凝聚学术与产业智慧，OpenHarmony技术峰会发布终端操作系统十大技术挑战方向

　　2月25日，以“技术构筑万物智联”为主题的第一届开放原子开源基金会OpenHarmony技术峰会(以下简称技术峰会)于深圳隆重召开。技术峰会由OpenHarmony项目群技术指导委员会(以下简称TSC)主办，华为承办，润和软件、九联科技、软通动力、诚迈科技、优博讯等单位共同支持。

　　本次技术峰会学术界与产业界专家云集，为了进一步凝聚各高校、科研院所与共建单位的智慧，重磅发布“终端操作系统十大技术挑战方向”，呼吁产业界和学术界携手努力，攻坚克难。

(开放原子开源基金会OpenHarmony技术峰会现场)

　　当前，5G、人工智能、物联网等新技术的快速发展正推动着世界从移动互联迈入万物智联的新时代。为满足千行百业在新时代下对场景化、生态化能力的核心诉求，OpenHarmony给出了“面向万物智联世界，构建分布式全场景协同的开源操作系统基座与生态系统”的技术愿景，并进一步提出了“生态统一、开放共赢”的理念，以及“架构解耦、弹性部署”、“自由流转、智慧协同”、“极简开发、一致体验”三项架构特征。

(OpenHarmony项目群技术指导委员会主席 陈海波发表演讲)

　　基于长期在操作系统领域的实践，以及对万物智联趋势的研究，TSC发布终端操作系统十大技术挑战方向如下：

　　挑战方向1：以用户为中心、场景感知的应用软件新形态

　　PC及移动互联网时代，软件服务以APP中心、以设备为边界，依赖用户输入，被动的提供服务，设备的感知能力有限，无法通过行为和场景感知主动提供服务;万物智联时代，设备算力及感知能力剧增，多设备可协同提供服务，以APP为中心的服务模式制约了用户体验。需构建一种服务按场景智能组合、最短路径直达、多设备可协同的应用软件形态，来实现体验的跃迁。

　　当前，OpenHarmony已经构建分布式软总线及原子化服务框架，初步具备跨APP协作、多设备协同能力，但仍然需要用户主动触发服务流程，而且系统理解用户需求准确度较低，还无法将最合适的服务直接主动提供给用户。所以，未来OpenHarmony需持续探索以用户为中心、场景感知的应用软件新形态。

　　挑战方向2：多设备协同、多元化操控的自然交互体验

　　用户界面(UI)是支持人机交互的软硬件系统，广泛存在于手机、电脑、平板、穿戴等终端。UI历经批处理(BI)、命令行(CLI)和当前主流的图形用户界面(GUI)几个主要阶段。随着终端硬件及其操控、协同方式的多元化，基于WIMP(Window, Icon, Menu and Pointer)范式的GUI已难以提供更好的用户体验和更高的开发效率，尤其在多设备协同场景中，各设备差异化的操控、显示方式需要更自然的交互模式。

　　因此，界面范式必须迈向多种设备协同、多元化操控的自然交互。这一目标的实现，首先需要终端操作系统定义全新的NUI(Natural user interface)交互范式，如基于语音、空间、姿态、注意力、脑机等更高效的人机操控方式;其次，还需实现跨设备UI设计及交互，解决设备特性的参数化抽象、0~N屏动态布局、设备交互事件归一、异构硬件和软件上任务场景驱动的无缝交互及显示反馈等一系列技术难题。

　　挑战方向3：用户及负载感知的操作系统资源供给方法

　　当前终端操作系统主要基于预设策略来进行设备管理和资源供给，或需开发人员及用户来手动调整。在不同场景下，应用负载特征和用户需求有较大的差异性，一套策略或参数无法很好适配应用软件及用户的动态需求。

　　所以，面对“千人千面”的应用负载和用户需求，提供精准感知和智能决策机制，动态的调整外设管理、资源供给等操作系统策略，实现能效及体验最优成为未来终端操作系统必须面对的挑战。

　　挑战方向4：高能效、极简抽象的异构运行环境

　　终端设备负载逐年加重，如部分APP体积膨胀数百倍，用户体验的需求持续提升，如刷新率从60Hz到90/120Hz，交互方式从小屏到XR;摩尔定律放缓，硬件能效增长受限，电池能量密度的提升与需求之间存在差距。如何以有限的能量提供流畅且丰富的用户体验，成为终端系统的核心挑战。

　　利用异构算力及高能效核并行可大幅提升系统整体能效。当前终端系统中异构计算单元以NPU、GPU为主，仅承载图形及AI相关负载，缺乏通用的异构协同框架。开发高能效、极简抽象的异构运行环境，充分有效的利用异构硬件资源，并降低应用及系统本身的负载，是万物智联时代以有限能量提供流畅而丰富用户体验的可行路径。

　　挑战方向5：全生命周期的数据防泄漏与隐私保护机制

　　万物智联时代，物联网广泛融入各垂直行业，带来生产和生活方式革新的同时，智能终端接入的多样性、通信的复杂性等问题给设备、网络和应用安全带来巨大的挑战。其中，越来越智能的终端无时无刻不在窥探、获取、存储和共享用户个人数据，并通过大数据分析推测个人习惯、喜好等，已经成为信息安全的“重灾区”。

　　所以，搭建全生命周期的数据防泄漏与隐私保护机制势在必行。TSC认为，实现用户数据在创建、存储、使用、传输、销毁的全生命周期内不泄密、不篡改、可追溯是当前面临的挑战。

　　挑战方向6：全栈协同的操作系统漏洞消减及防御方法

　　软件漏洞是影响软件安全及质量的主要要素，当前大型软件上的漏洞情况仍不容乐观，尤其是内存安全类漏洞数量多危害大。同时，在进行漏洞消减时，还需考虑运行时的性能开销，开发效率，生态迁移成本等一系列问题。需软硬件协同配合，才可实现性价比较高的方案。

　　TSC认为，基于指令集、微架构、编程语言、编译器及操作系统的全栈协同创新，有望系统性的对漏洞进行消减及防御，并具备高开发效率、生态兼容、低性能开销、低硬件复杂度等特性是未来的挑战目标。

　　挑战方向7：适用于超级终端的分布式多级安全架构

　　分级安全(MLS--Multiple Layer Security)架构是当前强度最高的安全架构，在高安领域被广泛使用。实现在异构分布式环境下，用户和程序主体按照严格的规则访问数据和资源，同时保证数据在分布式系统中流动时仍然保持统一的分级安全访问控制策略，是当前面临的巨大挑战。

　　TSC认为，设计实现可证明的分级安全架构，确保在整个访问控制架构中，分级标签便捷、可信、不可篡改、不可抵赖、不可伪造，访问控制机制不可越权、穿透，对数据和资源的访问严格满足BLP和Biba的模型约束是核心挑战。

　　挑战方向8：智慧化全场景的应用软件开发方法与工具链

　　为支撑万物智联时代以用户为中心、场景感知的应用软件的开发，应用厂商和开发者需要一套完善的全场景智慧化的应用软件开发工具链。目前，业界主流IDE的智慧化场景主要局限在编码阶段，针对新一代终端操作系统，我们还需要提供辅助编码、智能缺陷检测、环境配置、三方库推荐、自动修复建议等全流程智慧化辅助，满足易上手、高效率的应用开发需求。

　　具体而言，辅助编码功能需满足准确性、安全性、稳定性功能，保证没有漏洞;智能缺陷检测功能可分析出常见的各类安全隐患和Bug;环境配置、工具链配置、模板选择、三方库推荐等能力支撑终端系统多设备自适应开发需求;针对典型性能瓶颈场景如应用启动慢、渲染卡顿等，自动识别性能瓶颈，为开发者提供自动修复的建议。

　　挑战方向9：跨设备、跨系统、跨平台的一次开发多端部署平台

　　随着芯片、设备形态、OS的多样化，APP开发难度及成本面临巨大挑战;同时折叠机、车机、平板、穿戴、智能家居等设备普及，屏幕规格、人机交互方式趋于多样化，应用跨设备流转需能灵活适配各种设备的用户界面(UI)差异。

　　所以，TSC认为，让开发者实现一次开发、多端部署，并在性能、功能、和用户体验上损失最小;同时构建更先进的UI布局引擎以及相关配套开发工具，能够更加高效、灵活地适应多设备流转的跨端应用是未来的重要挑战。

　　挑战方向10：高开发效率、分布式协同的统一驱动框架

　　万物智联时代，智能终端上的外设及传感器等器件品类不断增多，驱动程序需在不同系统间、不同版本间迁移和维护，成本十分高昂。同时传统的驱动程序框架难以实现原生的跨设备访问。

　　正是基于以上研判，TSC认为，万物互联时代终端操作系统需构建高开发效率、分布式协同的统一驱动框架，为硬件开发提供丰富稳定的南向接口、跨平台、跨设备的驱动开发环境、安全隔离方案等诸多技术支持，以帮助硬件厂商大规模缩减驱动开发、迁移和维护成本，并能高效的开发多设备分布式协同的驱动程序。

　　最大的力是合力，最强的智是众智。为了满足万物智联时代对新一代终端操作系统的需求，学术界、产业界需要充分发挥开源这一协作创新模式的效率优势，以“终端操作系统十大技术挑战方向”为引领，加快建设分布式全场景协同的开源操作系统底座与生态系统，促进万物智联产业生态繁荣发展。