中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊  操作系統(tǒng)是計算系統(tǒng)的核心，也是信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)的核心，更是信息時代安全的基石。操作系統(tǒng)向下管理各種硬件資源，向上為用戶和應(yīng)用程序提供服務(wù)支持。正是操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，才使得計算機(jī)從早期的專用專屬走向如今的通用大眾，并帶來計算機(jī)應(yīng)用的繁榮。

操作系統(tǒng)的發(fā)展線

回顧操作系統(tǒng)近?70?年的歷史，存在主、輔兩條發(fā)展線。

主線：面向單機(jī)的操作系統(tǒng)的發(fā)展。主機(jī)（mainframe）時代，圍繞如何提升計算資源的利用率，出現(xiàn)了作業(yè)批處理、共享資源、分時處理、資源管理等概念與機(jī)制，操作系統(tǒng)形態(tài)慢慢形成和完善。早期的主機(jī)操作系統(tǒng)基本上是專用專屬，即為每種計算機(jī)都要去實(shí)現(xiàn)一套操作系統(tǒng)。20?世紀(jì)?60?年代，IBM OS/360?系列操作系統(tǒng)具備了現(xiàn)代通用操作系統(tǒng)的雛形，其多道作業(yè)批處理機(jī)制、虛擬機(jī)機(jī)制等有效提升了硬件效能；尤其是該系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)接口用于連接外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了其在?IBM 360?系列大型機(jī)家族中通用，方便了應(yīng)用程序的移植，這標(biāo)志著操作系統(tǒng)開始從專用走向通用。20?世紀(jì)?70?年代初，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室為小型機(jī)（minicomputer）研發(fā)成功的?UNIX?操作系統(tǒng)，被認(rèn)為是第一個現(xiàn)代意義上的通用操作系統(tǒng)。UNIX?引入了眾多革新性設(shè)計，是第一個采用?C?高級語言編寫的操作系統(tǒng)，具有優(yōu)秀的跨平臺可移植性，能為不同廠商、不同種類的計算機(jī)提供一致和標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序編程接口（API），從而迅速獲得廣泛應(yīng)用和推廣，并對后續(xù)操作系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。UNIX?之后，單機(jī)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和核心功能基本上定型，此后的發(fā)展主要是為適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境與用戶需求而推出新型用戶界面與應(yīng)用模式，以及面向不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行定制與優(yōu)化。例如：個人計算機(jī)操作系統(tǒng)?Windows?和?MacOS?提供基于圖形用戶界面的友好人機(jī)交互方式；開源開放的?Linux?操作系統(tǒng)是對?UNIX?的繼承和衍化；智能終端操作系統(tǒng)?Android?和?iOS?等則進(jìn)一步改進(jìn)了面向移動終端的易用性，并創(chuàng)造了新型的應(yīng)用軟件發(fā)布模式——應(yīng)用程序商店（App Store）。

輔線：對網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)絡(luò)的并行、分布計算提供更好的支持。分布式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)中間件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等概念也相應(yīng)誕生。操作系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的支持首先表現(xiàn)為提供基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程訪問和網(wǎng)絡(luò)化資源管理的能力；進(jìn)而將網(wǎng)絡(luò)視為應(yīng)用的運(yùn)行平臺，通過網(wǎng)絡(luò)中間件屏蔽底層異構(gòu)性，提供通用的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)功能，支撐網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的運(yùn)行和開發(fā)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，操作系統(tǒng)面向的計算環(huán)境在從單機(jī)、局域網(wǎng)平臺向互聯(lián)網(wǎng)平臺延伸，“網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)”（The Network is the Computer）、“互聯(lián)網(wǎng)作為計算機(jī)”（Internet as a Computer）等概念應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了“軟件即服務(wù)”（Software as a Service）等新型應(yīng)用模式；為了更好地對不同的互聯(lián)網(wǎng)計算與應(yīng)用模式提供支持，以及管理和利用互聯(lián)網(wǎng)平臺上龐大的計算資源和數(shù)據(jù)資源，出現(xiàn)了面向新型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、基于單機(jī)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)。例如，互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（Internet OS）理念的提出，包括基于瀏覽器的各類?Web OS、云計算操作系統(tǒng)（Cloud OS）、數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)等。

此外，遵循向下管資源、向上支撐應(yīng)用的原則和理念，操作系統(tǒng)的概念開始擴(kuò)展和泛化，出現(xiàn)了智慧城市操作系統(tǒng)（Urban OS）、家庭操作系統(tǒng)（Home OS）、機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）等。

操作系統(tǒng)重大變遷的“20?年周期律”

考察操作系統(tǒng)幾十年來的發(fā)展，其主要驅(qū)動力是面向計算機(jī)硬件的迅速發(fā)展，以更好、更高效地管理硬件資源并充分發(fā)揮硬件資源所提供的計算能力；同時，面向新的應(yīng)用需求和用戶需求，沉淀應(yīng)用領(lǐng)域共性，提供更便利、易用的人機(jī)交互和應(yīng)用支撐。因此，隨著新型硬件資源的發(fā)展和新型應(yīng)用模式的出現(xiàn)，操作系統(tǒng)不斷演化和變遷。

梳理操作系統(tǒng)發(fā)展的重要事件及其時間節(jié)點(diǎn)，其重大變遷存在“20?年周期律”，即每?20?年出現(xiàn)一次跨越式發(fā)展機(jī)遇，誕生新一代操作系統(tǒng)。主機(jī)計算時代（20?世紀(jì)?60—80?年代）的?IBM OS/360、DEC VMS?和?UNIX，個人計算時代（?20?世紀(jì)?80?年代—2000年）的微軟?Windows?和開源?Linux，以及移動計算時代（2000—2020?年）的谷歌?Android?和蘋果?iOS?是各自時代的代表性操作系統(tǒng)，并引領(lǐng)了各自領(lǐng)域的操作系統(tǒng)生態(tài)。當(dāng)然，“20?年周期律”并不是說操作系統(tǒng)的新生態(tài)取代了舊生態(tài)，而是新、舊生態(tài)并存，但新生態(tài)相比舊生態(tài)在裝機(jī)數(shù)量和用戶規(guī)模上卻是?1—2?個數(shù)量級的擴(kuò)張。

在這個變遷過程中存在幾個有趣現(xiàn)象：每代操作系統(tǒng)形成規(guī)模、占領(lǐng)市場、形成壟斷后，鮮有在原賽道上后發(fā)趕超的例子；原賽道的領(lǐng)先者均未在新型操作系統(tǒng)的新藍(lán)海延續(xù)其成功，如?IBM?之于個人電腦（PC）操作系統(tǒng)市場、微軟之于智能終端操作系統(tǒng)市場等；新生態(tài)的引領(lǐng)者均試圖采用“農(nóng)村包圍城市”的策略進(jìn)軍原有生態(tài)，如微軟進(jìn)軍服務(wù)器操作系統(tǒng)市場、谷歌進(jìn)軍桌面操作系統(tǒng)市場等。

筆者以為，“20?年周期律”是源于計算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“貝爾定律”，即計算設(shè)備約每?10?年完成?1?次升級換代，設(shè)備數(shù)和用戶數(shù)均增加至少?1?個數(shù)量級。客觀而言，新型計算模式及激增的新型計算設(shè)備共同催生了新型應(yīng)用，帶來新的藍(lán)海和巨大創(chuàng)新空間，間次推動操作系統(tǒng)的升級換代和新型操作系統(tǒng)的誕生，進(jìn)而形成新的操作系統(tǒng)生態(tài)。在每次升級換代的階段，原賽道的領(lǐng)先者可能因?yàn)椤八季S定式”和“路徑依賴”，往往對新藍(lán)海的機(jī)遇反應(yīng)緩慢，因而痛失良機(jī)。而新形態(tài)的引領(lǐng)者往往都先占據(jù)了新藍(lán)海的用戶入口掌控權(quán)，如微軟之于個人計算、谷歌之于萬維網(wǎng)和移動計算。對于通用計算領(lǐng)域，領(lǐng)先者一旦建立并完善新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，就占有了生態(tài)主導(dǎo)權(quán)，后發(fā)者就很難有機(jī)會實(shí)現(xiàn)趕超。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，如果希望在操作系統(tǒng)領(lǐng)域有所作為，就必須把握住新藍(lán)海出現(xiàn)帶來的寶貴機(jī)遇。 

面向泛在計算的新形態(tài)泛在操作系統(tǒng)

人機(jī)物融合泛在計算新藍(lán)海

當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)向人類社會和物理世界的全方位延伸，一個萬物互聯(lián)的人類社會、信息系統(tǒng)、物理空間（人機(jī)物）融合泛在計算（ubiquitous computing）的時代正在開啟。據(jù)全球綜合數(shù)據(jù)資料庫Statista發(fā)布的數(shù)據(jù)，2019?年全球聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量已達(dá)百億，超過了非物聯(lián)終端的數(shù)量，2025?年預(yù)計將突破?300?億，未來千億規(guī)模已然可期。

面向未來人機(jī)物融合泛在計算的新模式和新場景，軟件定義一切、萬物均需互聯(lián)、一切皆可編程、人機(jī)物自然交互將是其基本特征。除傳統(tǒng)計算設(shè)備（“機(jī)”）和新興物聯(lián)設(shè)備（“物”）外，“人”作為一種新的重要元素的參與，構(gòu)成了極其復(fù)雜且動態(tài)多變的計算環(huán)境。所謂泛在計算，是指計算無縫融入物理環(huán)境，無處不在、無跡可尋。泛在計算的環(huán)境多變、需求多樣、場景復(fù)雜，要求硬件資源、數(shù)據(jù)資源、軟件平臺、應(yīng)用軟件具有柔性靈活的軟件定義能力、動態(tài)適配能力、泛在互聯(lián)能力和自然交互能力。面向“物”，海量的、更為輕量級的各類計算、傳感設(shè)備帶來系列管理調(diào)度新挑戰(zhàn)；面向“人”，“人在回路”導(dǎo)致不確定的復(fù)雜交互和動態(tài)按需定制；面向“網(wǎng)”，物聯(lián)場景帶來低延遲更可靠的剛需；面向“應(yīng)用”，動態(tài)多樣性帶來新的共性凝練需求……，這些均是現(xiàn)有操作系統(tǒng)尚不具備的能力。從“20?年周期律”的視角，千億規(guī)模的各類泛在物聯(lián)終端和新型的泛在計算模式的出現(xiàn)，意味著操作系統(tǒng)進(jìn)入新的?20?年發(fā)展周期的條件已然具備，新的藍(lán)海已然出現(xiàn)。

國內(nèi)外新形態(tài)操作系統(tǒng)探索

國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界已有不少面向特定計算場景和新型業(yè)務(wù)需求的新型操作系統(tǒng)實(shí)踐。例如，美國西北大學(xué)提出面向信物融合的先進(jìn)制造操作系統(tǒng)計劃；谷歌公司提出?Fuchsia OS?計劃，用于支持桌面設(shè)備、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其互聯(lián)；大眾汽車公司啟動?vw.os?汽車操作系統(tǒng)計劃，嘗試轉(zhuǎn)型“軟件公司”，將可能對上下游產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生變革性影響；阿里巴巴公司推出以驅(qū)動萬物智能為目標(biāo)的移動操作系統(tǒng)?AliOS；華為公司發(fā)布了面向全場景、全連接的智能終端操作系統(tǒng)鴻蒙?OS?和?Open Harmony?等。此外，還出現(xiàn)了眾多的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)，如?FreeRTOS、RIOT、Zephyr、TinyOS、Contiki、Android Things?等，而這些均可歸為針對泛在計算場景的操作系統(tǒng)。

上述新型操作系統(tǒng)實(shí)踐大多是從傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)途徑針對特定泛在計算場景進(jìn)行切入和擴(kuò)展，在資源管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、人機(jī)交互、應(yīng)用模式等方面分別進(jìn)行了新的技術(shù)探索。嵌入式操作系統(tǒng)是一類重要的單機(jī)操作系統(tǒng)，源于?20?世紀(jì)?70?年代的單片機(jī)。單片機(jī)（single-chip microcomputer）集成了計算機(jī)的主要組件，形成一個功能較完善的極微型計算裝置，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域，也稱微控制器（microcontroller）。單片機(jī)/微控制器的出現(xiàn)意味著在各類設(shè)備/物體中“嵌入”計算裝置成為可能，嵌入式系統(tǒng)及其操作系統(tǒng)的概念隨之出現(xiàn)，這可被視為原始的“泛在計算”嘗試。嵌入式系統(tǒng)主要面向微控制器等資源受限環(huán)境，并且與物理世界直接交互，因此需要非常輕量化，并要保證實(shí)時性（時間確定性）。不過，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有其新的關(guān)注點(diǎn)：一方面，強(qiáng)調(diào)對“連接”及建立在連接基礎(chǔ)上的分布計算甚至“云-邊-端”融合計算的支持，從而支撐“萬物互聯(lián)”的目標(biāo)；另一方面，強(qiáng)調(diào)對異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能力的統(tǒng)一抽象，從而屏蔽物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的碎片化特征，為提升物聯(lián)網(wǎng)可管理性、可維護(hù)性、構(gòu)建良好物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。考察物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)現(xiàn)狀，其技術(shù)體系還過于碎片化，在計算模型、共性凝練、人機(jī)交互、安全保障等方面均難以滿足人機(jī)物融合泛在計算的需求。

泛在操作系統(tǒng)：內(nèi)涵與外延

人機(jī)物融合泛在計算模式的新特征對新型操作系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)是全方位的：既需要面臨“云-管-邊-端-物”乃至“人”的海量異構(gòu)資源尤其是各種泛在化的“端”資源的有效管理，也需要進(jìn)行各種多樣化的新型應(yīng)用的共性凝練，還需要支持和適應(yīng)場景動態(tài)多變的復(fù)雜泛在計算環(huán)境，應(yīng)對開放環(huán)境帶來的安全可信挑戰(zhàn)。因此，有必要對面向泛在計算場景的新型操作系統(tǒng)進(jìn)行整體性和系統(tǒng)性的認(rèn)識，嘗試為其建立新的理論、技術(shù)和應(yīng)用體系，推動計算模型、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用構(gòu)造、可信保障等方面的創(chuàng)新發(fā)展。

基于對各類新型操作系統(tǒng)研發(fā)實(shí)踐的梳理和對泛在計算場景的理解，筆者以為，面向人機(jī)物融合泛在計算場景，需要“沉淀”一類新型操作系統(tǒng)——沿襲過去以計算模式分類操作系統(tǒng)的慣例，可稱為“泛在操作系統(tǒng)”（Ubiquitous Operating System，UOS）。泛在操作系統(tǒng)支持新型泛在計算資源的管理和調(diào)度，以及泛在應(yīng)用的開發(fā)運(yùn)行。由于泛在計算場景的領(lǐng)域行業(yè)特定性、泛在計算資源的廣譜多樣性和極端特異性，泛在操作系統(tǒng)的領(lǐng)域性和專用性將會比較突出，有必要面向不同的應(yīng)用模式和場景構(gòu)建不同的泛在操作系統(tǒng)。因此，不會有“大一統(tǒng)”的通用、普適的泛在操作系統(tǒng)，而是會存在領(lǐng)域或應(yīng)用場景定制的多樣性的泛在操作系統(tǒng)。

從單機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)展主線視角，泛在操作系統(tǒng)秉承泛在計算的基本思想，特指面向泛在化計算資源管理，支持泛在應(yīng)用開發(fā)運(yùn)行，具有泛在感知、泛在互聯(lián)、輕量計算、輕量認(rèn)知、反饋控制、自然交互等新特征的新形態(tài)操作系統(tǒng)；其發(fā)展重點(diǎn)將是支持低功耗?CPU?的輕量、實(shí)時、可靠內(nèi)核，以及“感、聯(lián)、知、控”的共性框架凝練。從操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的輔線視角，泛在操作系統(tǒng)也可被“廣義”地用于指代基于單機(jī)操作系統(tǒng)（節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)）、面向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與場景的新型“中間件”層系統(tǒng)軟件；其遵循的是操作系統(tǒng)的“操作”和“管理”功能本質(zhì)，支持靈活多樣的資源虛擬化與異構(gòu)性橋接能力，支持新型計算模式下的應(yīng)用開發(fā)與運(yùn)行支撐。 

挑戰(zhàn)與機(jī)遇

泛在操作系統(tǒng)面對的泛在資源呈現(xiàn)海量、異質(zhì)、異構(gòu)、自主等特性，資源管理的復(fù)雜度呈指數(shù)級增加；系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境從單一信息空間變?yōu)槿祟惿鐣⑿畔⑾到y(tǒng)、物理空間（人機(jī)物）三元融合空間，轄域范圍和性質(zhì)發(fā)生了根本性變化；應(yīng)用模式更為多樣化，領(lǐng)域性和專用性突出，資源特性和應(yīng)用需求更為極端化和個性化，開發(fā)與運(yùn)行支撐更為困難；萬物互聯(lián)帶來了更突出的安全可信問題，多域融合使得信任從單點(diǎn)單向變?yōu)槎喾蕉嘣バ牛湃侮P(guān)系錯綜復(fù)雜，可信性難以保障。為了支撐人機(jī)物融合計算模式，應(yīng)對新應(yīng)用和新場景帶來的挑戰(zhàn)，泛在操作系統(tǒng)需要在體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)理、應(yīng)用構(gòu)造、可信保障等方面進(jìn)行創(chuàng)新性研究。

體系結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理。與通用的個人計算機(jī)、移動智能終端不同，泛在計算領(lǐng)域的設(shè)備專用性、特異性、受限性突出，通常要求操作系統(tǒng)可定制、柔性化、可演化，同時要具有低能耗、低時延、高可靠、實(shí)時性等性質(zhì)，這對操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)提出了重大挑戰(zhàn)。當(dāng)泛在設(shè)備無縫嵌入、融入各種物體中并變得無處不在時，加之顧及“人在回路”帶來的復(fù)雜影響，新型泛在操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理、交互方式、管理機(jī)制等都將發(fā)生相應(yīng)變化——場景相關(guān)的數(shù)據(jù)、知識與智能的因素凸顯，操作系統(tǒng)需要具備環(huán)境感知、自我管理、群體協(xié)同的能力，以適應(yīng)所處的泛在計算場景。

應(yīng)用構(gòu)造與軟件定義。泛在操作系統(tǒng)要支持方便地構(gòu)造可感知環(huán)境、泛在互聯(lián)、多維認(rèn)知、自然交互的應(yīng)用，需要新型的對數(shù)據(jù)、知識、智能和安全支持更好的程序設(shè)計模型、語言與運(yùn)行機(jī)制。對人機(jī)物融合場景與計算環(huán)境各種實(shí)現(xiàn)感知、運(yùn)算、通信、執(zhí)行、服務(wù)等能力的異構(gòu)資源進(jìn)行合理有效抽象，需要領(lǐng)域特定的程序設(shè)計模型，以更好適應(yīng)從硬件等“有形”資源虛擬化向數(shù)據(jù)、知識等“無形”資源虛擬化延伸；并且，通過軟件定義途徑滿足跨組織域的資源管控與配置需求，支持泛在應(yīng)用的構(gòu)造。凝練應(yīng)用共性，需要提供對領(lǐng)域知識和人工智能（AI）模型等的封裝庫，支持以低代碼甚至無代碼化的方式開發(fā)泛在應(yīng)用，降低特定場景和領(lǐng)域的軟件開發(fā)門檻；還需要提供合適的泛在應(yīng)用運(yùn)行時（runtime），方便在泛在環(huán)境下加載和管理由各種語言編寫的泛在應(yīng)用。

可信與安全保障。萬物互聯(lián)導(dǎo)致系統(tǒng)前所未有的開放，系統(tǒng)的可靠性和安全性保障面臨著空前的挑戰(zhàn)。從單個泛在計算終端的角度，需要具有內(nèi)構(gòu)安全機(jī)制，具備識別“自己（正常）”和“非己（惡意）”行為的免疫機(jī)制，保護(hù)系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)安全（security）和隱私（privacy）。從整個人機(jī)物融合泛在系統(tǒng)的角度，需要建立類社會化運(yùn)作的系統(tǒng)化的安全與信任機(jī)制，應(yīng)對多方多元互信的挑戰(zhàn)，保證整個人機(jī)物融合系統(tǒng)的安全可靠可信運(yùn)行。

可以預(yù)見，人機(jī)物融合泛在計算的新藍(lán)海蘊(yùn)含著新的發(fā)展機(jī)遇，將帶來巨大的創(chuàng)新空間。由于人機(jī)物融合泛在計算的領(lǐng)域性、專用性突出，泛在操作系統(tǒng)本質(zhì)上屬于領(lǐng)域和行業(yè)專用平臺，而行業(yè)應(yīng)用場景的多樣性意味著圍繞行業(yè)構(gòu)建生態(tài)成為可能。因此，未來的泛在操作系統(tǒng)將不會存在像?Windows?和?Android?那樣的絕對領(lǐng)先者，而將呈現(xiàn)多個操作系統(tǒng)生態(tài)共存的多元化格局。泛在操作系統(tǒng)既有傳統(tǒng)操作系統(tǒng)面臨的老問題，又有新場景和新需求帶來的新問題，這無疑為操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究及新型操作系統(tǒng)的研發(fā)帶來了難得的歷史性機(jī)遇。 

對我國發(fā)展操作系統(tǒng)的若干認(rèn)識與思考

我國在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)原賽道上的跟隨追趕

由于起步晚、基礎(chǔ)差，我國操作系統(tǒng)發(fā)展長期處于跟隨狀態(tài)。在主機(jī)計算時代，我國操作系統(tǒng)發(fā)展的主要任務(wù)是面向國家戰(zhàn)略急需，填補(bǔ)系統(tǒng)軟件方面的空白，自力更生為國產(chǎn)計算機(jī)提供配套。從個人計算時代開始，國際上操作系統(tǒng)從專用化走向通用化，并開啟了商業(yè)化之路；市場領(lǐng)先的主流操作系統(tǒng)在全世界范圍形成了壟斷和主導(dǎo)之勢，也極大影響了我國的操作系統(tǒng)發(fā)展。改革開放后，我國操作系統(tǒng)的發(fā)展逐漸和國際主流接軌，跟隨學(xué)習(xí)國際主流商業(yè)和開源操作系統(tǒng)，走兼容創(chuàng)新之路：20?世紀(jì)?90?年代之前，主要跟隨、學(xué)習(xí)?Unix；進(jìn)入?21?世紀(jì)后，開始轉(zhuǎn)向基于開源?Linux?操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行深度定制和二次開發(fā)。在移動操作系統(tǒng)領(lǐng)域，國內(nèi)廠商基本是以?Android?開源項(xiàng)目（Android Open Source Project）為基礎(chǔ)進(jìn)行二次開發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)方面，國內(nèi)廠商研制了多個云操作系統(tǒng)，并在應(yīng)用規(guī)模和性能表現(xiàn)等方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

總體來說，在面向傳統(tǒng)計算平臺的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)原賽道上，我國仍處于跟隨、追趕狀態(tài)；由于不掌握操作系統(tǒng)生態(tài)的主導(dǎo)權(quán)，大規(guī)模發(fā)展面臨諸多困難。然而，出于國家安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展自主可控的需要，原賽道上以“國產(chǎn)替代”為目標(biāo)的競爭策略仍是必要的，需要繼續(xù)努力。同時，面向人機(jī)物融合、萬物互聯(lián)的新藍(lán)海，也需要積極開展在新型操作系統(tǒng)新賽道上的研發(fā)布局。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型為操作系統(tǒng)發(fā)展帶來新空間

當(dāng)前，我國正在大力推進(jìn)數(shù)字中國建設(shè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2021?年?10?月?18?日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局就推動我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展進(jìn)行的第?34?次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度之快、輻射范圍之廣、影響程度之深前所未有，正在成為重組全球要素資源、重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、改變?nèi)蚋偁幐窬值年P(guān)鍵力量；要充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，不斷做強(qiáng)做優(yōu)做大我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)。

推動各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這對人機(jī)物融合泛在計算提供了巨大的市場空間，對萬物互聯(lián)相關(guān)的新技術(shù)及數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施帶來迫切需求。數(shù)據(jù)顯示，2019?年我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)?35.8?萬億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的?36.2%，對?GDP?增長貢獻(xiàn)率為?67.7%；2020?年數(shù)字經(jīng)濟(jì)總體規(guī)模達(dá)?39.2?萬億元。2017?年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率、數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率分別達(dá)到?44.8%?和?39%；2020?年6?月全國制造企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率達(dá)?48.7%；2020年，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率提升至43.5%。數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為不可逆的發(fā)展趨勢，其重要表征正是面向萬物互聯(lián)的人機(jī)物融合泛在計算。

積極尋求在泛在操作系統(tǒng)新賽道的發(fā)展優(yōu)勢

泛在操作系統(tǒng)是人機(jī)物融合泛在計算生態(tài)的核心，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)性平臺，更是智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施的“基礎(chǔ)”。筆者以為，我們需要把握機(jī)遇，加快布局，積極尋求在泛在操作系統(tǒng)新賽道的發(fā)展優(yōu)勢。具體可從?3?個方面部署。

加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和人才培養(yǎng)。探究人機(jī)物融合泛在計算的建模理論和泛在操作系統(tǒng)的基本原理、機(jī)理及構(gòu)造方法學(xué)，探究和梳理對未來以數(shù)據(jù)、知識、智能為核心要素的新型操作系統(tǒng)技術(shù)體系，探討構(gòu)建相應(yīng)的編程模型、系統(tǒng)平臺、開發(fā)方法和支撐工具體系。結(jié)合基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)泛在操作系統(tǒng)生態(tài)相關(guān)的研發(fā)人才培養(yǎng)體系建設(shè)，做好教材和課程建設(shè)，打牢系統(tǒng)軟件人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)；發(fā)揮國家科研項(xiàng)目和評價體系的引導(dǎo)作用，鼓勵更多的高校、科研院所選題聚焦系統(tǒng)軟件；深化產(chǎn)學(xué)研合作，加快科研成果到企業(yè)產(chǎn)品的雙向互動。

基于開源構(gòu)建發(fā)展生態(tài)。軟件開源、硬件開放甚至數(shù)據(jù)開放已成為不可逆的趨勢。因此，需要從傳統(tǒng)的封閉開發(fā)模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚_源開發(fā)模式，通過開源社區(qū)聚集企業(yè)、高校和個人力量，協(xié)同推進(jìn)操作系統(tǒng)技術(shù)的迭代創(chuàng)新；需要廣泛匯聚芯片、終端、系統(tǒng)軟件、開發(fā)工具、行業(yè)軟件等從業(yè)者共同參與，形成智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)生態(tài)，通過全生態(tài)整合、全棧優(yōu)化、軟硬件協(xié)同為泛在操作系統(tǒng)發(fā)展提供健康環(huán)境。

發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢支撐生態(tài)發(fā)展。結(jié)合智能制造、智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、數(shù)字社會等國家戰(zhàn)略，深耕行業(yè)領(lǐng)域需求，發(fā)揮行業(yè)領(lǐng)域優(yōu)勢，發(fā)展面向行業(yè)、領(lǐng)域、場景的多個泛在操作系統(tǒng)生態(tài)，與相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域相互支撐、協(xié)同發(fā)展。

2021?年?9?月，國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部正式啟動“泛在操作系統(tǒng)及生態(tài)構(gòu)建研究”專項(xiàng)，瞄準(zhǔn)國家在操作系統(tǒng)及其生態(tài)上的重大戰(zhàn)略需求，探索面向泛在計算場景的操作系統(tǒng)新理論及其軟件定義新方法。2021?年?11?月，工業(yè)和信息化部發(fā)布了“‘十四五’軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”，對泛在操作系統(tǒng)發(fā)展做出部署，明確提出要“大力支持開展‘軟件定義’及泛在操作系統(tǒng)平臺相關(guān)理論和技術(shù)研究”。筆者團(tuán)隊在提出泛在操作系統(tǒng)研究方向后，即開展了對制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的研發(fā)實(shí)踐，依托浙江省北大信息技術(shù)高等研究院，研發(fā)了面向工業(yè)物聯(lián)場景的泛在操作系統(tǒng)“矽璓”（XiUOS），幫助促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域人機(jī)物的深度互聯(lián)和融合計算，并取得初步應(yīng)用效果。

由于國家的高度重視和產(chǎn)學(xué)研各界的共同努力，我國新時期操作系統(tǒng)發(fā)展的良好局面正在形成。相信通過開放合作、協(xié)同創(chuàng)新、尊重規(guī)律、尊重市場，在全球化的大背景下，追求創(chuàng)新發(fā)展和卓越引領(lǐng)，一定可以譜寫出我國操作系統(tǒng)發(fā)展的壯麗新篇章。

（作者：梅宏，高可信軟件技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京大學(xué)）、北京大數(shù)據(jù)先進(jìn)技術(shù)研究院；曹東剛，高可信軟件技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京大學(xué)）、浙江省北大信息技術(shù)高等研究院；謝濤，高可信軟件技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京大學(xué)）；《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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