近几年来，智能操作系统非常火爆，不亚于芯片。其实在每个时代，它都会被放到风口浪尖上。每个人无时无刻不在用操作系统，尤其是作为一名开发者。有的人用 Windows，有的人用 Linux，还有些人用 Mac OS。每个时代的操作系统不一样，从 Unix 到今天智能手机的操作系统。

我们当前所处的智能时代，操作系统的升维面临哪些挑战？操作系统后续如何演化？下面我分享一下我的观点和建议。（本文整理自中科创达战略产品部首席架构师刘寿永在DIVE全球基础软件创新大会2022的演讲分享）。

以下为刘寿永演讲的精华内容，经编辑。

首先我会介绍下中科创达。然后回顾一下操作系统的历史，读史可以明智，知古鉴今，我们可以通过历史发展的车轮看到操作系统的演化，从而预判它未来的发展趋势。第三部分主要分享下操作系统面临什么样的挑战，在每一个时代，引爆操作系统发展的点往往不一样。第四部分，从更高的维度，看看操作系统未来的发展是什么样子。创新和历史是我所谓的阴阳之道，是正反两面。因为做创新时往往会背负历史包袱，我们应该怎么去看待操作系统的创新和历史，最后会总结一下我的观点，并展望下操作系统未来的趋势。

创达简介

中科创达是智能系统技术供应商，成立于 2008 年，在 2015 年上市，现在大约有一万多名员工，其中 90%是软件开发工程师，服务于全球一千多个客户，分布在全球大约三十个城市。

创达的核心业务主要有四块。第一块是传统的智能手机和其他智能终端；第二块是智能物联网；第三块是智能汽车；第四块是智能行业，现在无论是物联网，还是汽车，人工智能都是必不缺少的模块。

创达的技术范围覆盖了所有的类型终端，比如说摄像头、安全、人工智能，还有近几年来比较火爆的边缘。边缘端的微服务、混合云、容器编排、以及云端和云端链接、设备管理等等，创达的技术范围都能覆盖到。创达已经建立了全套的产业链上下游合作服务伙伴，包括 ODM、芯片厂、云厂商、操作系统厂商等等。

操作系统历史回顾

从 70 年代的 Unix 小型机，到 80、90 年代的个人电脑，到 2010 年开始的智能手机，再到从 2020 年开始到现在的物联网，每个发展时期，都有不同的操作系统作为主导，都有其成功因素和核心系统。

比如说 Unix 系统，它的主要核心技术在于分时共享、C 语言的编程接口。其主要成功因素则在于通用计算，一切皆文件。到今天为止，大部分的类 Unix 操作系统的核心概念还是文件。

到了 80 年代，个人 PC 出来以后，操作系统以 MacOS 和 Windows 为典型代表，主要强调图形界面交互。另外，它们有了自己的应用软件，尤其是办公软件。

到了 90 年代，随着因特网的发展，Linux 横空出世。Linux 是因为因特网诞生的，它的一个著名发行版是 Red Hat，提供了优秀的操作系统和服务。它的主要成功因素是移动互联网和开源运动。现在整个 Linux 世界里，几乎所有的软件都是开源软件，它们推动了 Linux 整个生态和基础软件的发展。

到了 2010 年，智能手机出现，典型的操作系统代表就是 iOS 和安卓。它们更强调交互，不是键盘式的交互，而是多点触摸，触摸屏式的交互。另外它们第一次有了“应用商店”概念。所以它们最主要的成功因素是移动互联网的发展和更好的用户体验。

到了今天，物联网的发展更强调自然交互，已经超越了触摸，也不仅仅是视觉、手势、语音，而是各方面的交互。这主要取决于人工智能的发展，还有开放协作的模式，能够把物联网系统打造得更流畅、更人性化，交互体验更好。

操作系统面临的挑战

在每个时代，每个操作系统都有自己的挑战，就像《易经》里讲的“物极必反，否极泰来”。当一个时代发展到某个程度时，某一类操作系统变得不再适应时代的发展，它要么自我突破，要么被另外一个系统取代。

在不同的时代，系统都需要做哪些突破？

二零零几年时，出现了 MID（Mobile Internet Device）。以前的手机屏幕很小，这时出现了大的交互式屏幕，图形系统就显得尤为重要，大家都致力于如何把图形的性能提高，交互性做好。

到了智能手机时代，又面临另外一种挑战。智能手机的发展越来越复杂，硬件设计越来越复杂，功能系统越来越复杂。硬件的复杂使得整个系统的模块越来越复杂。现在整个安卓系统的代码，可能就有上亿甚至十亿的代码行数，已经远远超过了以前的系统。另外还有了“应用”生态。很早以前，应用和系统是绑定的，没有人要单独去装一个应用。随着智能手机的到来，产生了各种各样的应用。比如大家经常刷的抖音、社交经常用的微信、还有一些轻音乐软件，甚至还有一些行业上的 APP 等等应用。为什么现在应用占据了生态？因为脱离了这些应用，手机可能就只是一个打电话的工具了

而到了现在我们所处的智能时代、物联网的时代，操作系统的发展又面临着一些新的挑战。

第一，整个物联网时代，设备形态越来越多样化。大家可以观察一下自己的家里和外面，像无人机、扫地机、监控摄像头，还有语音交互设备和 Box 等等，它们的形态不一样。形态不一样，产业链上下游的路径会变得越来越长，会有不同的硬件供应商、AI 算法供应商、系统集成商、云厂商等等，它们交织在一起，形成了一个庞大的产业链上下游。

第二，不同的设备上运行着不同的操作系统。如何打通这些多样化的操作系统？这是现在面临的挑战。不是说所有设备上必须装统一的操作系统，但所有的设备互联互通，是智能物联网时代应该解决的问题。

从更高维度看智能系统

软件×硬件=人体

现代的操作系统已经不单纯是软件问题，而是包含了软件和硬件两个部分。底层的硬件，从设计到产品，再到上面运行的软件，软件又包含了一些可拆卸的模块，典型的比如 UI 模块、多媒体模块、互联模块、设备管理模块、安全模块、AI 模块。每个模块功能各有不同，这些模块是可以拆卸的组合，根据不同的设备形态和应用场景，把这些模块做一个排列组合，就能形成一套系统，来适配物联网设备。

所以我们把软件和硬件的结合，称为一个统一的智能系统，就相当于人体一样，由肌肉、骨骼、血液，组合在一起，形成了整个人体。所以不能单纯从软件角度去看智能系统，而应该把硬件也囊括在内，通过软件硬件统一看待整个系统的发展。

计算×感知=智慧

再从另一个维度看一下，如果人有了骨骼、肌肉，还缺什么？缺大脑和感知。人能和自然界交互，主要就靠这两样。感知，用佛教的说法叫“眼耳鼻舌身意”，能够感觉到、看到、触摸到、听到，才会对外部世界有感知。有了感知以后，更重要的是大脑要进行处理，也就是计算。

2001 年时，云计算刚开始发展起来，是中央控制的计算模式。现在，随着硬件和边缘感知的发展，计算和感知融合到了一起，不仅仅发生云端，也可能发生在边端，甚至可能发生在设备端。

这产生了几个特点：

第一，超低功耗。可能随便一个超低功耗的设备就可以具有感知和计算能力。

第二，维护变易。之前的电话线、网线都是有线连接，未来可能是无线连接，随时更换，系统更容易升级。

第三，隐私安全。一些隐私安全的问题，可以直接在设备端做 AI 分析，比如人脸识别、物体跟踪，不用传输到云端。路径越短越安全，因为限制到一个局域网的范围之内，不会脱离到广域网，就不容易被黑客攻击。

第四，集成智能。一些内置的 AI 等丰富的算法可以供设备端使用。

第五，丰富连接。尤其是 WiFi、BT、ZigBee 等无线连接，都可以无缝连接。未来，计算与感知的应用领域也会非常广泛，比如像智能零售、智能楼宇、智慧家庭、安全监控、入侵检测等。

人×物=社交

除了计算与感知之外，未来的社交范围也扩大了。

现在我们是人与人之间的社交，以后是物与物之间的社交。比如说边缘端和近端的交互、边缘端和云端的交互。

另外，人与物之间也产生了交互。未来，人的交互对象可能未必是一个人，可能是一个物。物与物之间也可以做一些交流，这样，可以建立人与物之间的互动场景。

通过软件，可以定义一些场景模型。就像现在比较火爆的元宇宙一样，人也进入了一个虚拟环境，物也进入一个虚拟环境，虚拟与现实结合，形成很大的社交群体——人、物的社交群体。

技术×行业=数字化

行业的技术落后于互联网发展，也落后于行业本身的发展。如果把一些新技术应用在行业上，帮助行业做数字化改造，形成一套广泛应用的行业系统，这时操作系统就有了新的定义。比如导入一个 AI，建立一个视觉融合平台，再在产线上配套一些摄像头，内部有一些预处理模块、AI 算法、账户绑定，可以做缺陷检测、物体识别、尺寸测量这样的系统，然后部署到工业场景，这对工业场景的数字化改造有非常大的帮助。

所以说不能简单地看待操作系统，像传统意义上的那种操作系统：有一个内核、几个中间件，能跑在 X86、ARM 或者 RISC-V 上，并不是那么简单。可能更多要从场景驱动，通过场景来定义不同行业的操作系统。

端×云=边

现在，边缘计算发展非常迅速，应用场景也越来越多。边缘计算未来会形成自己独特的领域，现在好多云计算的场景、技术，可能会下沉到边缘。因为随着处理器的速度、AI 的运算能力在边缘侧不断增长，无论是技术还是平台，都可以移到边缘上。

边缘端会发展为由许多边缘设备组合到形成的边缘集群网络，然后在边缘网络上运行一些边缘的组件，比如设备的编排、算力网络的编排、容器化、以及边缘协同、边缘链接等。

另外，边侧会内置一些算法。因为有些情况下，需要做实时交互，如果能在边侧处理，就尽量在边侧处理，不需要到云侧绕一圈。

还有一些操作系统的核心模块，比如作为一个开发者，需要去做低代码开发、H5 编程，或者需要连接物联网设备，在边的场景，这些都可以轻而易举触摸到。

还有一些边缘模块，像安全模块，比如设备认证、区块链加密的，可以放在边缘上，让边缘变得更加安全。

另外可能还有些特殊的模块融入到边缘，比如图形处理模块，还有一些机器人的模块，也可以放在边缘，作为一个机器人的控制中心。

创新和历史包袱的碰撞

从应用场景创新来看，到目前为止，操作系统的发展还是比较快的。但这产生了另外一个问题：创新和历史的碰撞。就像《易经》里说的“一阴一阳之谓道”。因为创新就意味着要破除旧的东西，是不是旧东西就没有用，就应该抛弃它？我分享一下我的观点。

内核的纠结——“大脑”：安全还是效率？

关于内核，提到 Linux 时，我们讲的更多是 Linux 内核（Linux 内核是一个宏内核的结构，历史上就有微内核和宏内核之争）。没有内核就没有顶层的应用，世界上能提供安全内核的没有几个厂家，尤其是在消费市场上。

内核意味着安全可靠和效率。效率往往和安全可靠是一种平衡关系。无论是宏内核还是微内核，在什么样的场合就应该用什么样的内核。关键还是要发展自主内核，这条路我们还是要坚持走下去，因为它是操作系统的根基。

中间件的缺失 ——“器官”：新生还是移植？

除了内核之外，还有中间件。

为什么中间件如此关键？安卓系统之所以被称为操作系统，正是因为它在 Linux 内核上叠加了一层中间件，这就是它区别于 Linux 的最大不同。比如它的硬件抽象层和 Linux 不一样，整个中间件，整个框架层，比如 SurfaceFlinger、AudioFlinger，和以前的 Linux 的 PulseAudio、Gstreamer，还有 S11 系统，都是完全不一样的模式，所以安卓被称为操作系统。它的顶层支撑的应用也有单独的 API，包括应用商店。所以中间件的创新，对整个操作系统是非常关键的创新。

今天讲操作系统，我们更多是缺失中间件，这意味着更多的是缺失基础软件的创新。如果缺失了中间件，我们就回到了原始的编程状态，比如要用 API 去调 POSIX 的接口；如果要画一个图，还要去操作 Frame Buffer。

为什么说中间件需要创新？从开源的历史上讲，软件设计思想都集中在开源模式里，都集中在以前的软件设计的模式里。如果跳出以前的软件设计模式去看现在的应用场景，看现在的系统的设计模式，可能是不一样的。

应用要扎根

说到中间件，不得不说应用，因为所有的中间件都是用来支撑应用发展的。很多人从应用讲生态，如果没有应用，操作系统是没有用的。所以应用非常关键，它也是一个操作系统生态能够野蛮生长、顺利成长的一个关键因素。

但不是说有了应用，就可以抛弃中间件和底层内核。因为它们是基础，所有的应用都是建立在基础之上的，就像建立在沙滩上的城堡一样，如果根基不稳，大水一来，整个城堡都会垮掉。应用很重要，应用很关键，的确应用也是生态的一部分，但是永远不要忘了，还有基础。

人才不足

目前，我国基础软件领域尤其是操作系统这块的人才不足。智能系统的发展要素里，硬件或云的发展，IOT 设备的种类，AI.....这些都不是关键。

创新的人才才是真正的关键。从计算机的教育系统开始，如何去培养这种创新性人才？如何给予这些创新性的人才一些精神和物质上的资助，这些很关键，这样才能让这些创新性人才不停发展。

基础软件的商业模式还是比较难的，所以培养人才比较关键，从学校开始，包括社会上的支持，共同打造整个人才发展的路径。

开源是机会

开源对操作系统发展来说，是很大的机会。如果了解了操作系统和开源的历史——尤其是理查德·斯托曼发起的开源运动，它标志着整个 Linux 生态野蛮生长，就知道开源对操作系统来讲，是一个绝妙的机会。因为它带来了几点好处：

首先，开源这种合作模式是一个全球异地化的合作模式。

另外，它需要企业之间的合作、协同，而不是单一的企业搞一个小作坊就能生产出一套软件来，因为现在软件越来越庞大，系统越来越复杂。

除了企业之间的合作，它也是人与人之间的一种合作模式。这有利于更好地发展软件的可交互性和稳固性。

还有一点就是开源的商业模式，我希望未来开源软件有比较好的商业模式，这样才能支撑开源软件的发展。比如说单个项目的开源版本、商业版本、收费服务、订阅服务，需要我们去尊重开源软件、基础软件开发者的劳动成果。另外还有用开源项目做成产品化的。这些就是开源的商业模式。

还有开源软件的生态环境，这也是为什么开源能够发展得如此大的一个重要原因。比如像现在的开源芯片 RISC-V，在短短的几年之内发展势头非常迅猛。

Linux 操作系统已经有 30 多年的历史了，现在依然占据着很重要的位置。另外中间件，比如像 K8s、AJX 这种边缘中间件、编排管理中间件、甚至一些调度中间件，它们形成了操作系统中间件的一层很稳固的生态。从生态环境来看，无论从底层到上层，从硬件到软件，它们是很好的环境，有利于整个生态的发展。

另外，对每个工程师来讲，开源是一个可以自我成就的过程。从组织上讲是全球的协作分工，大家能学到很多东西；从技术上讲，很多开源项目都来源于大企业，你可以和顶尖人才去交流。

最后就是人才方面。它能够帮助我们培养出更多具有先进软件工程思想的人才，有利于发展我们自己的基础软件，所以说开源是我国操作系统发展的一个绝好的机会。

总结

如果我们看过历史，看过未来，却不去思考，那将是一种毁灭性的灾难。

内核依然要坚持，因为内核才是根。比如说有个内核过了 ASIL-D 认证，那它就是一个安全的内核，可以应用到很多安全的行业里去。

中间件是发动机，是最需要创新的地方，也是我们把它称之为操作系统的地方。如果未来我们有一个称之为操作系统的东西，那它一定是在中间件和传统的操作系统上有很大的不一样，无论是和 Linux、安卓或者其他操作系统。中间件是发动机，是我们需要创新的地方，是我们需要改变软件架构思想的地方。

应用也非常关键，是连接、繁荣整个生态的地方。但是没有好的发动机，没有好的根，应用也会死亡。

所以，未来的系统是一个软硬结合的系统，软件离不开硬件，硬件离不开软件；未来的系统也是一个端云结合的系统，从端侧到云侧，端、边、云协同工作，成为一个整体。

还有技术与行业的结合，把移动互联网的技术，一些新的技术，应用于行业当中，帮助行业做数字化转型，推动整个行业发展，也是未来智能系统的一个很关键的要素。

最后是边缘。边缘是系统发展的未来，因为无论是从端侧，还是云侧，现在都开始往中间走。所以我认为边缘是一个很重要的场景。边缘算力网络未来必定会成为整个智慧行业的中心，无论是智能楼宇还是智慧家庭。

讲师介绍

刘寿永 ，中科创达软件股份有限公司战略产品部 首席架构师。2011 年至今在中科创达从事软件开发相关工作，任职战略产品部首席架构师，负责中科创达操作系统相关技术和产品的设计与研发，熟悉高通、Intel、ARM、海思、展讯、MTK 等多个芯片平台，主要专注在 Linux/Android/鸿蒙/RTOS 等操作系统整个架构设计和生态建设。积极贡 LF/LFEdge/AGL/Autoware/RISC-V 等开源社区和技术联盟。和芯片厂、OEM、OEM、操作系统厂商、互联网、开源基金会等产业链上下游共同合作，为行业客户提供稳定易用的 Mobile/IoT 等操作系统平台方案和产品。