L'area tecnologica dell'In-Vehicle Infotainment è tra quelle in crescita più rapida, nel settore elettronico. Va innanzitutto rilevato che, da quando sia i conducenti che i passeggeri delle automobili si aspettano dal proprio sistema di svago e di comunicazione di bordo una esperienza d'uso sempre più simile a quella offerta dai propri smartphone, le linee di demarcazione tra i requisiti della progettazione automobilistica e quelli dell'elettronica di consumo stanno diventando più incerte. E, di pari passo, aumentano le sfide tecnologiche correlate. Per i produttori di automobili, che tradizionalmente operano sulla base di cicli di sviluppo dell'ordine di tre/cinque anni, è molto impegnativo tenere il passo con i rapidi tempi di turnaround imposti dalla tecnologia presente nei sistemi Ivi. A ciò si aggiunge la pressione sul fronte dei costi, che induce ad utilizzare, ovunque possibile, parti standard riutilizzabili e software condiviso/open source. Di conseguenza, negli ultimi anni sono comparse una varietà di iniziative legate a software open source finalizzate ad assistere nella progettazione dei sistemi di infotainment automobilistici. Queste iniziative spaziano dalla costruzione di sistemi operativi, ad applicazioni Ivi standard o alla ricerca della conformità con i più recenti standard di networking e delle telecomunicazioni. In questo articolo passeremo in rassegna sia alcuni dei trend più evidenti, che l'influsso della tecnologia sulla progettazione dei sistemi Ivi.
Android e gli smartphone
La popolarità di Android è ormai tale da poterlo considerare uno dei fattori tecnici di maggior impatto sul mercato consumer della nostra epoca. Nel 2007 la Open Handset Alliance, un'organizzazione fondata da Google insieme ad aziende produttrici di telefoni cellulari e a fornitori di semiconduttori, ha annunciato il rilascio del sistema operativo Android indirizzato alla comunità degli sviluppatori di dispositivi di telefonia mobile. Secondo i dati di Google, a settembre 2012 erano stati attivati oltre 500 milioni di dispositivi Android, con un tasso attuale intorno al milione di dispositivi al giorno. Nel corso del primo semestre del 2012, il team di OpenSignalMaps ha registrato il download di Android su 681.900 distinti dispositivi, in 195 diversi paesi. La popolarità di Android è assolutamente globale. È noto, inoltre, che gli utenti acquisiscono rapidamente confidenza con le numerose App per Android, scaricabili dall'apposito mercato Google Play, e ad esse rimangono fortemente legati. Non sorprende dunque che vi sia ora una forte domanda per avere la disponibilità di tali App anche sui sistemi Ivi, in particolar modo da parte dei passeggeri dei sedili posteriori. L'interfaccia utente di Android è tuttavia basata su dei widget standard, non concepiti in origine per delle applicazioni di assistenza al conducente di un'auto. Dato che la possibile distrazione del conducente costituisce una questione critica di sicurezza, è ora evidente la necessità di ulteriori ricerche sul fronte di una migliore e più sicura esperienza d'uso della UI. D'altro canto, i passeggeri sono invece a proprio agio con una classica UI di Android, familiare e intuitiva, del tutto simile a quella presente sugli smartphone.
La connettività con gli smartphone
Una delle opinioni prevalenti nel settore è basata sull'assunto che lo smartphone sia tutto ciò che serve per poter gestire completamente l'infotainment della vettura. La tecnologia degli smartphone ha oltretutto creato nuove aspettative da parte degli utenti, quali: grafica 3D di elevata qualità, interazione con touchscreen, applicazioni built-in per la navigazione, riproduzione di musica e filmati, riconoscimento vocale, servizi telefonici. Sono perciò emersi standard per la connessione in “tethering” degli smartphone al veicolo, o la riproduzione dei contenuti del cellulare sul più generoso schermo dell'unità Ivi. Per agevolare la definizione e la promozione di appositi standard per la connettività ed il tethering degli smartphone, è stato costituito il Ccc (Car Connectivity Consortium), un comitato formato da 80 aziende del settore, che rappresentano il 70% della capacità produttiva globale di autoveicoli. Il Ccc si sta anche occupando della definizione di procedure per l'approvazione delle applicazioni “in-car”; i produttori di auto vorranno infatti mantenere uno stretto controllo sulle applicazioni abilitate per l'utilizzo a bordo di un veicolo. L'integrazione con gli smartphone consente inoltre di estendere la connettività del veicolo al mondo esterno, tramite le reti 3G e 4G. Ciò spalanca l'accesso ad un mondo di informazioni in real-time, ad esempio per servizi estesi di accoglienza turistica, oppure per comunicazioni vehicle-to-roadside (V2X) e in futuro anche vehicle-to-vehicle (V2V). I servizi V2X e V2V promettono di migliorare sia la sicurezza della guida, che la praticità di utilizzo. Gli utenti potranno infatti pagarli attraverso il normale piano tariffario del proprio smartphone, e portare con sé la propria connettività personale in ogni automobile. Anche, ad esempio, in un veicolo noleggiato. Un approccio alternativo alla connettività con gli smartphone consiste nell'integrazione dell'elettronica tipica dei telefoni, opportunamente customizzata, all'interno dell'apparecchiatura di bordo del veicolo, in modo tale da disporre di una connessione permanentemente attiva. Alcuni produttori di automobili hanno già lanciato veicoli “always-on”, dotati di collegamenti permanenti con le reti dati wireless degli operatori di telefonia mobile. Un possibile difetto di questo approccio sta nel fatto che il veicolo con tutta probabilità dovrà restare legato all'hardware originale per tutta la sua vita utile - anche 10 anni o più - e per ovviare all'ineluttabile obsolescenza dell'elettronica sarebbe necessario ricorrere all'installazione di costose soluzioni aftermarket.
Le interfacce utente
È prevedibile aspettarsi significativi cambiamenti nella tecnologia delle interfacce utente o Hmi, (Human machine interface) dei sistemi di infotainment. Il conducente oggi può selezionare le stazioni radiofoniche, attivare riproduttori Cd/Dvd/video, e manipolare i sistemi di navigazione (sebbene in molti veicoli ciò venga impedito mentre l'auto è in movimento). Nella maggior parte dei paesi Europei è inoltre illegale - e comunque estremamente pericoloso - scrivere messaggi su un dispositivo di comunicazione durante la guida. Negli Stati Uniti nel 2011 sono morte 3.092 persone in incidenti causati da una distrazione alla guida. Risulta anche che i conducenti abbiano il 23% di probabilità in più di causare un incidente se scrivono messaggi mentre guidano. L'ente statunitense National Highway Traffic Safety Administration raccomanda che i guidatori non distolgano la vista dalla strada per un tempo superiore ai 2 secondi - che comunque corrisponde a una distanza percorsa di ben 27 metri, a 100 km/h. È estremamente probabile che, in aggiunta agli attuali controlli al volante, nei prossimi anni si affaccino (e in alcuni casi prevalgano su quelli attuali) dei nuovi meccanismi per le UI, basati su tecnologie quali i display su schermi semi-trasparenti, che non richiedano di abbassare o girare la testa (Head-Up Display), o il riconoscimento vocale e gestuale. Per contro, potrebbe rallentare la tendenza attuale verso i touchscreen, man mano che verranno più attentamente considerati i possibili effetti sulla distrazione del conducente. Dal punto di vista dei costruttori di auto, va tenuto presente che non esistono ancora standard consolidati per il riconoscimento vocale e gestuale e che la copertura di diverse lingue e culture può presentare non poche difficoltà. Per quanto riguarda i passeggeri, invece, le restrizioni sono senza dubbio inferiori e ci si possono aspettare interfacce utente del tutto simili a quelle già presenti sugli smartphone: schermi tattili e comandi attivati con la voce.
Il consolidamento delle funzionalità
Una moderna auto di lusso attuale contiene fino a 100 Ecu (Electronic Control Unit), per la gestione di funzioni che vanno da quelle critiche come il controllo del volante e dei freni, al funzionamento di cambio e trasmissione, fino ai numerosi servizi legati al confort di bordo e all'infotainment. La descrizione e la standardizzazione dell'interfacciamento delle Ecu si sta focalizzando intorno allo standard Autosar. Già oggi l'80% della produzione automobilistica mondiale proviene da costruttori che sono membri della Autosar Alliance. Si stima che, entro il 2016, circa il 25% della quantità complessiva di Ecu prodotte sarà basata su Autosar e conforme allo standard. In linea di massima, oggi ogni Ecu richiede una propria piattaforma hardware individuale ma, con l'aumentare delle capacità da parte dell'elettronica di supportare molteplici funzionalità, si può chiaramente vedere lo spazio per un futuro in cui le funzioni delle diverse Ecu siano combinate su una singola piattaforma hardware. I sistemi di infotainment sono tipicamente costituiti da apparecchiature multicore di tipo System-on-Chip, che possiedono normalmente ampia capacità residua disponibile per eseguire ulteriori funzioni del veicolo. Non è quindi affatto escluso che divenga presto possibile combinare su una singola Ecu sia i gruppi della strumentazione, che i sistemi di infotainment e le funzioni di comunicazione di rete. Ciò presenterebbe il chiaro vantaggio di ridurre la complessità dei cablaggi e di abbassare i costi futuri per la manutenzione del veicolo. Il lavoro è attualmente concentrato sul garantire che la combinazione dei domini non costringa ad accettare compromessi in termini di sicurezza e di affidabilità. Con il continuo aumento della quantità di software presente all'interno dei veicoli, aumenta infatti anche il numero delle superfici di attacco via software e dei possibili punti di penetrazione per gli hacker, o per il download di malware.
I sistemi operativi
In molti settori si è assistito alla creazione di consorzi aventi lo scopo di agevolare l'introduzione sul mercato di specifiche varianti del sistema Linux. Nel settore automobilistico, ad esempio, la GENIvi Alliance (fondata nel 2009 e costituita da più di 170 aziende tra costruttori di auto o loro fornitori) ha stabilito i termini di una collaborazione per l'identificazione di un singolo sistema operativo Linux che possa fungere da base per i sistemi di infotainment dei veicoli. GENIvi rilascia una nuova specifica Linux Ivi ogni sei mesi circa, mentre i membri del consorzio come Mentor Graphics forniscono distribuzioni Linux conformi alle specifiche, rivolti agli sviluppatori di sistemi Ivi. Numerosi produttori Oem del settore automobilistico hanno attualmente in progettazione dei prodotti di Infotainment basati su Linux e conformi alle specifiche GENIvi, che dovrebbero prevedibilmente passare in produzione nel corso dei prossimi due anni. Anche Android è estremamente adatto ad essere utilizzato nel settore automobilistico come sistema operativo di base per lo sviluppo di sistemi Ivi: alcuni sistemi Ivi completamente basati su Android sono già sul mercato, come ad esempio R-Link di Renault. Gli sviluppi più recenti delle architetture embedded consentono addirittura la coesistenza dei sistemi operativi Android e Linux. Ad esempio, il sistema operativo Android può essere ospitato “sopra” aduno Linux, all'interno di un “Linux Container”. La gestione delle risorse, del controllo degli accessi e della sicurezza del client Android avverrà a cura del sistema operativo Linux ospitante. Per i progettisti di sistema preoccupati per possibili debolezze di Android sul fronte della sicurezza, questa soluzione rappresenta un buon modo per offrire l'accesso alle App di Android, pur mantenendo le altre funzioni di sistema su una piattaforma Linux standard. Le piattaforme multicore SoC rendono tale architettura ancora più attraente, grazie alla presenza di risorse sufficienti per garantire una efficiente esecuzione contemporanea di entrambi i domini Linux e Android. Le risorse della Cpu possono essere condivise, insieme alla memoria, alle risorse di elaborazione grafica e ad altre periferiche chiave. L'output dei due domini può anche essere ricombinato in una Hmi comune, consentendo all'utente di selezionare funzioni provenienti da ognuno di essi.
Nuove tendenze nelle relazioni con i fornitori
La complessità dei sistemi Ivi impone che i fornitori di software e di hardware debbano collaborare tra loro, come mai prima d'ora, per poter fornire ai progettisti ed ai produttori di auto le soluzioni di cui necessitano. Non esiste nessuna azienda in grado di fornire, da sola, tutti i componenti necessari per un sistema di infotainment. In linea di principio, con il progredire della standardizzazione delle interfacce, per ogni funzione specifica sarà disponibile sul mercato più di una soluzione e la loro intercambiabilità sarà più semplice. I produttori di autoveicoli naturalmente apprezzeranno la possibilità di negoziare e confrontare soluzioni alternative, e di non essere tenuti in ostaggio da un singolo fornitore, o imprigionati in una singola tecnologia. Potranno anche scegliere di selezionare alcuni componenti software open source - che vengono spesso inizialmente considerati gratuiti, ma che in realtà comportano comunque degli specifici costi di integrazione, collaudo ed assistenza. Sarà anche necessario esaminarne con attenzione le condizioni di licensing. Tipicamente, l'utilizzatore di un software open source ha il diritto di adottare e modificare a proprio piacimento il codice - che ripercussioni può avere ciò sulla garanzia del prodotto finale? I costruttori di auto vorranno inoltre senza dubbio mantenere uno stretto controllo sul contenuto delle App presenti all'interno dei propri sistemi e sulla personalizzazione dell'interfaccia utente. Infine, anche le performance del sistema rappresentano un argomento commerciale importante, per cui i costruttori vorranno assicurarsi di avere il miglior rapporto prezzo/prestazioni su ogni piattaforma hardware, nonché driver di periferica completamente ottimizzati e la disponibilità di utility per l'elaborazione grafica.
Stare al passo con l'evoluzione
La rapida evoluzione dei requisiti dei sistemi Ivi comporta che i modi tradizionali di lavorare non sono più validi. Nell'area dei sistemi Ivi rimane presente tutta la consueta differenziazione nelle scelte degli utenti finali, ma stanno emergendo anche numerosi standard, che aiuteranno sia i consumatori finali che i progettisti specializzati ad ottenere un maggior valore per il proprio denaro. Anno dopo anno, l'automobile si sta trasformando in qualcosa di sempre più simile a un'apparecchiatura consumer connessa in rete, e le funzionalità del suo sistema Ivi sono un fattore determinante per la decisione di acquisto. Esistono già oggi sul mercato autoveicoli di lusso che contengono più di 20 milioni di righe di codice software solo all'interno dei propri sistemi Ivi, e ciò non può che aumentare negli anni a venire. Quello odierno è, senza dubbio, un momento in cui è necessario aggiornarsi ai nuovi standard emergenti, ma anche un'occasione senza precedenti per innovare.
