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中软评测中心陈渌萍:车载智能计算平台是实现自动驾驶的必要解决方案

时间:  2022-01-04 16:57   来源:  汽车总站网    作者:  Spring

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2021年12月29日,2021未来汽车生态大会云端召开。本届大会主题为“智能低碳 共创共享”,大会由中国电子信息产业发展研究院指导,新能源汽车报、智能网联汽车杂志、赛迪传媒联合主办。会上,中国软件评测中心工业和信息化部软件与集成电路促进中心总工程师陈渌萍发布《车载人工智能计算芯片白皮书(2021)》。
中软评测中心陈渌萍:车载智能计算平台是实现自动驾驶的必要解决方案
以下为演讲全文:
尊敬的各位领导、各位专家、女士们、先生们,大家下午好!非常高兴参加本次未来汽车生态大会,在此我谨代表中国软件评测中心做智能网联汽车安全渗透白皮书2.0和《车载人工智能计算芯片白皮书(2021)》的发布报告。
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中国软件评测中心下属智能网联汽车测评工程技术中心,一方面面向政府部门、整车企业、零部件供应商等提供整车信息安全测评,车载终端信息安全测评等测评服务。另一方面又提供标准与政策咨询,共性技术研究咨询,产业发展规划咨询等咨询服务。本次大会重点介绍中心在整车渗透测试及车载智能计算平台方面的两项研究成果。
在整车渗透安全测试方面,近年来汽车智能化、网联化的发展使汽车面临的网络安全威胁日益突出,在此背景下中国软件评测中心汽车团队从2020年起聚焦整车安全,开展相关研究,并撰写智能网联汽车安全渗透白皮书系列,旨在为行业提供一手测评数据和安全防护建议。
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参考国内外相关法律法规及标准要求,我们基于2020年的研究成果,完善了整车渗透测试指标体系,主要从信息传输安全、外部连接安全、数据安全、物理非法访问控制四个方面展开,依据数据安全法和个人信息保护法,重点新增了个人信息方面的指标,测试验证车辆是否存在非授权访问车辆数据、个人信息等情况。
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在车载人工智能计算平台研究方面,形成了《车载智能计算平台白皮书》,《车载智能计算基础平台参考框架1.0》,《车载智能计算平台功能安全白皮书》等系列研究成果,受到行业广泛关注和认可。这个图中展示了车载智能计算基础平台参考框架,从图中可以看出该参考框架包含了多个模块,本次发布的白皮书聚焦车载人工智能计算芯片,就是蓝色框住的内容。重点分析其关键指标、关键技术、产业链现状及典型产品的应用。
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接下来我分两部分介绍这两本白皮书,第一部分介绍的是智能网联汽车安全渗透白皮书2.0,白皮书重点包括国内外标准政策法规研究、整车信息安全威胁分析、整车渗透测试结果分析三大部分内容。
首先看第一部分信息安全标准政策法规研究,W29作为联合国经济与社会理事会下属的车辆结构工作组,聚焦汽车领域开展了国际法规与标准研究,2016年起围绕汽车信息安全开展了相关工作,直到2020年正式发布了R155信息安全与信息安全管理系统法规要求1958协定国范围内销售的车企和车辆要进行信息安全管理体系认证和VTA车辆行驶认证。今年发布了相关的解读文件,供行业内参考。
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同时国内的政策法规也在逐步完善,在国内牵头制定法律法规的,包括了这样一些内容。将车联网的信息安全纳入到发展规划,在法律方面2016年发布的网络安全法,2021年发布的数据安全法,以及个人信息保护法,作为上位法,为行业提供了总体安全要求。各部委落实法律要求也相应出台了各种文件,均或多或少都提到重视和构建智能网联汽车网络安全体系要求,其中车联网网络安全标准体系建设指南明确提出了标准体系建设的框架和明细,关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见,强调了数据安全和网络安全的重要性和必要性,汽车数据安全管理若干规定则首次明确了汽车数据的概念,并提出了进一步管理的规定。    
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配套的相关标准也在加紧制定中,如下可以看到国内外车联网信息安全标准进度,这里展示的是国际标准的现状,在国内可以看到牵头制定标准的包括全国汽标委和全国信标委。
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对于智能网联汽车信息安全来说,威胁分析是首要任务,下面第二部分来讲解整车信息安全威胁分析。R155要求把风险管理和评估放到重要位置,汽车行业网络安全技术标准ISO21434具体给出了技术要求,威胁分析和风险评估的分析流程可以概括为右边这张图,经过资产分析后,一方面从攻击者的角度分析目标对象可能存在的漏洞和攻击路径,也就是我们常提到的威胁场景,并对攻击可行性进行分析。另一方面从利益相关方的角度分析破坏资产的安全属性可能带来的影响,并对影响等级进行分析。最后计算风险值,并对应给出不同风险处置策略。
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基于威胁分析的基本方法,我们梳理了车联网环境下智能网联汽车的关键核心资产,如这里左图所示,为整车渗透测试提供了攻击路径参考,为测试提供了实践思路。
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下面我以汽车软件升级OTA作为实例为大家更直观的解释威胁分析方法论的应用,在软件定义汽车的时代,汽车软件在线升级已成为必然趋势,可以看到软件在线升级已纳入今年7月份发布的准入管理意见。OTA升级过程中,我们可以看到可能存在着一系列的风险,包括云服务器安全风险、传输认证安全风险、通信协议安全风险、车载终端安全风险、升级包篡改风险等多种威胁,因此开展OTA软件升级威胁分析至关重要。
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以车载终端T-Box,在线升级过程中所涉及的核心资产可以包括数据资产、零部件资产、软件资产等,以其中一种威胁场景为例,通过篡改升级软件包的内容,破坏其完整性,构造出恶意软件,并写入车载控制单元,引起车端功能逻辑错误。我们现在已经可以识别出以下四条攻击路径,其中攻击路径一在本次渗透实践中得到了验证。
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接下来重点介绍一下本次整车渗透测试的活动情况和结果分析,为了贯彻落实准入意见的要求,测试验证目前智能网联汽车网络安全的防护情况,完全采用公益的形式,在中国智能网联汽车产业创新联盟的指导下,联合了国家信息技术安全研究中心,北京航空航天大学,国汽智能网联汽车研究院有限公司,在全国范围内启动了智能网联汽车渗透测试工作,本次测试实践的前提要求是不损坏车辆,不拆解车辆,采用黑盒测试的方法。
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本次测试参测的有15辆车,被测车辆覆盖了传统车企和造车新势力产品。通过本次渗透实践,发现了多种典型问题,较高检出率的具体问题如下图所示,高频问题集中在Wifi中断攻击、导航欺骗、未授权访问敏感数据以及APP安装包逆向风险等等。
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根据检测结果的分析,我们从政府部门、行业组织、整车厂及供应商、第三方机构四个方面给出了下一步的工作建议,包括加快完善政策法规体系、标准体系,加强安全防护意识,以及构建专业测评体系等等。
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以上就是本次整车渗透测试活动的主要成果,关于这部分白皮书大家可以通过扫描右下方二维码获取,欢迎提出宝贵意见和建议,如有问题请联系下方负责人。
接下来我介绍第二本白皮书《车载人工智能计算芯片白皮书》,首先介绍编写概况,本白皮书撰写工作开始于今年6月,由中国软件评测中心牵头,并联合了华为、地平线、黑芝麻、芯驰、国汽智联、国汽智控等6家编写单位共同开展了白皮书内容框架的讨论和研究,并通过向业内著名的科研院所清华、中科院微电子研究所、整车厂、一汽、宇通、蔚来、智行者以及芯片厂征求了专家的意见。
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接下来介绍白皮书的研究背景和意义,智能网联汽车产业规模迅速增长,自动驾驶成为主要研究方向,左图就是智能网联汽车体系架构图,我们以2020年为例,我国L2级智能网联乘用车销量达到303万辆,同比增长达到107.5%,渗透率达到15%,自动驾驶功能是智能网联车的核心功能之一。国内外多家企业积极布局自动驾驶功能的研发。
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车载智能计算平台是实现自动驾驶的必要解决方案,左图是车辆自动驾驶示意图,核心计算完成了大量的高速计算,并实现了感知、规划、控制等多项功能,高性能的车载智能计算平台成为必需。车载智能计算平台为自动驾驶提供了算力支持和安全保障,其硬件主要包括AI单元、计算单元、控制单元等。下面这个表展示了国内外车载智能计算平台的典型厂商,包括国外的英伟达、高通、国内的华为、地平线、黑芝麻、芯驰等等。
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车载人工智能芯片是车载智能计算平台的硬件核心之一,我们看到正是人工智能技术的应用推动了自动驾驶的快速发展,目前深度学习算法在自动驾驶感知领域应用广泛,并且逐步向规划、决策环节渗透。在车载智能计算平台中,人工智能芯片主要为提供AI算力支撑,车载人工智能计算芯片主要用于自动驾驶、人工智能的计算,是车载智能计算平台的硬件核心之一。
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在芯片设计制造方面,近年来半导体产业链垂直化分工愈发明确,芯片设计成为发力点。为了降低投资压力,维持竞争力,许多集成芯片制造设计于一体的芯片制造商企业不得不剥离其半导体业务,形成垂直化的产业链分工。如右图所示,相比芯片制造,我们看到芯片设计在复杂度、投入成本方面更具有优势,有利于企业根据市场的需求,快速迭代出符合要求的差异化产品。国内外芯片企业竞相开展了人工智能芯片设计的研发。
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总结一下研究的意义,主要体现为三点,一是希望提出的关键指标、关键技术等方面能形成行业共识。二是展示行业典型的产品及其应用。三是收集行业需求,提出发展建议。
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下面我来介绍一下第三部分研究内容,车载人工智能计算芯片技术概览,可以通过这张图总结出来。在这张图里,我们看到所涉及的技术主要包括半导体制造与封装技术,车载人工智能芯片设计,算法设计以及芯片应用,共四个层次。本白皮书重点聚焦于车载人工智能计算芯片的设计与应用。在这里可以看到关键指标包括了算力、AI算力利用率、功耗、能耗比等11项指标,关键技术覆盖了架构设计、软硬件协同开发、互联通信与存储等6项关键技术。
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下面看一下产业链的情况,包括上中下游,在上游主要包括了半导体材料、半导体设备、EDA工具、IP核设计四个方面。中游主要包括了芯片设计、晶圆制造、封装测试三个方面。下游覆盖了车载人工智能芯片在智能驾驶行业的应用。我们在白皮书中对全球芯片产业链各环节做了一些统计分析工作,大家具体可以参见白皮书。目前国内已经有一些企业陆续推出了车载人工智能芯片的产品,接下来举例介绍。
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首先看地平线,推出了车载人工智能计算芯片,主要是征程系列产品,2021款理想1使用两颗地平线征程3芯片,实现了NOA、导航、辅助驾驶等功能。黑芝麻科技推出了人才人工智能计算芯片产品主要为华山系列,2021年推出了A1000pro芯片。芯驰科技推出的车载人工智能计算芯片产品主要为V9系列,发布了三款芯片,包括V9L/F/T,2020年计划发布算力在10-200T之间的自动驾驶芯片V9PU,用于支持L3级别的自动驾驶。
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基于上述现状,我们在白皮书中对行业提出了一些发展建议,包括布局车载人工智能计算芯片产业链,促进企业间的交流合作,完善产业链的配套保障等等。
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最后关于白皮书的内容大家可以通过扫描发布页的二维码获取,欢迎提出您宝贵的意见和建议,如有问题请与下方白皮书的负责人夏萌联系。未来我们中国软件评测中心将持续致力于提供更加专业的第三方测评服务,在渗透测试方面会继续基于整车渗透测试活动,持续跟踪分析行业内法规、政策、标准动态,为行业提供渗透结果及安全建议,在车载智能计算平台研究方面将继续通过联合行业力量推进平台模块解读,推出车载智能计算平台系列白皮书,为行业发展贡献力量。再次感谢各位撰写单位及参研单位的辛勤付出,谢谢大家的聆听,我的介绍到此结束,谢谢。
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