“軟件定義汽車” 的理念逐漸深入人心，但是“軟件定義產(chǎn)品”的趨勢并不僅局限于汽車，在工業(yè)、醫(yī)療、清潔能源、商業(yè)航天等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。與此同時，“軟件定義汽車”也面臨軟件接口適配、開發(fā)流程與工具滯后等問題。近日，MathWorks在北京的舉辦“2025 MATLAB EXPO”，重點討論了“軟件定義產(chǎn)品”在從汽車到千行百業(yè)發(fā)展過程中，業(yè)界如何實現(xiàn)軟硬件的協(xié)同？如何應(yīng)對顛覆性的變革？

“軟件定義產(chǎn)品”向多領(lǐng)域滲透

在特斯拉率先推出OTA（空中升級）功能后，“軟件定義汽車”的浪潮徹底改變了汽車行業(yè)的底層邏輯。如今，這一理念正以更快的速度向工業(yè)、醫(yī)療、清潔能源、商業(yè)航天等領(lǐng)域滲透。

所謂“軟件定義產(chǎn)品”是指以軟件為核心驅(qū)動力，通過軟件來定義產(chǎn)品的功能、特性和行為，硬件則作為軟件的載體來實現(xiàn)軟件所定義的功能。MathWorks全球行業(yè)總監(jiān) Arun Mulpur指出，“軟件定義產(chǎn)品”具有高度的靈活性、可擴展性和智能化，能夠通過軟件的更新和升級不斷優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品性能，滿足用戶日益多樣化和個性化的需求。

目前，“軟件定義產(chǎn)品”已經(jīng)不僅局限于汽車行業(yè)。這一理念正在快速向各領(lǐng)域擴展。在工業(yè)領(lǐng)域，軟件定義產(chǎn)品正推動著制造業(yè)向智能化、柔性化轉(zhuǎn)型。借助先進(jìn)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件，企業(yè)能夠?qū)崟r采集生產(chǎn)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，精準(zhǔn)預(yù)測設(shè)備故障，提前進(jìn)行維護(hù)，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。軟件還賦予了生產(chǎn)線快速切換生產(chǎn)任務(wù)的能力，使得企業(yè)能夠更加靈活地應(yīng)對市場需求的快速變化，實現(xiàn)小批量、多品種的定制化生產(chǎn)。

在清潔能源領(lǐng)域，通過軟件定義的能源管理系統(tǒng)，可對分布式能源資源（太陽能、風(fēng)能等）進(jìn)行實時監(jiān)測、分析和優(yōu)化調(diào)度；在設(shè)備運維管理中，可利用軟件對清潔能源設(shè)備（如風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池板等）進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷，實現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，降低運維成本，提高設(shè)備的可用率和使用壽命。

“雖然在不同領(lǐng)域‘軟件定義產(chǎn)品’的成熟度各有不同，但在不同行業(yè)中都在推進(jìn)，并得到不同程度的發(fā)展?！盇run Mulpur表示。

由于軟件定義產(chǎn)品是一個較為寬泛的概念，目前沒有確切的整體市場規(guī)模數(shù)據(jù)，但可以從相關(guān)的軟件定義細(xì)分領(lǐng)域以及軟件產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展來側(cè)面了解其市場需求情況。根據(jù) IDC 發(fā)布的《軟件定義計算軟件市場半年跟蹤報告》顯示，2023 年中國軟件定義計算軟件市場的市場規(guī)模達(dá)到了 19.5 億美元，同比增長 12.7%，預(yù)計到 2028 年市場規(guī)模將達(dá)到 39.0 億美元，2023-2028 年復(fù)合增長率將達(dá)到 14.8%。

打破溝通壁壘提供共同開發(fā)環(huán)境

伴隨技術(shù)的快速發(fā)展，“軟件定義產(chǎn)品”不可避免會面臨一些挑戰(zhàn)?！澳壳懊媾R最大的障礙是，我們在每個專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)做得都非常好了，系統(tǒng)工程師做系統(tǒng)工程的工作，軟件工程師做軟件開發(fā)的工作，結(jié)構(gòu)工程師做結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題。大家在各自的垂直領(lǐng)域都能很好地完成自身的工作。但是，‘軟件定義’的發(fā)展背景是產(chǎn)品的復(fù)雜程度顯著提高，它的設(shè)計需求是讓不同團(tuán)隊之間更好地進(jìn)行協(xié)作，如此才能更加清晰地進(jìn)行產(chǎn)品定義，更好完成產(chǎn)品開發(fā)。如何讓都在自己獨立空間中做著開發(fā)的各個團(tuán)隊之間進(jìn)行有效的信息溝通，將不同領(lǐng)域的知識融合起來，是目前企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時，面臨的最大障礙?！盇run Mulpur表示。

MathWorks一直致力于提供這樣的開發(fā)環(huán)境和平臺，讓不同領(lǐng)域工程師在同一個環(huán)境下交互，系統(tǒng)工程師做的內(nèi)容可以和軟件工程師交流，和結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的知識綜合，共同完成任務(wù)。無論是整個系統(tǒng)還是某一個專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計，都統(tǒng)一到同一個環(huán)境里，讓信息能夠統(tǒng)一起來。這就需要基于模型設(shè)計，幫助大家把設(shè)計知識統(tǒng)一在一個語言體系內(nèi)，用一套流程知識能夠在設(shè)計產(chǎn)品的不同階段，相互協(xié)作。MathWorks還提供測試與驗證工具，對復(fù)雜的軟件定義產(chǎn)品進(jìn)行測試驗證。當(dāng)開發(fā)人員碰到功能性、安全性、可靠性問題時，基于這些流程測試能夠滿足要求。

此外，不同行業(yè)也會出現(xiàn)一些特定需求。面對不同行業(yè)的一些特殊需求，MathWorks表示，整體的開發(fā)過程相對來講是相對通用的。從需求到架構(gòu)到詳細(xì)設(shè)計，再到測試與驗證，MathWorks針對每個環(huán)節(jié)上都會提供一些工具和一些基本的Workflow，幫助用戶進(jìn)行產(chǎn)品需求的定義，產(chǎn)品的架構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計，通過代碼生成轉(zhuǎn)化到具體的實現(xiàn)，測試與驗證也通過一些特定工具去完成。“同時我們也注意到不同行業(yè)內(nèi)還會形成一些特殊需求，比如商業(yè)航空中的適航認(rèn)證，醫(yī)療器械中的功能安全要求等。在這方面，MathWorks也會提供一些工具，比如航空航天會有一個DO的Qualification Kit。用戶有了這樣一些針對特定行業(yè)的Kit工具，就可以在基礎(chǔ)平臺工具下，進(jìn)行特定的應(yīng)用開發(fā)。”Arun Mulpur介紹。

應(yīng)對碎片化挑戰(zhàn)實現(xiàn)軟硬件協(xié)同

盡管強調(diào)“軟件定義產(chǎn)品”，硬件設(shè)備依然是基礎(chǔ)。企業(yè)在實現(xiàn)這一趨勢進(jìn)程中往往需要在實現(xiàn)軟件與硬件解耦的同時，達(dá)成兩者間的深度協(xié)同。這是因為在傳統(tǒng)產(chǎn)品中，軟件與硬件往往高度綁定。軟件與硬件解耦是將軟件功能從對特定硬件的依賴中解放出來，使軟件能夠獨立于底層硬件進(jìn)行開發(fā)、升級和維護(hù)。上層應(yīng)用開發(fā)過程中，無需過多關(guān)注底層硬件細(xì)節(jié)，降低了開發(fā)難度和成本，提高了軟件的可移植性和可擴展性。

盡管軟件與硬件解耦，但在實際應(yīng)用中，兩者的協(xié)同工作又至關(guān)重要。在軟件定義產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)和運行過程中，軟件和硬件相互配合、相互優(yōu)化，可實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能、功能和用戶體驗。

針對這樣的趨勢，MathWorks推出相應(yīng)平臺與工具，滿足用戶需求。Arun Mulpur指出：“MathWorks希望提供一個開放的、可擴展的，能夠幫助用戶在一定層面上解除限制的靈活性的平臺。同時，我們也提供一些工具鏈條，通過一定的自動化工具適配不同的硬件，為用戶提供一定的靈活性。這也是用戶所需要的?！?/p>

當(dāng)今社會，隨著技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)面對邊緣AI場景越來越多，嵌入式場景下不同的節(jié)點硬件選型十分復(fù)雜多樣，越來越多的芯片采用異構(gòu)算力，這些都需軟件和硬件的協(xié)同以完成越來越復(fù)雜的開發(fā)。Arun Mulpur表示，MathWorks提供一些代碼生成工具。代碼根據(jù)模型面向具體嵌入式硬件生成。通過這種方式可以為用戶提供一種在更高抽象層次上去描述應(yīng)用的方法和工作流。開發(fā)人員在描述應(yīng)用的時候可以在模型層面進(jìn)行。至于是哪種硬件可以通過代碼生成工具自動進(jìn)行適配。