Với sự phát triển của kỹ thuật điện toán, các nhu liệu lập trình ngày càng trở thành một phần quan trọng trong nhiều kỹ nghệ khác nhau, trong đó kỹ nghệ xe hơi là một. Từ những chiếc xe được vận hành và kiểm soát theo nguyên lý cơ học của vài thập niên trước, xe hơi ngày nay ngày càng được trang bị những hệ thống điện toán tinh vi và phức tạp hơn. Nhân hãng Toyota  thông báo cho những người chủ sở hữu về việc sửa chữa các hỏng hóc cơ học và nhu liệu cài đặt trong các loại xe khác nhau trong thời gian qua, chúng ta có thể cùng nhau tìm hiểu sơ về những hệ thống điện toán kiểm soát trong xe hơi như thế nào. 

Đinh Yên Thảo

Tên tuổi và uy tín của thương hiệu Toyota, tập đoàn xe hơi Nhật lớn nhất thế giới, đang ít nhiều bị sút giảm khi đối diện với hàng loạt các vụ thu hồi xe để sửa chữa các hỏng hóc bị coi là có thể dẫn đến những tai nạn chết người. Một số người thích nhìn mặt khác của vấn đề, đang  đặt câu hỏi rằng, liệu mức độ nguy hiểm của những vụ thu hồi này có thật sự như những gì mà một làn sóng truyền thông cùng các cơ quan giao thông và an toàn liên bang đang đồng loạt “tấn công” mạnh mẽ và liên tục vào hãng Toyota. Hết những trở ngại tấm thảm xe, rồi chân ga, đến hệ thống thắng, túi hơi của các chủng loại xe Toyota khác nhau, toàn những trục trặc của hệ thống quan trọng, có thể tạo nên nỗi sợ hãi cho người lái một khi tin rằng chúng thiếu an toàn, dù thời gian sửa chữa được ghi nhận là chỉ mất khoảng 15 đến 30 phút. Nhưng mặt khác, qua những vụ “recall”này, các chuyên gia về xe đã nhận ra rằng, có thể những nhu liệu kiểm soát sự vận hành chiếc xe đã bị lỗi, thay vì chỉ do các cơ phận xe.

Như việc thu hồi để sửa chữa những trở ngại được báo cáo về hệ thống thắng điện tử ABS của chủng loại xe Toyota Prius, những trở ngại này có thể được chỉnh sửa dưới 30 phút. Đơn giản là, dù bị coi là hệ thống thắng bị lỗi, nhưng điều này không hề liên quan đến các cơ cấu cơ học mà do các nhu liệu kiểm soát, nên hệ thống này cần được cài đặt một phiên bản nhu liệu mới, đã được chỉnh đổi các lỗi đã có. Điều này tương tự như khi người sử dụng cài đặt những nhu liệu mới nhất để chỉnh sửa những lỗi trong hệ điều hành Windows trên máy điện toán cá nhân.

Tay lái và bảng điều khiển trong một xe GMC

Việc chỉnh sửa các nhu liệu cho xe hơi này có phải là bất thường hay không? Thật ra là không vì hầu hết các loại xe đời mới hiện nay có thể chứa đựng nhiều nhu liệu như một  máy điện toán, với hàng ngàn tính năng đã được điện toán hóa. Từ những việc đơn giản như kiểm soát các cơ cấu mở cửa xe bằng nút điều khiển remote, việc điều chỉnh ghế ngồi, lưu giữ trong bộ nhớ về vị trí kính chiếu hậu cho đến những nhu liệu phức tạp hơn để kiểm soát hệ thống thắng điện tử ABS, hệ thống túi hơi, những bộ phận điện tử đánh lửa bu-gi hay tính toán mức xăng tối ưu theo đặc tính người lái... Theo các chuyên gia hàng đầu về nhu liệu phục vụ trong kỹ nghệ xe hơi tại Học viện kỹ thuật Munich, Đức, một chiếc xe tân kỳ loại đắt tiền hiện nay có thể chứa đến 100 triệu hàng nhu liệu được lập trình (lines of code), một con số có thể làm kinh ngạc những kỹ sư lập trình không làm việc trong lãnh vực này. Tất cả các nhu liệu này được chạy trên khoảng 70 đến 100 thiết bị kiểm soát điện tử vi xử lý (ECU) nối kết khắp chiếc xe. Giám đốc kỹ thuật điện toán tại hãng Daimler đã báo cáo rằng, chỉ riêng hệ thống radio và GPS của xe Mercedes-S đã có khoảng 20 triệu hàng code và toàn bộ chiếc xe thì số lượng các bộ ECU có thể gần bằng số lượng gắn trên máy bay Airbus, nếu không tính hệ thống kiểm soát nhạc-phim gắn trên máy bay. Các nhu liệu sử dụng cho xe hơi ngày càng phát triển cả về số lượng và mức độ phức tạp, tinh vi. Hãng nghiên cứu thương mãi Frost & Sullivan ước tính rằng, các thế  hệ xe hơi trong tương lai gần có thể đòi hỏi từ 200 triệu đến 300 triệu hàng code, nhiều hơn hệ thống một máy bay Boeing 787 Dreamliner thế hệ mới sẽ xuất xưởng trong năm nay.

Sơ đồ các mạch điện tử vận hành chân ga, thắng xe và hệ thống ống nhún

Tương tự như hệ thống điện toán kiểm soát sự hoạt động của hệ thống thắng điện tử ABS của xe Prius bị thu hồi nói trên, hầu hết các loại xe đời mới, kể cả xe Toyota bị lỗi chân ga, một sự nối kết ảo đã nối giữa chân ga và máy xe. Không như các xe hơi của những thập niên trước, sử dụng nguyên lý cơ học thuần túy khi sợi cáp kim loại nối giữa chân ga và máy để điều khiển các van cánh bướm bơm xăng nhiều hay ít tùy theo lực đè chân ga. Những kết nối ảo hiện nay sử dụng các tín hiệu điện tử được kiểm soát qua các nhu liệu để điều khiển lượng xăng bơm nhiều hay ít khi nhận tín hiệu qua lực đạp chân ga. Chính vì điều này mà một số chuyên gia về xe đã nghi ngờ rằng không phải thiết kế thiếu hoàn chỉnh của chân ga đã dẫn đến việc chân ga bị kẹt như lời Toyota tường trình, mà có thể là những nhu liệu kiểm soát chân ga đã bị lỗi. Và nếu điều này là sự thật, cũng là điều dễ hiểu.  Các nhu liệu lập trình vẫn thường có nhiều lỗi (bug) cần được cải đổi sau khi đưa đến tay người sử dụng. Cũng như các lỗi khó được phát hiện trước cho đến khi chúng hoạt động theo tính năng mong muốn.

Khi hãng xe GM trình làng bộ phận đánh lửa điện tử cho xe Oldsmobile  vào năm 1977, những bộ ECU còn mang tính đơn năng và đơn giản. Nhưng với sự tiến bộ của kỹ nghệ điện toán, những chiếc xe hơi hiện nay có thể ví như một máy điện toán có gắn bốn bánh xe để chở người. Với những loại xe đắt tiền hiện nay, chi phí nhu liệu và các bộ kiểm soát điện tử có thể chiếm khoảng 25-30 % giá thành chiếc xe, trong đó nhu liệu có thể chiếm phân nửa chi phí này. Việc này mở ra một nhánh riêng cho các kỹ sư lập trình nhu liệu, khi làm việc trong kỹ nghệ xe hơi. Trong tương lai gần, việc bảo trì xe hơi có thể phải được  đưa vào những hãng xe  để các nhu liệu được thay đổi, cập nhật. Điều này cũng đồng nghĩa với việc sửa chữa xe hơi đòi hỏi những kỹ năng cao hơn và các thiết bị chuẩn đoán bịnh tinh vi, tân tiến hơn hơn là chỉ việc nghe-nhìn và thay thế một bố thắng kêu ken két khi bị mòn của những loại xe thế hệ cũ.

ĐYT
(Source: IEEE & Slate)