當前,各類物聯網應用在生產生活中不斷落地,數以萬億計的物聯網設備接入網絡。人工智能、邊緣計算、區塊鏈等新技術加速與物聯網結合,應用熱點迭起。物聯網進入跨界融合和規模化發展的新階段。物聯網操作系統作為物聯網產業的基礎底座,深度影響著應用的廣度和深度,我國要加快推動物聯網操作系統深化發展,促進物聯網產業規模化增長和深度發展。
物聯網操作系統能夠有效提升產業應用研發能力
物聯網操作系統是面向物聯網技術架構和應用場景,通過網絡整合、調度物聯網終端設備,并管理場景中各類軟硬件資源的系統性平臺。物聯網操作系統向下支持設備驅動開發,做接口協議轉換;向上支持第三方應用開發,提供API數據接口;中間提供數據存儲、分發、指令調度、通信處理等。
物聯網操作系統能夠彈性適配各類硬件,屏蔽終端碎片化問題。從低端單片機到高端智能設備,物聯網下游硬件設備配置多種多樣、硬件差異大,傳統操作系統無法適應這種“廣譜”硬件環境。而物聯網操作系統具備通用架構設計,有很強的伸縮性和兼容性,能通過統一建模實現對不同底層硬件和功能部件的抽象,形成“通用模型”并提供統一編程接口。即使行業應用不同,在物聯網操作系統中也可采用相同軟件進行管理,能夠很好地解決終端碎片化問題。
物聯網操作系統能夠提供通用開發環境和工具,降低應用研發成本。物聯網操作系統內置許多通用開發工具,具備豐富完備的功能組件和應用開發環境,并提供API數據接口,支持第三方應用開發,這些系統級能力讓開發者通過軟件環境就可以實現對各類硬件和資源的管理調度,能夠大幅降低開發成本。同時,系統層面的應用設計與開發,使多種設備互通協作成為可能,組織更加復雜、智能、系統化的應用場景,如農業的數字化大棚、交通領域的車路協同系統、生活領域的全屋家居管理等。
物聯網操作系統能夠提升數據資源整合能力,推動提升要素利用率。物聯網操作系統能夠接入大量設備進行統一管理,并具備一致的數據存儲和數據訪問方式,這一方面能夠獲取海量信息,對數據進行體系化、綜合化處理,從而實現人機物的深度互通和融合;另一方面還為不同行業之間的數據共享提供可能,可打破行業壁壘,提供如數據挖掘、分析等“產品和服務之上”的應用。
應用落地和產業生態建設對物聯網操作系統的需求迫切
當前,隨著物聯網基礎能力的日趨成熟,各領域物聯網應用正加快探索和落地,同時也對各環節的物聯網技術提出了更多和更高的要求。其中操作系統作為連接軟硬件資源的核心中樞,各領域產業進步對其深化發展也提出了更多和更高的要求。
一是各領域需要能夠對海量設備進行建模的統一平臺。物聯網下游設備種類眾多、數量龐大,要實現高效協同的應用,就需要有能夠對海量設備進行建模的統一平臺。雖然在理論和技術層面,操作系統具備屏蔽終端差異化的能力,但具體實現仍面臨諸多技術難題和行業差異,目前尚沒有能夠以通用模式滿足大面積行業需求的物聯網操作系統。目前在通用層面,我國華為的鴻蒙OS始終面向萬物互聯進行擴張,但在細分領域仍需不斷適配具體行業標準和流程。而在一些簡單或快速開發領域,目前的AliOS、TencentOS Tiny等輕量化系統則更加便于應用。
二是應用研發需要更加通用的集成開發環境和工具。在桌面計算機和手機時代,基于Windows和安卓操作系統的集成開發環境,各領域開發了大量的應用,并構建了豐富的應用生態。例如安卓基于Linux內核,構建起完善的系統框架,為應用研發提供了通用且高效的開發環境。物聯網應用涉及的領域眾多、場景多樣,因此更需強大的操作系統提供便捷、高效的開發環境和工具。目前國外的Windows10 IOT、Android Things、谷歌Fuchsia OS等系統都已具備這樣的開放能力,而我國僅有華為的鴻蒙OS具備這樣的能力。
三是物聯網產業生態的完善,需要通過發展操作系統來推動。操作系統從誕生到形成規模效應,需與其關聯市場協同發展。例如,安卓與ARM架構互相協同,實現了對移動端設備的高度適配。Windows與英特爾x86架構相互適配、一同成長,實現了對桌面計算機市場壟斷。在物聯網領域,“操作系統﹢芯片架構”這一技術范式的本質理念同樣適用,但目前我國對此類成套技術的研發較少,由中科院孵化的中科物棲公司正在基于這一范式,推動“RISC-V芯片﹢物聯網操作系統”的應用模式落地。
進一步深化發展物聯網操作系統
為加快推動物聯網產業深化發展,打造適配產業需要的物聯網操作系統,筆者提出以下三方面建議。
一是加強技術標準建設。加快建立和推廣重點行業的技術標準,推動軟硬件體系協同進步與規模化發展。在消費電子、智能交通、智能家居、物流跟蹤等領域建立并推廣設備參數、通信協議、接口參數等方面的國家標準,以標準建設帶動操作系統與行業深度融合,逐步形成“以產業促標準,以標準促生態”的良性發展局面。
二是促進技術創新發展。鼓勵物聯網操作系統開源社區建設,針對目前主流的操作系統技術路線(嵌入式、裁剪式、輕量化、通用型),打造專項開源項目,推動開源技術資源的迭代與積累。完善物聯網操作系統技術協同創新體系,打造政、產、學、研、用和投資協同發展的體制機制,為技術創新發展匯聚更多資源、探索更多路徑。
三是推動產業生態發展。在市場端,要鼓勵物聯網操作系統向垂直行業應用縱深發展,鼓勵領軍企業帶頭,以操作系統為平臺整合資源,在重點行業探索和建立行業上下游合作模式,形成大中小企業融通發展格局。在政策端,由主管部門牽頭成立產業聯盟,促進產業鏈上下游協作、加強產業間協同,合作探索操作系統與硬件體系協同發展創新路徑。(作者:國家工業信息安全發展研究中心 郭利)