怎樣的操作系統(tǒng)適合萬(wàn)物相連的時(shí)代

每到技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，總會(huì)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(guò)一代代符合當(dāng)時(shí)軟硬件需求的操作系統(tǒng)，可以說(shuō)操作系統(tǒng)的形態(tài)體現(xiàn)了歷史階段下對(duì)軟硬件服務(wù)的集中承載。從大型機(jī)時(shí)代IBM的系統(tǒng)，到PC互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的Windows、Mac以及Linuxs系統(tǒng)，再到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的Android、iOS及WP系統(tǒng)，每一個(gè)大時(shí)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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，往往會(huì)出現(xiàn)最符合當(dāng)下需求的操作系統(tǒng)，使得ICT技術(shù)的進(jìn)步可以影響到更廣泛的用戶群體和更廣泛的應(yīng)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(yǔ)言的普通人接觸個(gè)人電腦，計(jì)算機(jī)技術(shù)被鎖在科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)級(jí)別的應(yīng)用中。而在蘋(píng)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(mén)檻，促進(jìn)了個(gè)人電腦的普及。

而在移動(dòng)端，2007年前后的諾基亞、 三星、索愛(ài)等頭部公司的手機(jī)形態(tài)發(fā)展已經(jīng)到了一種無(wú)法進(jìn)步的狀態(tài)。蘋(píng)果并沒(méi)有發(fā)明智能機(jī)，但蘋(píng)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(jī)之后的發(fā)展形態(tài)。在蘋(píng)果iOS系統(tǒng)之后，谷歌以Android系統(tǒng)開(kāi)源的形式廣泛聯(lián)合硬件開(kāi)發(fā)商、軟件開(kāi)發(fā)商及電信運(yùn)營(yíng)商，搶占了除蘋(píng)果外的大部分智能機(jī)市場(chǎng)，成為全球范圍內(nèi)手機(jī)及平板等硬件背后搭載最多的操作系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，適應(yīng)了移動(dòng)設(shè)備的安卓及iOS系統(tǒng)極大的促進(jìn)了手機(jī)的進(jìn)化，對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)有很大的貢獻(xiàn)。而傳統(tǒng)PC時(shí)代的操作系統(tǒng)霸主微軟也于2010年推出了Windows Phone（簡(jiǎn)稱(chēng)WP）手機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行追趕，但由于在生態(tài)層面落后的太多，沒(méi)有硬件廠商支持和軟件生態(tài)薄弱，終究無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)安卓和iOS系統(tǒng)的追趕。

AI+云計(jì)算+5G帶來(lái)的萬(wàn)物互聯(lián)場(chǎng)景革命，會(huì)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，技術(shù)的每次提升都在加強(qiáng)人與人之間信息交流的效率和。而5G時(shí)代的到來(lái)，很可能將徹底改變?nèi)伺c終端設(shè)備之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)傳輸速率提升百倍，可接入的終端設(shè)備數(shù)量大大提升，以及更可靠的連接和低時(shí)延，將使得人類(lèi)進(jìn)入到萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代。因此我們認(rèn)為新技術(shù)需要下一代操作系統(tǒng)的出現(xiàn)。

同時(shí)，云計(jì)算、人工智能以及大數(shù)據(jù)等一批新技術(shù)的逐漸完善，正開(kāi)始改變?nèi)藱C(jī)交互模式和使用場(chǎng)景的擴(kuò)展。大數(shù)據(jù)使得海量數(shù)據(jù)得以沉淀，云計(jì)算使得海量數(shù)據(jù)的運(yùn)算可以不僅僅依靠終端設(shè)備的有限算力，人工智能則通過(guò)數(shù)據(jù)積累，賦予了機(jī)器接近于人類(lèi)的思考能力。

那么AI+云計(jì)算+5G對(duì)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(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，手機(jī)將會(huì)是最主要的交互入口，結(jié)合智能手表、耳機(jī)、眼鏡等可穿戴設(shè)備作為輔助入口，汽車(chē)、大屏、音箱、攝像頭及智能家居等都會(huì)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(diǎn)需要分布式軟總線及微內(nèi)核來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。

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

第三點(diǎn)，多終端互動(dòng)下，安全問(wèn)題比以前更突出，操作系統(tǒng)需要在底層確保受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)的安全性。目前行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的解決多終端安全問(wèn)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(jié)構(gòu)將操作系統(tǒng)劃分成小的、良好定義的模塊，只有其中一個(gè)模塊–微內(nèi)核運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)上，顯著降低被攻擊的可能。可信執(zhí)行環(huán)境則是開(kāi)辟出移動(dòng)設(shè)備主處理器上的安全區(qū)域，其通過(guò)提供一個(gè)隔離的執(zhí)行環(huán)境，運(yùn)用形式化數(shù)學(xué)方法，達(dá)到從源頭驗(yàn)證系統(tǒng)正確、無(wú)漏洞的目的。

最后，萬(wàn)物互聯(lián)的終端設(shè)備根本無(wú)法由有限的幾家廠商來(lái)提供軟硬件生態(tài)，開(kāi)發(fā)者及應(yīng)用生態(tài)的建立對(duì)操作系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。開(kāi)源是毋庸置疑的，封閉式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的商業(yè)模式在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代就被推翻。下一代操作系統(tǒng)一定會(huì)需要遠(yuǎn)超出移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的生態(tài)協(xié)同能力。開(kāi)源基金會(huì)、開(kāi)源社區(qū)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、領(lǐng)先的編譯器一個(gè)都不可少。

市場(chǎng)掃描，誰(shuí)最有可能在下一代操作系統(tǒng)中占據(jù)領(lǐng)先

操作系統(tǒng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)非常殘酷，從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，服務(wù)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(chǎng)份額，MacOS幾乎占據(jù)了剩余的20%；手機(jī)端Android占據(jù)76%的市場(chǎng)份額，iOS占據(jù)22%。無(wú)一例外的，各場(chǎng)景下的操作系統(tǒng)市場(chǎng)都呈現(xiàn)出第一名遙遙領(lǐng)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(lǐng)先者谷歌的反應(yīng)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(yù)期發(fā)布也僅剩下38天的時(shí)間。據(jù)此前透露出來(lái)的信息，谷歌Fuchsia面向大一統(tǒng)的全應(yīng)用領(lǐng)域，以Zircon 為微內(nèi)核，底層系統(tǒng)模塊化，具備原生進(jìn)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(dǎo)體、小米、清華紫光展訊、GlobalEdge Software這14家手機(jī)和智能終端相關(guān)產(chǎn)品廠商宣布加入到Fuchsia OS生態(tài)中。

另一個(gè)值得關(guān)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(chēng)，鴻蒙OS是第一款基于微內(nèi)核的全場(chǎng)景分布式OS，將會(huì)以開(kāi)源的形式部署在華為1+8+N的萬(wàn)物互聯(lián)戰(zhàn)略中。該項(xiàng)目從2012年開(kāi)始在上海交通大學(xué)規(guī)劃，并于2019年完成百萬(wàn)部搭載有自研“鴻蒙”操作系統(tǒng)的手機(jī)進(jìn)行了測(cè)試。另外，在2020年鴻蒙OS會(huì)實(shí)現(xiàn)全面開(kāi)源。

從鴻蒙目前發(fā)布的架構(gòu)圖來(lái)看，其內(nèi)核部分還是部分依賴(lài)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(kāi)發(fā)迭代中將逐漸用自己的華為微內(nèi)核替代掉冗余問(wèn)題嚴(yán)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(huì)上提及的微內(nèi)核擴(kuò)展計(jì)劃

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

蘋(píng)果作為PC和移動(dòng)時(shí)代市場(chǎng)的領(lǐng)先者，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(píng)果在智能家居領(lǐng)域也布局了HomeKit平臺(tái)。但HomeKit相對(duì)封閉的特征也導(dǎo)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(shè)備，而谷歌及亞馬遜的智能家居平臺(tái)則支持上萬(wàn)種設(shè)備連入。但截止目前， 并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于蘋(píng)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(chē)TVPAD智能手機(jī)等對(duì)CPU運(yùn)算要求較高的IoT設(shè)備，從YunOS發(fā)展而來(lái)。AliOS Things則以低功耗、低內(nèi)存的特點(diǎn)應(yīng)用于各類(lèi)小型IoT設(shè)備上，支持終端設(shè)備連接到 阿里云link上。目前AliOS的最主要發(fā)力點(diǎn)在車(chē)載智能系統(tǒng)上，希望占據(jù)智能汽車(chē)時(shí)代的入口。AliOS Things 3.0也于2019年9月在云棲大會(huì)上發(fā)布，具備全新開(kāi)發(fā)模式、在線裁剪工具、應(yīng)用與內(nèi)核分離、腳本語(yǔ)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(lǐng)域開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)TencentOS TIny，采用精簡(jiǎn)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(shí)也幫助物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備及業(yè)務(wù)快速接入騰訊云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。根據(jù)TencentOS TIny在Github上的信息，其優(yōu)勢(shì)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(biāo)準(zhǔn)適配層 提供自動(dòng)化移植工具，提升開(kāi)發(fā)效率）、安全架構(gòu)可靠上。

總結(jié)

萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代將至未至，我們明顯的感知到無(wú)論是消費(fèi)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(gè)時(shí)代的操作系統(tǒng)，這里面還有非常多面向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的操作系統(tǒng)在前文中沒(méi)能提及（比如百度研發(fā)的基于語(yǔ)音交互、知識(shí)圖譜的對(duì)話式AI操作系統(tǒng)DuerOS，以及眾多存在已久的開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)）。

在下一個(gè)時(shí)代真正到來(lái)之前，技術(shù)的發(fā)展往往會(huì)經(jīng)歷徘徊，必須得承認(rèn)下一代的操作系統(tǒng)的研發(fā)難度和生態(tài)建立過(guò)程都是充滿了挑戰(zhàn)和不確定性的。