2023 中國計算機大會（以下簡稱“CNCC”）-萬物智聯(lián)時代的智能終端操作系統(tǒng)與生態(tài)分論壇，于2023年10月28號下午在沈陽新世界酒店成功舉辦。此外，在2023 CNCC大會頒獎典禮上，OpenHarmony項目獨獲2023 CCF科技進步特等獎殊榮！CCF理事長、中國科學院院士梅宏教授，CCF獎勵委員會主席、中國工程院院士廖湘科教授現(xiàn)場親自為OpenHarmony項目獲獎代表、OpenHarmony項目群技術(shù)指導委員會（以下簡稱“TSC”）主席陳海波頒獎！

本次分論壇由OpenHarmony TSC主席陳海波擔任論壇主席，OpenHarmony TSC委員武延軍擔任共同主席。OpenHarmony TSC委員張兆生、張榮超、賈寧，OpenHarmony技術(shù)俱樂部主任夏虞斌，北京大學軟件研究所副所長劉譞哲，清華大學國強教授劉云新等多位重量級嘉賓分享相關(guān)議題，近200位來自科研院所、高校和企業(yè)老師及專家參與，共同交流智能終端操作系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)。分論壇由OpenHarmony TSC委員張榮超主持，包含5個技術(shù)報告和1個Panel。

報告一：《萬物智聯(lián)時代終端操作系統(tǒng)演進思考》

OpenHarmony TSC主席，華為基礎軟件首席科學家陳海波老師分享《萬物智聯(lián)時代終端操作系統(tǒng)演進思考》報告，報告從多個維度分享萬物智聯(lián)時代操作系統(tǒng)演進趨勢的洞察、關(guān)鍵技術(shù)成果與演進思考、以及在OpenHarmony的實踐。

陳海波老師在報告中表示，操作系統(tǒng)推動了各個歷史時期信息產(chǎn)業(yè)浪潮誕生與發(fā)展。相應地，在不同歷史時期的操作系統(tǒng)所承擔的使命、技術(shù)特征、以及成功要素也是與該時期的產(chǎn)業(yè)特點息息相關(guān)。當前，正迎來萬物智聯(lián)時代這一重要的換道超車機遇期。

在萬物智聯(lián)時代，智能終端操作系統(tǒng)主要存在三大關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，包括高效抽象：萬物智聯(lián)時代，如何高效抽象與協(xié)同硬件；全局最優(yōu)：如何統(tǒng)籌全局資源提供最優(yōu)性能、能效與體驗；全場景協(xié)同：如何面向萬物智聯(lián)，構(gòu)建分布式全場景協(xié)同體驗三個方面。

此外，“昆蟲綱悖論”呼喚“元OS架構(gòu)”創(chuàng)新，即通過一個可以被靈活組裝的操作系統(tǒng)能力集合(OS Kit)，基于一個高度彈性的架構(gòu)，將這些操作系統(tǒng)能力組合成為滿足千行百業(yè)場景需要的場景化操作系統(tǒng)。

陳海波老師介紹OpenHarmony實踐元OS架構(gòu)，彈性適配多場景。報告重點介紹了高性能只讀壓縮文件系統(tǒng)EROFS、基于DRAM與Flash深度融合的高性能內(nèi)存管理、業(yè)務感知與多硬件資源協(xié)同的智能感知調(diào)度、分布式根技術(shù)支撐自由互聯(lián)、流轉(zhuǎn)、播控和共享、便捷高效支撐多設備、多應用開發(fā)等OpenHarmony涉及的關(guān)鍵技術(shù)。

此外，陳海波老師也分享了智能終端操作系統(tǒng)未來演進的思考，包括時空自然交互，帶來體驗躍遷；從單節(jié)點確定性走向端到端確定性；后摩爾時代，智能終端計算范式演進；從分層解耦走向垂直整合，底座技術(shù)重構(gòu)；重構(gòu)安全隱私范式，防止出現(xiàn)安全“木桶”；原生智能架構(gòu)，構(gòu)筑終端智能新體驗6個思考點進行闡述。

報告二：《關(guān)于重構(gòu)操作系統(tǒng)技術(shù)棧思考》

OpenHarmony TSC委員、中國科學院軟件研究所副所長武延軍首次分享“關(guān)于重構(gòu)操作系統(tǒng)技術(shù)棧思考”技術(shù)報告。萬物智聯(lián)時代對操作系統(tǒng)提出了新的需求，如高帶寬低時延互聯(lián)、多樣化算力、數(shù)據(jù)搬運、應用流轉(zhuǎn)、多屏互動等。同時，與操作系統(tǒng)強關(guān)聯(lián)的上下游新方向也在加速演進，以RISC-V、Rust為代表的新趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。報告認為操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)棧已經(jīng)到了可以進行大幅重構(gòu)的時刻。武延軍老師介紹四個層面的操作系統(tǒng)技術(shù)棧重構(gòu)思考：聚焦RISC-V的指令集級別重構(gòu)，選取LLVM的編譯器級別重構(gòu)，采用Rust的編程語言級別重構(gòu)，以及替換GNU基礎C庫的運行時級別重構(gòu)。希望通過這些大范圍、體系化的技術(shù)重構(gòu)，為萬物智聯(lián)的新生態(tài)，打下基礎軟件的新地基。

武延軍老師首先介紹目前主流操作系統(tǒng)技術(shù)棧情況，主要分為四個層面，硬件交互層面以指令集為接口，目前支持最完整的是X86指令集和ARM指令集，RISC-V也有迅猛增長的勢頭；在內(nèi)核層面，操作系統(tǒng)開發(fā)以C語言為主，近年開始逐漸出現(xiàn)Rust語言的身影；用戶層POSIX接口由運行時C庫來提供，目前應用最廣泛的是glibc，musl以及bionic等。

此外，武延軍老師表示目前正處于移動互聯(lián)網(wǎng)時代的頂峰，萬物互聯(lián)時代的前夜。萬物互聯(lián)時代將有億萬級別的設備加入到網(wǎng)絡環(huán)境中，大量設備需要操作系統(tǒng)為應用提供良好的跨設備協(xié)作能力，這是操作系統(tǒng)設計開發(fā)的一大挑戰(zhàn)。同時，網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展?jié)M足了互聯(lián)設備間高帶寬、低延遲的需求，使異構(gòu)互聯(lián)等假設真正成為現(xiàn)實，萬物互聯(lián)的操作系統(tǒng)需要及時提供高帶寬/低時延的能力。對應用層面，多設備協(xié)作、應用流轉(zhuǎn)等全新設計成為可能。人與機器的交互將逐步擺脫目前觸控為主的UI方式，轉(zhuǎn)向多設備的協(xié)同交互，更加自然隱蔽。

武延軍老師表示，針對上述提到的操作系統(tǒng)在萬物互聯(lián)時代將遇到的挑戰(zhàn)，操作系統(tǒng)對應技術(shù)棧的演進方向也將隨之改變。在操作系統(tǒng)抽象層面，僅僅開發(fā)支持硬件抽象的操作系統(tǒng)，并不能很好的在萬物互聯(lián)的海量設備上做多樣化拓展，操作系統(tǒng)抽象的要求將被拔高，這也意味著操作系統(tǒng)技術(shù)棧需要作出適應。一方面，軟硬件將以各自節(jié)奏快速進行迭代，海量設備將成為成千上萬軟硬件廠商的角逐平臺，用戶由此受益；這進一步要求作為軟硬件交互接口的指令集需要更加透明靈活，與硬件廠商應當進一步解綁。其次，不同設備上的應用除了需要更大程度的源碼復用遷移，還需要高度可定制化的編譯過程，來進一步提升操作系統(tǒng)在不同設備上的拓展能力。在編程語言方面，C語言經(jīng)過幾十年的迭代，已經(jīng)能夠在操作硬件和性能優(yōu)化方面做到幾乎極致，但是過于靈活的語法已經(jīng)成為目前代碼安全性的一大威脅。在萬物互聯(lián)時代，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)將成為常態(tài)，完全使用C語言的操作系統(tǒng)將面臨著攻擊面過大的危險。如何在保證開發(fā)效率的同時，兼顧系統(tǒng)性能與安全，將成為OS技術(shù)棧的一個關(guān)注重點。再次，正如前面提到的，移動互聯(lián)網(wǎng)時代的生態(tài)建設，其實就是海量應用的生態(tài)支撐。而絕大多數(shù)應用依賴于C庫提供的通用編程接口而非直接進行系統(tǒng)調(diào)用；如何提供更靈活可遷移的C庫，讓應用開發(fā)能夠自然運用多設備能力，使用操作系統(tǒng)提供的跨設備協(xié)作能力，將是未來技術(shù)棧演進的一個重要方向。另一方面，目前大模型的應用已經(jīng)逐漸開始影響軟件開發(fā)的工作流程，在不遠的將來也將勢必影響操作系統(tǒng)等基礎軟件的研發(fā)，如何可靠高效的讓操作系統(tǒng)技術(shù)棧與大模型代碼生成能力相結(jié)合，也是一個值得思考的問題。

武延軍老師接下來從4個重點方向剖析面向萬物智聯(lián)的OS技術(shù)棧演進：

重構(gòu)一：面向指令集的標準化演進

武延軍老師表示，從OS/360提出基于指令集架構(gòu)的計算機實現(xiàn)分離思想開始，指令集已經(jīng)成為軟硬件互操作接口的標準層。萬物互聯(lián)時代的操作系統(tǒng)需要支持大量的設備，而同時兼顧多種指令集，或是依賴于某一硬件廠商提供的指令集，將會大大拖慢軟硬件迭代速度。操作系統(tǒng)為適應多種指令集發(fā)展將需要承擔沉重設計包袱；開源的RISC-V指令集的迭代方式，無疑具有更強的適應性，未來操作系統(tǒng)技術(shù)棧將深入到軟硬件交互的最前沿，以RISC-V開源指令集為焦點，下沉系統(tǒng)軟件實現(xiàn)需求，真正做到軟硬件廠商合力一處。

反過來，萬物智聯(lián)場景將催生大量垂直優(yōu)化需求，軟硬件廠商針對優(yōu)化需求而反饋到RISC-V基金會層面，能夠推進RISC-V指令集更快速適應萬物智聯(lián)場景。這一點是舊有格局中從硬件廠商到軟件適配的單向迭代流程所無法滿足的。

重構(gòu)二：基于LLVM的編譯器級別“重構(gòu)”

武延軍老師認為，未來操作系統(tǒng)技術(shù)棧的編譯套件也將迎來一輪重構(gòu)，LLVM表現(xiàn)出的強大定制性和商業(yè)友好，將在萬物智聯(lián)時代更受軟件廠商青睞。如果所有組件都采用LLVM框架編譯，針對組件自身設計挖掘定制化編譯需求；將能夠以LLVM為橋梁，釋放軟件優(yōu)化的潛力，并可與RISC-V可拓展開源指令集的優(yōu)勢疊加，有助于廠商在多個設備上同時進行軟硬件協(xié)同優(yōu)化。這件事情，早在十幾年前就已經(jīng)受到蘋果的關(guān)注并付諸實踐。萬物智聯(lián)的浪潮將是在開源視角推進這一模式的有利時機。

重構(gòu)三：Rust與 C 融合的編程語言級重構(gòu)

武延軍老師認為，從操作系統(tǒng)技術(shù)棧重構(gòu)的角度，Rust更應當作為現(xiàn)有C語言的有利補充。

前面提到，C本身是與第四版Unix一同出現(xiàn)，是一門為了管理硬件，貼合底層而生的高級語言，它具有幾乎無法超越的性能優(yōu)化能力，以及操作硬件的能力。但隨之而來的是C語言的語法靈活程度太高，像指針這樣的語法即使動用代碼靜態(tài)分析，也極難保證內(nèi)存安全。

而Rust作為新興的系統(tǒng)編程語言，通過編譯器檢查的方式來保障內(nèi)存安全，在保證類C的性能的同時，能夠大幅提升開發(fā)效率和協(xié)作效率。從語法層面彌補了C語言過于靈活的缺點，但同時保留了和C二進制兼容的優(yōu)勢。同時，Rust在直接操作裸內(nèi)存的方面沒有C靈活；因此Rust作為C代碼重構(gòu)的有利補充，將有助于達到安全和性能雙贏的局面。從開源操作系統(tǒng)軟件迭代的角度而言，這將會大大明確開發(fā)過程的安全邊界，減輕操作系統(tǒng)核心開發(fā)人員的心智負擔。

重構(gòu)四：用muslc替換glibc的C標準庫級別重構(gòu)

武延軍老師認為，萬物智聯(lián)時代的應用，或?qū)⒀永m(xù)移動互聯(lián)網(wǎng)時代的應用組織模式，但存在跨設備運行、應用流轉(zhuǎn)等新的特征。在這一基礎上，應用眼中的操作系統(tǒng)能力，主要表現(xiàn)為C庫的能力，C庫將是操作系統(tǒng)能力的有效外延。在萬物智聯(lián)時代，操作系統(tǒng)技術(shù)棧需要提供更加靈活可定制，更高效，且可無縫遷移的C庫。glibc存在代碼臃腫等問題，在移動互聯(lián)網(wǎng)時代已然捉襟見肘；而musl作為更輕量的C語言運行時庫，或可成為萬物智聯(lián)時代C庫的一個基礎版本。在此基礎上，依賴LLVM良好的定制性，可以實現(xiàn)拓展性更強的C庫。

報告三：《泛在智能系統(tǒng)軟件：進展與挑戰(zhàn)》

北京大學軟件研究所副所長、ACM杰出科學家劉譞哲，分享“泛在智能系統(tǒng)軟件：進展與挑戰(zhàn)”技術(shù)報告。在泛在計算時代，智能化已經(jīng)成為信息化應用的重要特征，高效可靠地支持機器學習/深度學習模型已經(jīng)成為系統(tǒng)軟件必備的基礎能力。隨著模型結(jié)構(gòu)日益復雜、異構(gòu)資源不斷涌現(xiàn)、算力需求持續(xù)增長、以及對數(shù)據(jù)安全隱私的逐漸重視，對系統(tǒng)軟件的設計和實現(xiàn)提出了新的挑戰(zhàn)，也帶來了新的機遇。報告介紹劉譞哲老師團隊近年來在面向泛在智能系統(tǒng)軟件的進展，包括面向端側(cè)/邊緣側(cè)原位計算范式的異構(gòu)資源協(xié)同調(diào)度、混合精度并行化模型訓練、非勻速多模型協(xié)同推理等方面的工作。

報告四：《智能終端操作系統(tǒng)的個人數(shù)據(jù)處理與保護》

OpenHarmony技術(shù)俱樂部主任，上海交通大學教授夏虞斌分享“智能終端操作系統(tǒng)的個人數(shù)據(jù)處理與保護”技術(shù)報告。智能終端作為個人的數(shù)字世界主要入口，記錄了大量的個人數(shù)據(jù)，合理利用這些數(shù)據(jù)將帶來效率的極大提升。報告主要介紹在終端操作系統(tǒng)層面，利用人工智能和機密計算等新技術(shù)，實現(xiàn)對個人數(shù)據(jù)的存儲、使用和保護的新方法。

報告五：《面向異構(gòu)設備的DNN模型推理優(yōu)化》

清華大學國強教授、博士生導師劉云新，分享“面向異構(gòu)設備的DNN模型推理優(yōu)化”技術(shù)報告。出于隱私保護、數(shù)據(jù)安全、高可靠、低延遲以及節(jié)省成本的考慮，在端側(cè)設備上部署和運行DNN模型成為趨勢。和云端服務器相比，端側(cè)設備不僅計算資源有限，計算硬件也呈現(xiàn)強異構(gòu)性，包括大小核CPU、GPU、DSP以及NPU等。如何充分利用這些異構(gòu)多處理器的計算能力提升DNN模型推理的性能，面臨巨大的挑戰(zhàn)。本報告介紹劉云新老師團隊近期在面向異構(gòu)設備的DNN模型推理優(yōu)化方面的相關(guān)工作，重點關(guān)注如何提升基于異構(gòu)多處理器的并行DNN模型推理的性能，以及如何高效自動生成適配異構(gòu)多處理器的DNN模型。

Panel 圓桌討論

分論壇的最后環(huán)節(jié)，OpenHarmony TSC委員賈寧主持Panel圓桌討論，陳海波、夏虞斌、劉云新、 張兆生、 張榮超等嘉賓參與，基于“萬物智聯(lián)時代我國智能終端操作系統(tǒng)的機遇、挑戰(zhàn)，以及如何實現(xiàn)開源共創(chuàng)的合力”的主題，嘉賓就下一代終端操作系統(tǒng)的主要特征以及給工作生活會帶來什么樣的改變，終端操作系統(tǒng)當前演進最大的挑戰(zhàn)及后發(fā)的操作系統(tǒng)如何獲得競爭優(yōu)勢，人工智能的浪潮下操作系統(tǒng)有哪些機遇和挑戰(zhàn)，開源社區(qū)在推動我國終端操作系統(tǒng)發(fā)展上能起到哪些作用及如何更好的激發(fā)社區(qū)活力，學術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界如何協(xié)作才能更好的形成合力推動我國操作系統(tǒng)發(fā)展等話題進行深入討論。

此外，在2023 CNCC大會頒獎典禮上頒發(fā)了“CCF科學科技成果獎”。該獎設立于2012年，授予在計算機科學、技術(shù)或工程領域具有重要發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、原始創(chuàng)新，在相關(guān)領域有一定國際影響力，且國內(nèi)尚未獲得政府獎勵的優(yōu)秀科技成果。2023年共有40個項目分別獲得CCF科技成果獎的自然科學獎、技術(shù)發(fā)明獎、科技進步獎。

OpenHarmony項目獨獲2023 CCF科技進步特等獎殊榮！CCF理事長、中國科學院院士梅宏教授，CCF獎勵委員會主席、中國工程院院士廖湘科教授現(xiàn)場親自為OpenHarmony項目獲獎代表、OpenHarmony技術(shù)指導委員會主席陳海波頒獎。

分論壇嘉賓合影留念

分論壇主席陳海波老師為分論壇嘉賓頒發(fā)證書

分論壇現(xiàn)場觀眾交流

2023年11月4日，第二屆開放原子開源基金會OpenHarmony技術(shù)大會即將在北京國家會議中心盛大開幕。本次大會由OpenAtom OpenHarmony(簡稱“OpenHarmony")項目群技術(shù)指導委員會(TSC)主辦，由華為技術(shù)有限公司、江蘇潤開鴻數(shù)字科技有限公司、廣東九聯(lián)開鴻科技發(fā)展有限公司、軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司、深圳開鴻數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司合作支持。本屆大會以“技術(shù)筑生態(tài)，智聯(lián)贏未來”為主題，在第一屆技術(shù)大會成功舉辦的經(jīng)驗和基礎上，以更高規(guī)格、更大規(guī)模和更豐富的議程，為與會者帶來一場技術(shù)盛宴。

大會將開設主論壇和八大分論壇，不僅將面向全球展示OpenHarmony操作系統(tǒng)的技術(shù)革新、分享階段性技術(shù)成果，還將特邀全球開源操作系統(tǒng)技術(shù)領袖，行業(yè)前沿領域的實踐專家、高校技術(shù)導師、眾多開發(fā)者與貢獻者，共話操作系統(tǒng)未來技術(shù)方向，共享開放生態(tài)布局進展，共繪萬物互聯(lián)的智慧藍圖。敬請期待！

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審核編輯 黃宇