作者 | 凌敏
2022 年 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》（以下简称“报告”）。该报告首次在行业内提出了泛在操作系统的体系框架，并系统化梳理了多个类别泛在操作系统的典型实践案例。
泛在操作系统定义及系统框架
操作系统作为计算机系统中最关键的系统软件，其重要性不言而喻。从操作系统的发展来看，随着互联网向人类社会和物理世界的全方位延伸，以及云计算、大 数据、人工智能等新技术的兴起，各种新型应用模式和新的应用场景的出现，操作系统相关技术面临许多挑战和变革，操作系统概念开始泛化，以向下屏蔽管理异构资源、向上凝练沉淀应用共性为目标，催生了系列新型操作系统。
随着千亿规模的各类泛在物联终端和新型的泛在计算模式的出现，泛在操作系统 (Ubiquitous Operating System, UOS) 应运而生。
泛在操作系统体系框架图
2018 年，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“泛在操作系统 (Ubiquitous Operating System) ”的概念，来表示不限于 Windows/Linux 这样的传统操作系统的未来新型操作系统。
可以看到，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，未来网络化的泛在操作系统所管理的终端包括主机、PC 端、移动终端、物联终端，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。
报告认为，泛在操作系统的概念指的就是在人机物融合的泛在计算模式下支持泛在应用开发和运行的操作系统平台。
泛在操作系统是传统操作系统概念的进一步扩展与泛化，不再把操作系统的概念局限于像 Linux 和 Windows 这样的单机操作系统。因此，泛在操作系统的形式更加灵活、多样，更多的强调操作系统的“操作”和管理的功能本质，支持灵活多样的资源虚拟化机制与异构资源管理功能，侧重于新型应用模式下的应用开发与管理支撑。
另一方面，泛在操作系统也秉承泛在计算 (Ubiqul-tous Computing) 的基本思想，提倡多样化的操作系统实现机制与形态，为操作系统相关技术的研究提供了一条新的思路。
泛在操作系统的分类
泛在操作系统的分类
从使用环境角度看，泛在操作系统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，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；应用场景类操作系统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。
不同泛在操作系统之间存在一定的交互与协同关系，例如在云计算的环境下，服务器操作系统既可以作为单独云服务器的中枢，又可以作为基于服务器集群的云操作系统的重要组成部分；在智慧城市或智慧交通场景中，移动终端操作系统、嵌入式及物联网操作系统可作为不同数据采集终端的核心系统软件，与智慧城市操作系统或智慧交通操作系统等应用场景类操作系统进行交互和协同，共同支撑智慧化应用的构建和运行。
此外，从操作系统网络化发展的角度，泛在操作系统也可被“广义”地用于指代基于单机操作系统 (节点操作系统)、面向网络环境与场景的网络层操作系统，或者是“节点操作系统 + 网络操作系统”的组合形式。这与上述应用视角的泛在操作系统分类呈现正交关系。无论从哪个维度划分，面对人机物融合泛在计算新蓝海，泛在操作系统已进入蓬勃发展期。
由于泛在计算场景的领域行业特定性、泛在计算资源的广谱多样性和极端特异性，泛在操作系统的领域性和专用性将会比较突出，不会有“大一统”的通用、普适的泛在操作系统，有必要面向不同的应用模式和场景，“case by case ” 地构建面向不同领域不同需求的泛在操作系统。
泛在操作系统的国内外主要产品
基础平台类
主要包括桌面操作系统、移动智能终端操作系统、服务器操作系统、嵌入式及物联网操作系统、云操作系统。
- 桌面操作系统包括：DOS 操作系统、Unix 和类 Unix 操作系统，Windows 操作系统。
- 移动智能终端操作系统：Symbian OS、Android OS、Windows Phone、iOS、鸿蒙 OS。
- 服务器操作系统：腾讯云服务器操作系统 TencentOS Server 等。
- 嵌入式及物联网操作系统：TencentOS Tiny，TencentOS Edge，FreeRTOS，HarmonyOS，AliOS Things，RT-Thread 等，北京大学也研发了工业物联网操作系统矽璓 XiUOS。
- 云操作系统：OpenSack 云操作系统、微软的 Windows Azure、HP 的 Cloud OS、腾讯遨驰 Orca、阿里飞天云 OS、京东云混合多云操作系统云舰、浪潮云海 OS、国云 OS 等。
应用场景类
主要包括智慧城市操作系统、智慧交通操作系统、智慧建筑操作系统、工业互联网操作系统等。
- 智慧城市操作系统：Tencent WeCityOS 未来城市开放操作系统、京东智能城市操作系统、日本 Society 5.0 CityOS。
- 智慧交通操作系统：腾讯 OneOS、阿里智慧交通操作 系统 TBOS、华为应用与数据集成平台 ROMAConnect。
- 智慧建筑操作系统：腾讯微瓴、氦氪科技智能建筑操作系统 —IBOS、智领云 BDOS、蓝卓 supOS 工业操作系统。
- 工业操作系统：树根互联的根云平台、航天云网 INDICS-OS、蓝卓 supOS。
泛在操作系统实践案例
虽然泛在操作系统的概念是在 2018 年才正式由梅宏院士提出，但是与泛在操作系统相关的研究工作已经有多年的发展历史。
例如，国际上有微软公司曾经提出家庭操作系统 HomeOS 的概念，斯坦福大学最早研发的 Robot Operating System（ROS）是一个面向机器人编程的操作系统，英国公司 Living Plan IT 最早提出一种“智慧城市”操作系统 Urban OS，谷歌发布的物联网操作系统 Google Brillo。
而在国内，北京大学发布了开源的矽璓工业物联操作系统 XiUOS；腾讯也较早地启动操作系统研发与运营支持，面向云数据中心、物联网、边缘设备的 TencentOS 系列操作系统多年来持续迭代和深化开源，面向分布式云打造了遨驰 OS；海尔则在积极研发智能家居操作系统 UHome OS。
腾讯副总裁、腾讯智慧交通与出行总裁钟翔平在发布会上表示，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，是重要的技术创新领域。他认为，产业互联网的发展，为泛在操作系统的应用提供了广阔的实践场景，成为其不断进化的舞台。
“一方面，泛在操作系统以技术驱动了各行各业的数字化转型，打通众多的软硬件系统，支撑数据流通和应用生态的生长；另一方面，产业互联网的发展也为泛在操作系统的应用实践催生了众多的新的场景。”
比如，伴随着 5G、NB-IoT 等广域物联网技术的成熟，物联网市场呈现井喷式发展，数据显示，到 2025 年，全球物联网设备连接数将达到 251 亿个。这样的蓝海市场给泛在物联网操作系统提供巨大的落地空间。
微瓴操作系统架构
在具体的实践与应用方面，腾讯的全球总部所在地深圳滨海大厦就搭载了腾讯微瓴——一个深度适配智慧建筑场景的物联网类操作系统。微瓴利用了物联网、AI、数字孪生等新技术，为建筑打造了开放性的数字底座，将原本生硬的建筑“改造”成不断生长变化的科技载体。
而在交通领域，需要面临各式各样复杂的数据打通、数据分析、数据服务等难点。基于这种需求，腾讯在 2021 年 11 月发布了智慧交通操作系统交通 OS，力求为海、陆、空、铁等智慧交通建设提供中枢支撑。
腾讯交通OS系统框架
交通 OS 兼备工业级稳定性与互联网敏捷性，将作为企业数字化转型的基座，联结适配的交通云底座及一系列面向交通场景的数字化助手产品，建立可升级、可扩展的应用体系。
在智慧城市领域，腾讯在 2021 年发布了未来城市开放操作系统 WeCityOS，实现了城市算力、存力、网力、数据资源的统筹、集约利用，支撑了城市产业、服务、治理领域各类数字化应用场景的构建和运行。
腾讯研究院总顾问杨健表示，数实融合处在一个系统化和多方位融合的关键阶段，人和设备、设备和设备、包括设备和服务之间的连接生态都需要泛在操作系统的核心的支撑。
可以说，今天对泛在操作系统的研究与实践正进入一个加速阶段。
不过，行业专家也表示，泛在操作系统的产业发展还需要“产学研用”加强合作，重视开源社区、标准研制等工作，力争形成更大的生态聚合效应，促进更多相关领域的技术创新和产业进步。
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