلف فناوری خودرو، از جمله سیستم‌عامل پایه خودرو، سخت‌افزار الکتریک و الکترونیک خاص خودرو، و سکوهای نرم‌افزاری و EV را هدف قرار داده است. در آینده، هوآوی ممکن است وسایل نقلیه، حسگرهای نظارت، رابط های انسان و ماشین، لایه های کاربردی، و سرویس ها و سکوهای نرم افزاری را برای حوزه‌های لبه و ابر توسعه دهد.

فرصت ها و استراتژی های جدید در امتداد زنجیره ارزش خودرو

توسعه روزافزون خودروهای متصل، فرصت‌های متعددی را پیش روی بازیگران نیمه‌هادی و سایر شرکت‌ها در امتداد زنجیره ارزش پردازش در خودرو خودران قرار خواهد داد. در ادامه این فرصت‌ها را معرفی می‌کنیم.

شرکت‌های نیمه‌هادی

بازار نیمه‌هادی‌های خودرو یکی از امیدوارکننده‌ترین زیرشاخه‌های صنعت جهانی نیمه‌هادی‌ها در کنار اینترنت اشیا و مراکز داده است. شرکت‌های نیم‌رسانا که در حال تبدیل شدن از پخش‌کننده سخت‌افزار به ارائه‌دهنده راه‌حل هستند، راحت‌تر می‌توانند کسب‌وکار خود را از رقبا متمایز کنند. به عنوان مثال، آنها ممکن است با توسعه نرم‌افزار کاربردی بهینه شده برای معماری سیستم خود، مشتریان را به سمت خود جلب کنند. شرکت‌های نیم‌رسانا همچنین می‌توانند فرصت‌های نوظهوری را در لایه ارکستراسیون پردازش در خودرو خودران بیابند. این لایه می‌تواند به آنها اجازه دهد تا بارهای پردازشی را بین پردازش داخلی، ابری و لبه متعادل کنند.

همزمان که شرکت‌های نیمه‌هادی مشغول محصولات فعلی خود هستند، متوجه خواهند شد که با استفاده از قابلیت‌های خود می‌توانند حضور نرم‌افزاری خود را گسترش دهند و تراشه‌های خاص‌منظوره بیشتری تولید کنند. تراشه‌هایی نظیر میکروکنترلرهای پیشرفته به عنوان کمک راننده، کابین هوشمند و سیستم‌های کنترل قدرت. تجربه آنها در صنعت خودرو، در پردازش لبه و در پردازش ابری ذر این مسیر به آنها کمک می‌کند. فراتر از نرم افزار، شرکت‌های نیمه‌هادی ممکن است فرصت های متعدد دیگری هم پیدا کنند. از جمله موارد پیشرفته‌تر با قدرت محاسباتی بالاتر و تراشه‌های با کارایی بالاتر.

بازیگران نیمه‌هادی برای بهبود قابلیت‌های خود در حوزه تراشه‌های خاص، از درک بهتری از نیازهای OEM‌ها و مصرف‌کنندگان و همچنین الزامات جدید برای سیلیکون‌های خاص بهره‌مند خواهند شد. شرکت‌های نیم‌رسانا می‌توانند با ایجاد مشارکت‌های راهبردی با ابر مقیاس‌کننده‌ها (hyperscalers) و بازیگران لبه‌ که تمرکز زیادی روی خودرو دارند، از قابلیت‌های لبه و ابری خود بهره ببرند.

تأمین‌کنندگان لایه یک

تأمین‌کنندگان لایه یک می‌توانند روی قابلیت‌هایی تمرکز کنند که به آنها اجازه می‌دهد تا به یکپارچه‌کننده‌های سیستم در «لایه 0.5» با نقاط کنترل بالاتر تبدیل شوند. در یک تغییر بزرگ دیگر، آنها می‌توانند از قابلیت‌ها و دارایی‌های موجود برای توسعه سیستم‌های عامل، سیستم‌های پیشرفته کمک‌راننده (ADAS)، رانندگی خودکار و نرم‌افزار رابط انسان و ماشین برای خودروهای جدید استفاده کنند.

برای دستیابی به پیشنهادات خلاقانه و نوظهور در زیست‌بوم پردازش در خودرو خودران، بازیگران لایه یک ممکن است کارمندان جدیدی استخدام کنند. کارمندانی که تصویر بزرگ‌تری را ببینند و بتوانند محصولاتی را طراحی کنند که مطابق با انتظارات کاربر نهایی باشد. آنها همچنین ممکن است روی کشورهای کم‌هزینه و بازارهای با رشد بالا تمرکز کنند. پیشنهاداتی که به آنها خواهند داد با قیمت‌های متفاوتی خواهد بود. چرا که محصولاتی که به آنها پیشنهاد می‌شود، ویژگی‌های اختصاصی کمتری دارد و قبلاً در اقتصادهای با هزینه بالا امتحان پس داده است.

OEM‌ها

سازندگان تجهیزات اصلی یا Original Equipment Manufacturer (OEM) می‌توانند با جهت‌دهی به مدل‌های تجاری و مشارکتی به سمت راه‌حل‌های خدماتی از مزایای 5G و لبه استفاده کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند از دارایی‌ها و قابلیت‌های موجود خود برای ایجاد برنامه‌های زیست‌بوم بسته یا باز استفاده کنند یا بر قراردادهای با کیفیت بالا تمرکز کنند. پیشنهادات کلیدی OEMهای با رشد بالا در زیست‌بوم پردازش در خودرو خودران می‌تواند شامل مدل‌های خدمت محور (as-a-service) باشد. OEMها، زمانی که به دنبال مشارکت با دیگر بازیگران زنجیره ارزش جدید و موجود هستند، باید دو موضوع مهم را در نظر داشته باشند: پر کردن شکاف‌های استعداد و قابلیت (به عنوان مثال در توسعه تراشه) و مدیریت مؤثر پورتفولیوهای متنوع.

CSPها

ارائه‌دهندگان خدمات ارتباطی یا Communications Service Provider (CSP)ها باید سرمایه‌گذاری‌های شبکه را همگام با پیشرفت‌های زنجیره ارزش خودرو حفظ کنند. این برای این است تا از دسترسی کافی به سرویس 5G/Edge اطمینان حاصل شود. برای این منظور، آنها ممکن است نیاز به مشارکت با OEM‌های خودرو یا ابرمقیاس‌کننده‌های تازه‌وارد داشته باشند. برای بهترین نتایج، CSPها باید اطمینان حاصل کنند که زیرساخت‌های ارتباطی آنها می‌تواند الزامات اتصال خودرو به همه چیز (V2X) را برآورده کند و یک نقشه راه برای پشتیبانی از رانندگی کاملاً خودکار ایجاد کند.

با این حال، ارتباطات بخش کوچکی از ارزش کلی CSPها را نشان می‌دهد. این شرکت‌ها از گسترش سبد محصولات خود در زیرساخت‌های مبتنی بر لبه، زیرساخت به عنوان سرویس (infrastructure-as-a-service) و پلتفرم به‌عنوان یک سرویس (platform-as-a-service) نیز سود خواهند برد. ورود به این حوزه‌ها که فراتر از هسته سنتی صنعت ارتباطات است، نیازمند ساختارهای سازمانی و مدل‌های عملیاتی جدید است که از محیط‌های کاری چابک‌تر پشتیبانی می‌کند.

هایپراسکیلرزها

فرامقیاس‌کننده‌ها یا Hyperscalers ارائه‌دهندگان بزرگ خدمات ابری هستند که خدمات ذخیره‌سازی و پردازش را در مقیاس بزرگ ارائه می‌کنند. آنها می‌توانند با حرکت سریع و مشارکت با بازیگران مختلف زنجیره ارزش پردازش در خودرو خودران، در حوزه آزمایش و تأیید موارد کاربرد اولویت‌دار در صنعت، جایگاه خود را به دست آورند. آنها همچنین می‌توانند با بازیگران صنعت شراکت ایجاد کنند تا استانداردهای خاص خودرو را در فضای نوظهور ابری و لبه به پیش ببرند.

برای لمس فرصت‌های جذاب و بالقوه، فرامقیاس‌کننده‌ها باید ابتدا دارایی‌ها و قابلیت‌های موجود خود، مانند زیرساخت‌ها و خدمات ابری موجود را تجزیه و تحلیل کنند. آنها همچنین از تراز کردن سبد محصولات ابری و لبه خود و گسترش محدوده دسترسی ابری برای عرضه بیشتر موارد کاربرد V2X سود خواهند برد. ابرمقیاس‌کننده‌ها برای توسعه ردپای خدمات ابری و لبه خود را در زنجیره ارزش خودرو، می‌توانند طیفی از مشارکت‌ها را در نظر بگیرند. مانند مشارکت‌هایی که با OEM‌ها برای آزمایش و تأیید موارد کابرد در نظر گرفته می‌شوند.