فخ المعمارية: نقاش أوروبا حول الرقائق يقصُر عن الواقع

يحذر د. م. شتيفان نورنبرغر (شركة فيسيل): إن النقاش الأوروبي حول السيادة التكنولوجية يتجاهل نقطة مهمة: ليست المشكلة في التصنيع، بل في البرمجيات المرتبطة بالهاردوير. المطلوب هو معماريات مجرّدة وقابلة للنقل.

على الهواتف الذكية، يُعد هذا أمرًا بديهيًا: يعمل التطبيق على آلاف الأجهزة دون أن يحتاج المطور إلى معرفة نوع المعالج أو المستشعر أو شريحة الكاميرا الموجودة داخل الجهاز. أما في عالم الأنظمة المدمجة، فغالبًا ما تكون البرمجيات لا تزال مرتبطة مباشرة بشريحة معينة، وهذا بالضبط ما يجعل أوروبا عرضة للمخاطر.

يدور النقاش حول السيادة التكنولوجية في أوروبا تقريبًا حول سؤال واحد: أين يتم تصنيع الشريحة؟ تُستثمر مليارات في بناء قدرات تصنيع أشباه الموصلات الخاصة، بدءًا من قانون الرقائق الأوروبي وصولًا إلى برامج الدعم الوطنية. الهدف مفهوم، الاعتماد على سلاسل التوريد الآسيوية حقيقي، وكذلك المخاطر الجيوسياسية. لكن هذا النقاش يحتوي على نقطة عمياء نادرًا ما يتم التطرق إليها علنًا.

فحتى لو تمكنت أوروبا غدًا من إنتاج ما يكفي من الرقائق: فإن المشكلة الحقيقية أعمق. إنها تكمن في الطريقة التي يتم بها اليوم تطوير البرمجيات للأنظمة المدمجة مثل الروبوتات، والأنظمة الصناعية، والمركبات. وفي هذا المجال، لم يتغير الكثير هيكليًا خلال العقود الماضية.

برمجيات ملتصقة بالشريحة

من يطوّر تطبيقًا للهواتف الذكية، لا يحتاج إلى معرفة ما إذا كان الجهاز يحتوي على معالج Snapdragon أو Apple-SoC أو MediaTek. تقوم أنظمة التشغيل وطبقات تجريد الهاردوير بهذه المهمة بشكل غير مرئي وموثوق وقابل للتوسع. والنتيجة: نظام بيئي عالمي يضم ملايين التطبيقات تعمل على مليارات الأجهزة المختلفة.

في عالم الأنظمة المدمجة، هذا الأساس غير موجود إلى حد كبير. فالبرمجيات هنا غالبًا ما تُكتب خصيصًا لشريحة معينة — مباشرة مع السجلات والتعريفات ، وأدوات التطوير. وكان هذا قرارًا منطقيًا في السابق: كانت الموارد محدودة، وكان الأداء حاسمًا، وكانت لكل شريحة خصائصها الخاصة. أما اليوم، فقد أصبحت هذه التبعية المعمارية مشكلة هيكلية.

عندما يوقف مورد إنتاج شريحة، أو تحدث صدمة لوجستية تؤثر على توفرها، أو يظهر جيل جديد من المعالجات يتفوق تقنيًا، تبدأ معاناة فرق البرمجيات: شهور من إعادة النقل وإعادة الاختبار، والتحقق. ليس لأن الشريحة الجديدة سيئة؛ بل لأن البرمجيات لم تُصمم أبدًا لتكون قابلة للاستبدال.

فخ المعمارية: نمط منهجي

أسمي هذا النمط بـ “فخ المعمارية”. طالما أن البرمجيات تظل مرتبطة بشرائح فردية، فإن كل قرار متعلق بالهاردوير يصبح مخاطرة استراتيجية. في عامي 2020 و2021، توقفت مصانع Mercedes وVW بسبب عدم توفر بعض الشرائح. في المقابل، تمكنت Tesla من زيادة مبيعاتها بشكل كبير، لأنها استطاعت خلال أسابيع قليلة نقل برمجياتها إلى شرائح أخرى متاحة — نتيجة لاعتمادها على معماريات برمجية حديثة مستقلة عن الهاردوير.

ولا ينطبق ذلك فقط على أزمات التوريد، بل أيضًا على القفزات التكنولوجية، وتحديثات الأمان، ومتطلبات الاعتماد الجديدة، والتوسع عبر منتجات مختلفة. من يقع في فخ المعمارية يدفع هذا الثمن مرارًا وتكرارًا.

المشكلة الأكبر أن هذا الفخ غير مرئي طالما أن الأمور تسير بشكل طبيعي. التكاليف تظهر فقط في أوقات الأزمات — وتكون حينها هائلة. وكانت استجابة الصناعة غالبًا: المزيد من المخزون، المزيد من الموردين البديلين، المزيد من التكرار في سلاسل التوريد. وهي إجراءات مفيدة — لكنها تعالج الأعراض، لا السبب.

الحل: التجريد كأساس

الحل معماري، وليس لوجستيًا. ما تحتاجه الأنظمة المدمجة هو ما يمتلكه عالم الهواتف الذكية منذ زمن: طبقة برمجية مستقرة تقوم بتجريد الهاردوير بشكل منهجي. قاعدة يمكن من خلالها تطوير واختبار وتشغيل منطق التطبيقات بشكل مستقل عن نوع الشريحة.

في مجالات أخرى من تكنولوجيا المعلومات، أصبح هذا معيارًا: الآلات الافتراضية، الحاويات، واجهات البرمجة الموحدة — كلها تفصل البرمجيات عن الهاردوير.

وفي الأنظمة المدمجة، يظهر حاليًا جيل جديد من هذه الطبقات، يتم تطويره في أوروبا على أساس معايير مفتوحة. كما أن لغات حديثة مثل Rust، التي تحافظ على بساطة الكود رغم التجريد، وبيئات التشغيل المستقلة عن الهاردوير، تجعل من الممكن كتابة برمجيات قابلة للنقل دون التضحية بالأداء أو السلامة الوظيفية.

هذا ليس مشروعًا أكاديميًا للمستقبل. ففي صناعة السيارات، والروبوتات، والأتمتة الصناعية، هناك عدد متزايد من المنتجات التي تم تطويرها بهذه الطريقة، وتُظهر مدى زيادة كفاءة فرق التطوير، وسرعة الانتقال إلى شرائح أفضل؛ دون الحاجة لانتظار أزمة.

من يعتمد اليوم على معماريات برمجية قابلة للنقل، يمكنه غدًا تغيير الشريحة كما يغيّر مكوّنًا، دون إعادة بناء البرمجيات بالكامل.

أوروبا تحتاج أكثر من مصانع

استراتيجية أوروبا في مجال الرقائق صحيحة، لكنها غير مكتملة. فمن يفكر فقط في السيليكون، يبني على أساس هش. لأن حتى أكثر عمليات تصنيع أشباه الموصلات سيادة لا تفيد كثيرًا إذا كانت البرمجيات التي تعمل عليها تحتاج إلى إعادة تطوير كاملة مع كل تغيير في الشريحة.

السيادة التكنولوجية في مجال الأنظمة المدمجة تعني: برمجيات لا تعتمد على مورد واحد. دورات تطوير لا تبدأ من جديد مع كل جيل من الهاردوير. أنظمة بيئية تستثمر فيها الشركات الأوروبية خبراتها في مكونات برمجية قابلة لإعادة الاستخدام والنقل؛ بدلًا من فقدانها مع كل تغيير في الشريحة.

ومن الأمثلة على ذلك فيسيل أو سي، وهي منصة تشغيل وبرمجيات متخصصة للميكروكنترولرز والمعالجات، تتيح فصل البرمجيات عن الهاردوير. من خلال واجهات معيارية، يمكن للمصنّعين والموردين تطوير تطبيقات تعمل على معماريات شرائح وأجيال مختلفة من الهاردوير دون الحاجة إلى إعادة تطويرها في كل مرة.