加快推动物联网操作系统深化发展
作者 | 人民邮电报2022-11-25

当前,各类物联网应用在生产生活中不断落地,数以万亿计的物联网设备接入网络。人工智能、边缘计算、区块链等新技术加速与物联网结合,应用热点迭起。物联网进入跨界融合和规模化发展的新阶段。物联网操作系统作为物联网产业的基础底座,深度影响着应用的广度和深度,我国要加快推动物联网操作系统深化发展,促进物联网产业规模化增长和深度发展。

物联网操作系统能够有效提升产业应用研发能力

物联网操作系统是面向物联网技术架构和应用场景,通过网络整合、调度物联网终端设备,并管理场景中各类软硬件资源的系统性平台。物联网操作系统向下支持设备驱动开发,做接口协议转换;向上支持第三方应用开发,提供API数据接口;中间提供数据存储、分发、指令调度、通信处理等。

物联网操作系统能够弹性适配各类硬件,屏蔽终端碎片化问题。从低端单片机到高端智能设备,物联网下游硬件设备配置多种多样、硬件差异大,传统操作系统无法适应这种“广谱”硬件环境。而物联网操作系统具备通用架构设计,有很强的伸缩性和兼容性,能通过统一建模实现对不同底层硬件和功能部件的抽象,形成“通用模型”并提供统一编程接口。即使行业应用不同,在物联网操作系统中也可采用相同软件进行管理,能够很好地解决终端碎片化问题。

物联网操作系统能够提供通用开发环境和工具,降低应用研发成本。物联网操作系统内置许多通用开发工具,具备丰富完备的功能组件和应用开发环境,并提供API数据接口,支持第三方应用开发,这些系统级能力让开发者通过软件环境就可以实现对各类硬件和资源的管理调度,能够大幅降低开发成本。同时,系统层面的应用设计与开发,使多种设备互通协作成为可能,组织更加复杂、智能、系统化的应用场景,如农业的数字化大棚、交通领域的车路协同系统、生活领域的全屋家居管理等。

物联网操作系统能够提升数据资源整合能力,推动提升要素利用率。物联网操作系统能够接入大量设备进行统一管理,并具备一致的数据存储和数据访问方式,这一方面能够获取海量信息,对数据进行体系化、综合化处理,从而实现人机物的深度互通和融合;另一方面还为不同行业之间的数据共享提供可能,可打破行业壁垒,提供如数据挖掘、分析等“产品和服务之上”的应用。

应用落地和产业生态建设对物联网操作系统的需求迫切

当前,随着物联网基础能力的日趋成熟,各领域物联网应用正加快探索和落地,同时也对各环节的物联网技术提出了更多和更高的要求。其中操作系统作为连接软硬件资源的核心中枢,各领域产业进步对其深化发展也提出了更多和更高的要求。

一是各领域需要能够对海量设备进行建模的统一平台。物联网下游设备种类众多、数量庞大,要实现高效协同的应用,就需要有能够对海量设备进行建模的统一平台。虽然在理论和技术层面,操作系统具备屏蔽终端差异化的能力,但具体实现仍面临诸多技术难题和行业差异,目前尚没有能够以通用模式满足大面积行业需求的物联网操作系统。目前在通用层面,我国华为的鸿蒙OS始终面向万物互联进行扩张,但在细分领域仍需不断适配具体行业标准和流程。而在一些简单或快速开发领域,目前的AliOS、TencentOS Tiny等轻量化系统则更加便于应用。

二是应用研发需要更加通用的集成开发环境和工具。在桌面计算机和手机时代,基于Windows和安卓操作系统的集成开发环境,各领域开发了大量的应用,并构建了丰富的应用生态。例如安卓基于Linux内核,构建起完善的系统框架,为应用研发提供了通用且高效的开发环境。物联网应用涉及的领域众多、场景多样,因此更需强大的操作系统提供便捷、高效的开发环境和工具。目前国外的Windows10 IOT、Android Things、谷歌Fuchsia OS等系统都已具备这样的开放能力,而我国仅有华为的鸿蒙OS具备这样的能力。

三是物联网产业生态的完善,需要通过发展操作系统来推动。操作系统从诞生到形成规模效应,需与其关联市场协同发展。例如,安卓与ARM架构互相协同,实现了对移动端设备的高度适配。Windows与英特尔x86架构相互适配、一同成长,实现了对桌面计算机市场垄断。在物联网领域,“操作系统﹢芯片架构”这一技术范式的本质理念同样适用,但目前我国对此类成套技术的研发较少,由中科院孵化的中科物栖公司正在基于这一范式,推动“RISC-V芯片﹢物联网操作系统”的应用模式落地。

进一步深化发展物联网操作系统

为加快推动物联网产业深化发展,打造适配产业需要的物联网操作系统,笔者提出以下三方面建议。

一是加强技术标准建设。加快建立和推广重点行业的技术标准,推动软硬件体系协同进步与规模化发展。在消费电子、智能交通、智能家居、物流跟踪等领域建立并推广设备参数、通信协议、接口参数等方面的国家标准,以标准建设带动操作系统与行业深度融合,逐步形成“以产业促标准,以标准促生态”的良性发展局面。

二是促进技术创新发展。鼓励物联网操作系统开源社区建设,针对目前主流的操作系统技术路线(嵌入式、裁剪式、轻量化、通用型),打造专项开源项目,推动开源技术资源的迭代与积累。完善物联网操作系统技术协同创新体系,打造政、产、学、研、用和投资协同发展的体制机制,为技术创新发展汇聚更多资源、探索更多路径。

三是推动产业生态发展。在市场端,要鼓励物联网操作系统向垂直行业应用纵深发展,鼓励领军企业带头,以操作系统为平台整合资源,在重点行业探索和建立行业上下游合作模式,形成大中小企业融通发展格局。在政策端,由主管部门牵头成立产业联盟,促进产业链上下游协作、加强产业间协同,合作探索操作系统与硬件体系协同发展创新路径。

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