怎樣的操作系統(tǒng)適合萬物相連的時代

每到技術發(fā)展的關鍵節(jié)點，總會出現(xiàn)相配套的操作系統(tǒng)

回顧歷史，ICT行業(yè)的發(fā)展歷程中出現(xiàn)過一代代符合當時軟硬件需求的操作系統(tǒng)，可以說操作系統(tǒng)的形態(tài)體現(xiàn)了歷史階段下對軟硬件服務的集中承載。從大型機時代IBM的系統(tǒng)，到PC互聯(lián)網(wǎng)時代的Windows、Mac以及Linuxs系統(tǒng)，再到移動互聯(lián)網(wǎng)時代的Android、iOS及WP系統(tǒng)，每一個大時代中往往只有少數(shù)的操作系統(tǒng)可以脫穎而出形成不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)。

我們發(fā)現(xiàn)，在歷史發(fā)展的關鍵節(jié)點上，往往會出現(xiàn)最符合當下需求的操作系統(tǒng)，使得ICT技術的進步可以影響到更廣泛的用戶群體和更廣泛的應用空間。

在1984年前，基于命令行終端的操作系統(tǒng)限制了不懂編程語言的普通人接觸個人電腦，計算機技術被鎖在科研機構和企業(yè)級別的應用中。而在蘋果（Mac OS 1.0）和微軟（Windows1.0）分別推出可視化圖形操作的操作系統(tǒng)后，圖形化界面極大的降低了普通人使用電腦的門檻，促進了個人電腦的普及。

而在移動端，2007年前后的諾基亞、 三星、索愛等頭部公司的手機形態(tài)發(fā)展已經(jīng)到了一種無法進步的狀態(tài)。蘋果并沒有發(fā)明智能機，但蘋果首創(chuàng)的iOS操作系統(tǒng)和電容屏交互真正定義了智能機之后的發(fā)展形態(tài)。在蘋果iOS系統(tǒng)之后，谷歌以Android系統(tǒng)開源的形式廣泛聯(lián)合硬件開發(fā)商、軟件開發(fā)商及電信運營商，搶占了除蘋果外的大部分智能機市場，成為全球范圍內(nèi)手機及平板等硬件背后搭載最多的操作系統(tǒng)。可以說，適應了移動設備的安卓及iOS系統(tǒng)極大的促進了手機的進化，對移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來有很大的貢獻。而傳統(tǒng)PC時代的操作系統(tǒng)霸主微軟也于2010年推出了Windows Phone（簡稱WP）手機操作系統(tǒng)進行追趕，但由于在生態(tài)層面落后的太多，沒有硬件廠商支持和軟件生態(tài)薄弱，終究無法實現(xiàn)對安卓和iOS系統(tǒng)的追趕。

AI+云計算+5G帶來的萬物互聯(lián)場景革命，會需要什么樣的操作系統(tǒng)？

從本地電腦到PC互聯(lián)網(wǎng)，再到移動互聯(lián)網(wǎng)時代，技術的每次提升都在加強人與人之間信息交流的效率和。而5G時代的到來，很可能將徹底改變?nèi)伺c終端設備之間的關系。數(shù)據(jù)傳輸速率提升百倍，可接入的終端設備數(shù)量大大提升，以及更可靠的連接和低時延，將使得人類進入到萬物互聯(lián)時代。因此我們認為新技術需要下一代操作系統(tǒng)的出現(xiàn)。

同時，云計算、人工智能以及大數(shù)據(jù)等一批新技術的逐漸完善，正開始改變?nèi)藱C交互模式和使用場景的擴展。大數(shù)據(jù)使得海量數(shù)據(jù)得以沉淀，云計算使得海量數(shù)據(jù)的運算可以不僅僅依靠終端設備的有限算力，人工智能則通過數(shù)據(jù)積累，賦予了機器接近于人類的思考能力。

那么AI+云計算+5G對下一代操作系統(tǒng)提出了哪些方面的需求？

首先，這種操作系統(tǒng)要有多終端部署的彈性能力。萬物互聯(lián)時代，手機將會是最主要的交互入口，結合智能手表、耳機、眼鏡等可穿戴設備作為輔助入口，汽車、大屏、音箱、攝像頭及智能家居等都會不同程度的受到操作系統(tǒng)的覆蓋，這就需要操作系統(tǒng)具備跨終端的部署能力。這一點需要分布式軟總線及微內(nèi)核來予以實現(xiàn)。

其次，物聯(lián)網(wǎng)使用場景下提高了操作系統(tǒng)在時延及多任務處理方面的要求。在某些對交互質(zhì)量要求較高的使用場景下（比如AR/VR），硬實時，低時延是必需達到的條件。

第三點，多終端互動下，安全問題比以前更突出，操作系統(tǒng)需要在底層確保受到網(wǎng)絡攻擊時的安全性。目前行業(yè)內(nèi)認可的解決多終端安全問題的方式是微內(nèi)核+可信執(zhí)行環(huán)境（TEE，Trusted Execution Environment）。微內(nèi)核結構將操作系統(tǒng)劃分成小的、良好定義的模塊，只有其中一個模塊–微內(nèi)核運行在內(nèi)核態(tài)上，顯著降低被攻擊的可能?？尚艌?zhí)行環(huán)境則是開辟出移動設備主處理器上的安全區(qū)域，其通過提供一個隔離的執(zhí)行環(huán)境，運用形式化數(shù)學方法，達到從源頭驗證系統(tǒng)正確、無漏洞的目的。

最后，萬物互聯(lián)的終端設備根本無法由有限的幾家廠商來提供軟硬件生態(tài)，開發(fā)者及應用生態(tài)的建立對操作系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。開源是毋庸置疑的，封閉式系統(tǒng)開發(fā)的商業(yè)模式在移動互聯(lián)時代就被推翻。下一代操作系統(tǒng)一定會需要遠超出移動互聯(lián)時代的生態(tài)協(xié)同能力。開源基金會、開源社區(qū)、技術標準、領先的編譯器一個都不可少。

市場掃描，誰最有可能在下一代操作系統(tǒng)中占據(jù)領先

操作系統(tǒng)市場的競爭非常殘酷，從歷史數(shù)據(jù)來看，服務器端操作系統(tǒng)Linux占據(jù)大壁江山，微軟Windows Server位居第二；PC端Windows占據(jù)80%的市場份額，MacOS幾乎占據(jù)了剩余的20%；手機端Android占據(jù)76%的市場份額，iOS占據(jù)22%。無一例外的，各場景下的操作系統(tǒng)市場都呈現(xiàn)出第一名遙遙領先的形態(tài)。

根據(jù)Fuchsia中文社區(qū)信息，截止3月31日距離其發(fā)布還有38天

下一代操作系統(tǒng)首先還是得看目前領先者谷歌的反應和布局。谷歌目前正致力于提供將安卓和ChromeOS合二為一的系統(tǒng)——Fuchsia OS。而距離Fuchsia OS 的預期發(fā)布也僅剩下38天的時間。據(jù)此前透露出來的信息，谷歌Fuchsia面向大一統(tǒng)的全應用領域，以Zircon 為微內(nèi)核，底層系統(tǒng)模塊化，具備原生進程沙箱，Vulkan 圖形接口，3D 桌面渲染 Scenic。截止目前，已經(jīng)有索尼、三星、華為、OPPO、Vivo、夏普、ARM、高通、聯(lián)發(fā)科、Imagination Technologies、意法半導體、小米、清華紫光展訊、GlobalEdge Software這14家手機和智能終端相關產(chǎn)品廠商宣布加入到Fuchsia OS生態(tài)中。

另一個值得關注的操作系統(tǒng)是華為于2019年8月推出的鴻蒙OS（HarmonyOS）。據(jù)華為官方稱，鴻蒙OS是第一款基于微內(nèi)核的全場景分布式OS，將會以開源的形式部署在華為1+8+N的萬物互聯(lián)戰(zhàn)略中。該項目從2012年開始在上海交通大學規(guī)劃，并于2019年完成百萬部搭載有自研“鴻蒙”操作系統(tǒng)的手機進行了測試。另外，在2020年鴻蒙OS會實現(xiàn)全面開源。

從鴻蒙目前發(fā)布的架構圖來看，其內(nèi)核部分還是部分依賴于Linux內(nèi)核和此前華為推出輕量版物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)LiteOS，但其也表示在之后的開發(fā)迭代中將逐漸用自己的華為微內(nèi)核替代掉冗余問題嚴重的Linux內(nèi)核，以及融合現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)LiteOS。

鴻蒙OS發(fā)布會上提及的微內(nèi)核擴展計劃

在配合操作系統(tǒng)的生態(tài)建設上，華為的工具主要集中在華為HiAI核心驅(qū)動、華為Hilink智能家居平臺以及華為快服務智慧平臺Ability Gallery上。華為作為國內(nèi)對“云-管-端”全面覆蓋戰(zhàn)略執(zhí)行意志最堅強的公司，全面融合的操作系統(tǒng)將會是其服務輸出的必須載體。但究竟能發(fā)展的如何還有待時間。

蘋果作為PC和移動時代市場的領先者，在物聯(lián)網(wǎng)時代也有新的操作系統(tǒng)出現(xiàn)，比如基于iOS系統(tǒng)適配智能手表的watchOS，適配平板的iPadOS，以及即將于2020年發(fā)布的SiriOS。此外，蘋果在智能家居領域也布局了HomeKit平臺。但HomeKit相對封閉的特征也導致了在兼容數(shù)量上落后于谷歌及亞馬遜，截止2019年10月，HomeKit可接入450余種設備，而谷歌及亞馬遜的智能家居平臺則支持上萬種設備連入。但截止目前， 并沒有發(fā)現(xiàn)關于蘋果有基于物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一操作系統(tǒng)信息。

互聯(lián)網(wǎng)公司阿里巴巴也有一款面向多終端的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)AliOS。其中AliOS主要面向于汽車\TV\PAD\智能手機等對CPU運算要求較高的IoT設備，從YunOS發(fā)展而來。AliOS Things則以低功耗、低內(nèi)存的特點應用于各類小型IoT設備上，支持終端設備連接到 阿里云link上。目前AliOS的最主要發(fā)力點在車載智能系統(tǒng)上，希望占據(jù)智能汽車時代的入口。AliOS Things 3.0也于2019年9月在云棲大會上發(fā)布，具備全新開發(fā)模式、在線裁剪工具、應用與內(nèi)核分離、腳本語言支持、本地AI框架等特性。

另一家互聯(lián)網(wǎng)巨頭，騰訊也在2019年推出了其面向物聯(lián)網(wǎng)領域開發(fā)的實時操作系統(tǒng)TencentOS Tiny，采用精簡的 RTOS 內(nèi)核，內(nèi)核組件可裁剪可配置，可快速移植到多種主流 MCU上，同時也幫助物聯(lián)網(wǎng)終端設備及業(yè)務快速接入騰訊云物聯(lián)網(wǎng)平臺。根據(jù)TencentOS Tiny在Github上的信息，其優(yōu)勢體現(xiàn)在小體積（RAM 0.6KB，ROM 1.8KB）、低功耗（休眠最低功耗低至2 uA）、集成主流IoT協(xié)議棧 多種通信模組SAL層適配框架、可移植性高（內(nèi)核及IoT組件高度解耦，提供標準適配層 提供自動化移植工具，提升開發(fā)效率）、安全架構可靠上。

總結

萬物互聯(lián)時代將至未至，我們明顯的感知到無論是消費電子巨頭、通信巨頭還是互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在加速布局下一個時代的操作系統(tǒng)，這里面還有非常多面向物聯(lián)網(wǎng)時代的操作系統(tǒng)在前文中沒能提及（比如百度研發(fā)的基于語音交互、知識圖譜的對話式AI操作系統(tǒng)DuerOS，以及眾多存在已久的開源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)）。

在下一個時代真正到來之前，技術的發(fā)展往往會經(jīng)歷徘徊，必須得承認下一代的操作系統(tǒng)的研發(fā)難度和生態(tài)建立過程都是充滿了挑戰(zhàn)和不確定性的。

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