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泛在操作系统:“人机物”融合时代的技术集大成者

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  去年底,工信部印发的《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》提到,要大力支持开展“软件定义”及泛在操作系统平台相关理论和技术研究,加强政产学研用对接,构建“软件定义”核心技术体系。

  这里提及的“泛在操作系统”是什么?它与传统的操作系统有何区别?泛在操作体系未来的发展趋势是什么?这些问题,备受行业关注。

  8月11日,北京大学和腾讯联合发布了《泛在操作系统实践与展望研究报告》,首次在行业内提出了泛在操作系统的体系框架,也回答了上述外界关心的问题。

  什么是泛在操作系统?

  报告称,操作系统是计算机系统中最为关键的一层系统软件,是计算系统的核心,也是信息产业生态的核心。正是操作系统的出现,才使得计算机从早期的专用专属走向如今的通用大众,并带来计算机应用的繁荣发展。

  然而,随着互联网向人类社会和物理世界的全方位延伸,人类社会、信息空间、物理世界的深度融合的泛在计算时代正在开启。

  在此背景下,构建一个对下管理各类泛在设施(包括各类物理资源、数字资源等)、对上支撑各类场景数字化与智能化应用的泛在操作系统已经成为了发展趋势。

  2018年,北京大学梅宏院士在《IEEE Computer》杂志发表了题为“走向泛在操作系统:一种软件定义的视角”的文章,提出了“泛在操作系统(Ubiquitous Operating System)”的概念。

  梅宏院士表示,未来,我们既要面临“云管边端物”乃至“人”的海量异构资源,又要面临应用需求变化频繁、应用场景动态多变的复杂计算环境,参照操作系统的求解问题思路,构建面向不同领域的多场景的多样性泛在操作系统,将成为学术界和产业界探索实践的方向。

  因此,在梅宏院士看来,泛在操作系统就是一种不限于Windows/Linux这样传统操作系统的未来新型操作系统。

  技术的集大成者

  报告指出,泛在操作系统的命名来自于操作系统随着技术发展的不断延伸与扩展,即从主机操作系统、个人(桌面)操作系统、移动终端操作系统、物联终端操作系统的不断泛化。

  而未来,网络化的泛在操作系统所管理的终端将包括主机、PC端、移动终端、物联终端。所以,操作系统的不同发展阶段有各自的侧重点,随着“人机物”的融合发展,目前泛在操作系统发展重点是物联终端的接入与管控,以及用以支撑包括物联终端的各类网络应用开发运行支撑平台。

  更具体来说,泛在操作系统的理念既涵盖了当前人机物融合操作系统发展的雏形和趋势,比如物联网节点和边缘的操作系统、智能手机操作系统等,也涵盖了新应用模式下典型的面向领域的操作系统,比如云操作系统、机器人操作系统、基于浏览器的Web操作系统等。这些,也是泛在操作系统将走向主流的标志。

  如果从使用场景来看,泛在操作系统则可分为基础平台类操作系统和应用场景类操作系统。

  其中,基础平台类操作系统是从IT视角构建通用的资源抽象管理和应用开发运行支撑能力,主要应用于个人计算机、手机、服务器、物联网设备、云等电子类产品及IT基础设施,而应用场景类操作系统是在基础平台类操作系统的支持下,面向智慧城市、智慧交通、智慧建筑、机器人、智能家居等特定应用场景的“人机物”融合需求和复杂系统,提供具有相应场景特色的统一计算资源抽象管理和应用开发运行支撑能力。

  正因如此,腾讯副总裁、腾讯智慧交通与出行总裁钟翔平表示,泛在操作系统集成了更多的数字化技术,是技术的集大成者,也是重要的技术创新领域。

  他认为,产业互联网的场景非常多样化,应用模式的领域性和专用性十分突出,传统模式下,各相关信息系统往往都是分散建设,不同的系统由不同的承建企业运维和运营。而泛在操作系统可有效促进不同系统之间的集成和互通,灵活、集约、快速响应新业务需求。

  与此同时,在钟翔平看来,产业互联网的发展,也为泛在操作系统的应用提供了广阔的实践场景,会成为其不断进化的舞台。

  五个发展建议

  目前,学术界和产业界虽然已有不少关于“泛在操作系统”的实践探索,但报告认为,面临复杂多样的应用模式、领域需求、多变环境和海量资源,大多数探索都还仅仅是针对特定场景、部分需求进行泛在操作系统的实践,总体而言,泛在操作系统尚处于初期探索成型阶段。

  对于泛在操作系统未来的技术研究,报告认为应该加强以下几个方面的建设:

  一是需加强新时代软件基础前沿技术与方法的研究,进而深入、全面地开展面向人机物融合的泛在操作系统研究;

  二是需基于软件定义的思想与方法,研究泛在操作系统的体系框架与运行机理、各类异构资源的抽象机制及其虚拟化技术、智能应用需求导向的按需高效资源调度、以及系统的可信安全机制等,实现人机物的融合与持续演化;

  三是研发能够支持物理世界与数字映像虚实融合的底层泛在操作系统;

  四是应鼓励企业、研究机构、用户单位、个体开展泛在操作系统的技术框架、参考实现和集成开发套件等研发创新,积极融入国际开源社区,同时建立相关中文开源社区,基于开放、共享、协同、生态的精神,推动泛在操作系统发展;

  五是对于泛在操作系统缺失的标准开展国家标准或行业标准的预研编制工作。

(文章来源:21世纪经济报道)

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