TSZQ_FanZai/智慧建设OS/泛在操作系统面临的挑战与机遇.md

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<u>***文章来源:泛在操作系统:面向人机物融合泛在计算的新蓝海***</u>
泛在操作系统面对的泛在资源呈现海量、异质、异构、自主等特性,资源管理的复杂度呈指数级增加; 系统运行环境从单一信息空间变为人类社会、信息系统、物理空间(人机物)三元融合空间,辖域范围和性质发生了根本性变化。
应用模式更为多样化,领域性和专用性突出,资源特性和应用需求更为极端化和个性化,开发与运行支撑更为困难。
万物互联带来了更突出的安全可信问题,多域融合使得信任从单点单向变为多方多元互信,信任关系错综复杂,可信性难以保障。
为了支撑人机物融合计算模式,应对新应用和新场景带来的挑战,泛在操作系统需要在体系结构、运行机理、应用构造、可信保障等方面进行创新性研究。
**(1)体系结构与运行机理**
与通用的个人计算机、移动智能终端不同,泛在计算领域的设备专用性、特异性、受限性突出,通常要求操作系统可定制、柔性化、可演化,同时要具有低能耗、低时延、高可靠、实时性等性质,这对操作系统的体系结构提出了重大挑战。
当泛在设备无缝嵌入、融入各种物体中并变得无处不在时,加之顾及“人在回路”带来的复杂影响,新型泛在操作系统的运行机理、交互方式、管理机制等都将发生相应变化——场景相关的数据、知识与智能的因素凸显,操作系统需要具备环境感知、自我管理、群体协同的能力,以适应所处的泛在计算场景。
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**(2)应用构造与软件定义**
泛在操作系统要支持方便地构造可感知环境、泛在互联、多维认知、自然交互的应用,需要新型的对数据、知识、智能和安全支持更好的程序设计模型、语言与运行机制。
对人机物融合场景与计算环境各种实现感知、运算、通信、执行、服务等能力的异构资源进行合理有效抽象,需要领域特定的程序设计模型,以更好适应从硬件等“有形”资源虚拟化向数据、知识等“无形”资源虚拟化延伸;并且,通过软件定义途径满足跨组织域的资源管控与配置需求,支持泛在应用的构造。
凝练应用共性,需要提供对领域知识和人工智能(AI)模型等的封装库,支持以低代码甚至无代码化的方式开发泛在应用,降低特定场景和领域的软件开发门槛;还需要提供合适的泛在应用运行时(runtime),方便在泛在环境下加载和管理由各种语言编写的泛在应用。
**(3)可信与安全保障**
万物互联导致系统前所未有的开放,系统的可靠性和安全性保障面临着空前的挑战。从单个泛在计算终端的角度,需要具有内构安全机制,具备识别“自己(正常)”和“非己(恶意)”行为的免疫机制,保护系统自身的数据安全 (security)和隐私(privacy)。
从整个人机物融合泛在系统的角度,需要建立类社会化运作的系统化的安全与信任机制,应对多方多元互信的挑战,保证整个人机物融合系统的安全可靠可信运行。可以预见,人机物融合泛在计算的新蓝海蕴含着新的发展机遇,将带来巨大的创新空间。
由于人机物融合泛在计算的领域性、专用性突出,泛在操作系统本质上属于领域和行业专用平台,而行业应用场景的多样性意味着围绕行业构建生态成为可能。
因此,未来的泛在操作系统将不会存在像 Windows 和 Android 那样的绝对领先者,而将呈现多个操作系统生态共存的多元化格局。
泛在操作系统既有传统操作系统面临的老问题,又有新场景和新需求带来的新问题,这无疑为操作系统的基础研究及新型操作系统的研发带来了难得的历史性机遇。