第八届国际智能网联汽车技术年会（CICV 2021）于2021年5月25日在北京亦创国际会展中心开幕，清华大学教授、国家智能网联汽车创新中心首席科学家、中国智能网联汽车产业创新联盟专家委员会主任在开幕式上正式发布了《智能网联汽车信息物理系统参考架构2.0》（以下简称“《参考架构2.0》”）。

《智能网联汽车信息物理系统参考架构1.0》自2019年发布以来，初步构建了支持车路云协同控制、面向业务可灵活定制、技术中立可持续演进的设计方法和参考框架，从产业、功能、物理和通信四个视图描述架构，初步形成了基于参考架构的模型、模型库以及设计工具等的研究思路和关键技术总结。

在此基础上，为应对复杂大系统研究理论和方法在ICV领域的不足及ICV在跨领域研制所涌现出的新的关键技术和难点，《参考架构2.0》在继承了1.0的阶段成果和研究思路的基础上，在2.0阶段，充分的参考了国际标准和国内外军工领域在复杂大系统研究中的理论和方法，在CPS与ICV结合应用研究的理论、方法、工具等方面有所突破，比较全面的论证了作为复杂大系统的智能网联汽车信息物理系统从体系到系统、从框架到架构等不同层级，不同视角，不同范围的理论和方法，做到了自身理论体系的严谨性和完备性。为后续进一步的产业应用和落地实施构建起了扎实的“理论根基”。

下面经智驾网编辑整理，我们全文刊发李克强教授发布《智能网联汽车信息物理系统参考架构2.0》的演讲全文：

李克强：非常高兴能够有机会参加本次论坛，也非常高兴能够代表国家智能网联汽车创新中心、清华大学以及多家单位组成的项目组开展的智能网联汽车信息物理参考架构2.0，围绕我们所做的工作向大家做一个汇报。

大家都知道，我们的社会发展已经进入到了工业4.0，工业1.0到3.0当中，汽车工业发生了重大的变革，在以信息物理系统为标志的工业4.0时代，汽车交通系统在未来十到二十年将发生革命性的变革。

那么在这种情况下，智能网联汽车的信息物理系统将支撑产业的数字化转型以及未来交通体系的建设，我们可以看到智能交通系统以及数字化转型技术支撑和形成了智能网联汽车这样一个典型的信息物理系统，智能网联汽车是由汽车交通信息通信融为一体的系统，可以从中看出物理系统包括车辆和基础设施，实际上还包括人的系统、人的要素，通过这样一种映射到了赛博空间，然后再代表人的特性，信息技术支撑形成整体运营的系统。为了适应学科和跨产业的发展，数字产业化以及区域属性复杂性的要求，急需建立先进的智能网联汽车信息物理系统的参考架构。

我们可以从图中看到中国化的智能网联汽车体系架构当中，未来车辆应该行驶在智能化的基础设施当中，通过网联的运行和信息安全管理系统，在这下面车辆体系架构发生改变，这也就是车路运营一体化中国方案智能网联汽车的体系架构，这个架构下面除了车本身的支撑系统，我们自然会有车和映射的信息物理系统或者赛博物理系统，包括这样一个智能网联汽车组成的组织体系和生态体系，相比过去单车发生了非常大的变化。

为了推进产业的发展，首先需要建立智能网联汽车信息物理系统参考架构，充分理解融合智能化和网联化一体，以五大技术平台为载体实现未来的人车路一体化的体系。

这样一个信息物理系统和架构是在本世纪开始进入学术界，代表着最前沿的控制通信数字化和系统专业的技术发展方向，2006年美国自然基金委提出信息物理系统的认知，包括到2008年美国CPS提出信息物理概要，以及2010年德国启动的信息物理综合报告，工业4.0也是德国最先提出，也是提出CPS+制造业，也就是所谓的工业4.0，前几年中国的电子技术标准化研究院也分别颁布了这样的信息物理系统白皮书和发展指南。

我们可以从中看出赛博系统和我们谈的信息系统还有一些差别，未来是物理的、人的，通过信息技术映射以后形成的系统，物理实体、人的意识融为一体，所以代表着最新的信息形式，是以信息为基础，以人的物理系统为对象，融合了计算、通信的高级控制系统，要是完整理解的话是跟人有关系的。

刚才讲到复杂的系统总是需要描述和架构的，典型的就是参考架构，国际上已经有相关的标准化组织，正在探讨智能汽车领域的物联网系统标准体系，欧洲通过地平线在项目当中谈到协作式的智能交通系统参考架构，当然也包括美国在去年发布的协同式智能交通参考架构9.0版本，拓展了前些年版本的有关通信、模型和服务功能。实际上国际已经形成共识，复杂的体系参考架构已经逐渐应用于各种重大工程当中，或者说智能网联是一个复杂系统，需要从系统工程理解参考架构和体系框架。

我们在2019年已经公布了1.0版本，经过两年的发展，我们认为应该升级，现在我们都在做复杂架构研究，传统的研究还是有些没有解决的问题和痛点，所以我们在做这项研究的时候需要解决现在存在的痛点，包括基础理论体系缺乏、方法论不太清晰、架构模型也是非标准化、受众也比较狭窄，包括与智能车路一体化复杂系统相关性也不太够，所以我们在做这种参考架构研究框架，希望能够做大的变革。

基于上一阶段架构研究的痛点，我们希望重新制定一个架构，以科学的、系统化的方式对成果进行迭代。我们应用的时候同样碰到了难题，比较复杂、虚无缥渺，所以我们也在分析将来架构建立以及未来的应用，希望要把难点梳理出来。比如受限于现在的认知和技术，我们谈到的CPS信息物理系统主要还是从现实的物理系统，怎么形成一个赛博空间或者信息系统，以P创C，而不是以C控P。

上次和一些专家讨论，现在我们都在说信息物理系统的数字孪生，实际上都是初级班的，不是现实的东西映射到赛博空间，而是赛博空间的运行怎么调控现实的物理系统，我们认为还有一系列事物需要通过研究和应用方面的难题突破，真正形成我们需要的、体系清楚的、能够具有实用价值的参考价格2.0版本，需要通过这种方式解决相关应用系统的难题。

我们之前分析理论研究的难题、痛点以及实际应用的难题提出2.0版本的目标，就是希望作为智能网联汽车的信息物理系统，也是一种前所未有的复杂系统，应该有新的方法重塑这样一个CPS的工程以及相关的参考架构开发范式，包括要树立这样一个CPS的正确概念，也就是CPS是一类概念而不是单一概念，涉及到全生命周期的考量，包括提供更全面的关注点，以及参考价格为基础进行推进，希望取得理论和应用很好的平衡点，按照我们谈到的思想确立我们研究的几个目标。

刚才讲过参与单位包括CICV国家智能网联创新中心，联合清华大学、公安部交通所以及主要的汽车企业和ICT企业，当然也包括华为、高宏、中国移动等等，组成有代表性的联合体，既不是汽车，也不是信息，而是融为一体，开展接近一年半的研究，得到今天这样一个结果。

我们说智能网联信息物理参考架构是一套可以支持车路云协同控制，能够面向业务进行联合定制、技术中立可持续演进的方法论，基本内容包括这样几项：我们需要有系统级架构以及完成这个系统级架构的相关理论方法，以及体系架构的框架，包括我们谈到的涉及到信息物理系统研发涉及的范式以及支撑研发设计的工具链，所以我们谈到2.0版本架构的主要内容就是这样几项，系统架构理论、整体体系架构、研发范式，更重要的是设计的工具链。

前面讲到我们需要形成系统方法论，主要包括四项内容，下面我们来看一看基础理论，我们希望建立这样一种统一的架构框架与参考架构，当然系统工程当中也有很多专业术语，我们可以看到就是这样一种逻辑。我们是一个真实的产品系统，需要形成产品架构，重点就是得到参考架构，再往上还有架构的框架，就是这样一个抽象化的过程。现在应用的时候需要具象化，通过参考架构完成产品，未来就是这样一种系统分析的模式，概念设计、框架设计、参考架构设计和具体架构设计，最后完成系统设计，完成架构以后按照应用模式设计相关方法和理论，本质是模型驱动的架构，通过模型架构驱动完成参考架构模型，然后支撑架构框架，最后反推来做系统的总体设计，实现我们产品的应用。因此构建概念正确、抽象适中、技术中立的参考架构，对于智能网联信息物理系统落地以及相关产品开发是非常重要的，这是我们的研究方式。

那么在前面的架构评价的基础上，我们又提出了新的定义，按照全生命周期的角度考虑，以及按照不同的使用者关心的领域考虑，我们一共定义了四类CPS信息物理系统，包括开发设计的、生产制造的、车载运用的，分别对应着我们的研发设计阶段、生产制造阶段和信息阶段，我们提出的架构不是单一的，而是针对不同的应用或者全生命周期定义这样的信息物理架构。由于存在不同阶段的信息物理系统的认知，可以明确协同需要构建重要性，包括更好地对于智能网联汽车全生命周期的管理。

根据这样的判断，我们又提出新的、可以量化的概念，因为信息物理架构也是可以分级的，所以我们需要莲花定义智能网联汽车在信息物理系统当中的级别，通过信息物理系统通用功能参考架构、通用模具参考架构，通过提炼抽象地得到我们称之为ICV信息物理系统的通用分级参考架构，最后得到分级的标准，能够实现在多视角下的子智能网联汽车的协调和统一。

我们同时也在考虑多维度定义智能网联汽车的信息物理系统的参考架构，主要包括四个维度：严谨性、应用性、理论化和工程化。比如参考架构的理论化，我们有基于模型驱动架构方法的价格定义，如果按照参考架构应用型的话是基于全生命周期的架构定义，可以有两种语言完成这样的架构建模，所以可以基于多维度的信息物理参考架构。

针对我们提到的中国方案也有提出7S的体系价格框架，大家知道价格框架和参考架构是有区别的，根据国际上提价框架就是一种价格描述的规范，我们现在提出中国方案的7S体系框架，也就是英文代表的防护、安全、战略、利益相关、服务、标准化和系统，一共七个维度。当然现在也有不同的维度，有的国家是六维，有的国家是八维，但是我们针对的是这七个维度提出我们智能网联汽车的体系架构框架。

基于7S体系，我们确定智能网联汽车信息物理系统架构框架，所以按照这种模式可以有这种信息定义，可以做到多视角、多维度、多立场地输出，然后再来做我们的设计、提炼模型和判断。

完成这些以后，我们还要把技术、架构和方法应用于研发里面，所以这是我们创新的模式，可以根据这样一种相关的经验，结合ICV、CPS的负责性提高创新工程的范式，包括需求开发、需求管理以及自身管理，能够总体上支撑我们对复杂系统研发能力的提升，包括复杂功能范式、结合不同需求来做这种设计，实现我们的应用落地，提升系统设计和研发的能力。

刚才讲的几项工作当中包括要支撑这种参考模型来做系统分析，也是需要有工具链的，所以定义了智能网联汽车作为参考架构的环境平台，平台里面就是构建基于基础理论、方法论、总体设备、平台以及具体工具的全链生态，构建相关的一些建模工具，就是按照这样的思路往下推进。

上述这些工作完成以后，对于我们做智能网联汽车实现信息物理复杂系统，根据这些参考的模型来做这种设计和分析，在此基础上我们希望突破信息物理系的关键技术，包括部件级的、系统级的、子系统级的，就是总体技术、关键支撑技术和核心技术，我们要完成这些核心技术、支撑技术，最后还要形成总体技术，有了这样一些技术以后就可以做智能化汽车关键部件开发以及总体工程范式的创新，真正意义上结合数字主线技术，把前面讲的四种CPS的数字孪生主体串联起来，最后形成真正意义上的中国智能网联汽车全数字化生态，可以协同各个分支研究来做相关的应用，形成相关的示范。

未来我们要研发相关的全链工具软件，比如开发平台需要这样一种工具链，也是需要靠相关的软件支撑，我们结合不同的软件解决方案，封装复杂系统的工作方法降低系统的复杂程度，我们也需要集中数字孪生体支撑未来智能汽车的应用，包括自动驾驶和云控，能够真正意义上提高智能网联汽车交通产业的软实力。迄今为止，我们整个产业还是重汽轻软，未来我们有一套模型、软件和方法论支撑我们的设计，不仅仅是有多少生产工具、多少应用设备，我们是靠着这套方法论支撑。

谈到现在我们做的示范，其中也有应用我们的相关技术。面向智能网联示范区的顶层规划定义示范区的总体需求，我们也可以面向基于示范区的协同智能交通信息物理系统定义相关的信息物理参考架构，包括具体的信息物理系统的设计，通过一系列综合参考价格的支撑最后完成顶层设计，然后开展设计工作和应用工作，面向智能网联汽车前沿示范工程项目，能够真正意义上实现智能网联汽车信息物理系统的落地，然后一步一步往下推进，这比我们做单方面或者最后形成烟囱型的系统更好，能够本质上解决现在我们的问题。

未来我们真正意义上实现大范围的转化就是这样一种实施路径：首先还是要完善智能网联汽车的参考架构，希望能够开发智能网联汽车信息物理系统的平台，然后再根据具体的需求、重大示范工程，包括企业的产品系统开发的需求进行相关的应用。

作为结束语，智能网联信息物理系统参考架构是我们实现中国方案智能汽车的关键，也为我们所说的复杂系统总体设计、重构设计和中国标准体系完善提供技术支撑，符合跨界顶层设计的需求，国家智能网联汽车技术中心联合汽车、交通、通信、公安等等有代表性的企业和架构形成高度共识，共同完成参考架构2.0版本的研究和制定，参考价格重塑智能网联汽车相关理论体系，构建我们的整体方法，应用在各种建模方法，完成我们的参考架构模型，为智能网联汽车信息物理系统的落地打下了坚实的基础。未来这样的参考架构也会继续推进，能够协同各个行业进一步完善目前全链的设计工具软件，按照这样一种思路推进示范落地，能够促进我们企业的正向研发能力的升级和数字化转型，也为建立中国特色智能网联汽车生态体系发挥更重要的作用。