鸿蒙系统只是半成品,云操作系统才是终极形态。

在任何领域,底层基础设施都至关重要。对于数字社会来说,半导体和操作系统是整个数字生态的底层基础设施。中国在芯片和操作系统上的突破,不仅关系到国家安全,也与中国数字产业的发展潜力息息相关。

就像一棵大树,根扎得越深,树才能长得越高,枝叶才能越茂盛。从这个角度来看,华为鸿蒙系统确实是一个国家级的重量级公司。上至国家部门,下至曙光人民,都对鸿蒙系统寄予厚望。

需要指出的是,鸿蒙系统一直宣称自己是面向物联网的操作系统,与Android有本质区别。的确,鸿蒙系统不是在重新发明轮子,而是下一代操作系统。鸿蒙系统针对的不是谷歌Android,而是谷歌的物联网操作系统Fuchsia OS。那么,和现在的操作系统相比,鸿蒙系统到底先进在哪里?鸿蒙系统是未来操作系统的终结吗?

在本文中,我们将讨论鸿蒙系统与当前操作系统的主要区别,并描述鸿蒙系统想要实现的“乌托邦”。另外,鸿蒙系统只是半成品,更高级的操作系统,是云操作系统。接下来,我们将讨论。

注:目前很多云厂商都声称自己开发了云操作系统。他们所谓的云操作系统,其实是云资源管理平台,并不是真正的操作系统。什么是云操作系统?目前还不能给出一个完整的定义。但真正的云操作系统应该具备以下特点:可以直接调度CPU,控制CPU计算过程;结合目前的计算节点管理和单服务器操作系统,在云数据中心实现计算资源的自由调度;整个操作系统横跨云服务器、边缘计算服务器和智能设备,实现云边缘的协同;操作系统上的应用程序主要部署在云服务器上,基于云原生实现应用开发,一次开发、一次部署、多终端访问、多终端应用。

我们从操作系统的本质出发,探讨其演变的内在逻辑。一般来说,操作系统在整个计算架构中起着承上启下的作用:操作系统的主要作用是控制计算、存储、网络和I/O设备;另一方面支持应用软件,辅助应用软件调用计算、存储等软硬件资源。操作系统还通过I/O设备实现人机交互。比如人机交互是鼠标+键盘作为输入,屏幕作为输出;手机人机交互的主要输入输出媒介是屏幕。此外,还有摄像头、扬声器等输入输出设备。

操作系统演进的核心是改变不同终端计算设备对软硬件资源的调用方式,更好地支持上层应用软件,提供更友好的人机交互方式。

数据的计算、存储和传输是整个计算系统的核心,计算机的发展也是围绕这三个方面展开的。一般来说,计算系统的进化是两条腿走路:一方面,芯片本身提供的计算能力发展迅速。以前是CPU摩尔定律主导,现在是以AI为核心的异构计算,终极形态是量子计算芯片。存储芯片也取得了很大的技术进步,存储容量大大提高。另一方面,传输技术尤其是无限传输技术的进步,改变了整个计算系统的资源组织模式。最典型的就是数据传输能力的提升,拉近了数据中心与智能终端的“距离”,催生了云计算这种全新的计算资源组织方式。云计算并没有提高整个系统的计算能力,而是通过重组提高了整个系统的资源利用效率。

输电能力不是线性增长的,而是逐步发展的。无线通信技术经历了1G/2G/3G/4G,目前正在进行5G通信网络的建设。若干年后,全社会的数据传输能力将得到质的飞跃。在整个计算系统中,计算、存储和传输密切相关,传输能力的提高将改变计算和存储资源的组织方式。更大的带宽和更低的时延进一步拉近了数据中心(包括边缘计算中心)和智能终端之间的距离,计算和存储资源将在智能终端和数据中心之间重新分配。一旦整个传输网络能够支持数据中心和智能终端之间大量数据的实时传输,那么计算和存储资源就会集中在云端,终端就会“退化”为人机交互界面。手机和电脑的核心是人机交互,只需要保留屏幕、键盘、鼠标等输入输出设备和数据传输设备,不需要保留CPU和内存芯片(即使保留一些计算和存储能力,低端芯片也完全够用)。智能终端输入数据,传输到云端计算存储,再传输到终端显示。

面对由数据中心和智能终端组成的新型计算系统,计算、存储和I/O在物理上重新分配和分离。此时,操作系统需要跨越数据中心和智能终端,根据需要调用相应的计算资源。而且由于数据中心的服务器承担了大部分的计算和存储功能,数据中心资源的分配成为了新操作系统的核心。相对来说,电脑、手机等终端的部署就没那么重要了。

与Android操作系统相比,鸿蒙系统没有重复制造轮子,而是做出了巨大的创新。核心创新是用软总线代替硬总线。在之前的操作系统中,无论是电脑端的Windows系统,还是手机端的Android和IOS系统,都是通信线路中的硬总线。所有的计算单元(包括计算、存储、I/O)通过物理物理电路连接在一块完整的电路板上,实现各部分的数据传输。

物理电路在空间上非常有限。如果每个计算单元的数据都可以通过无线电磁波传输,那么智能终端在空间上就可以得到极大的解放。每个计算单元不再必须安装在电路板上,所以它可以在空间上分离。如果通过标准化将各个计算单元解耦,然后实现不同计算单元的自由组合,智能计算的想象空间一下子就打开了。如果把几台电脑和手机放在一起,这些智能设备对于之前的操作系统来说就是独立的个体。一个系统操作一个设备,不同设备之间没有连接。对于鸿蒙系统操作系统来说,它们不再是独立的设备,而是一堆可用的计算单元,一堆CPU和存储,系统可以根据需要自由组合这些计算单元。比如运行一个大型游戏,一台电脑的配置不够用,就会调动周围几台电脑和手机的CPU,形成一个计算资源池来支撑计算需求。

除了计算和存储资源的自由调度,软总线技术在I/O设备中还有更大的应用潜力。在过去的几十年里,由于芯片制造技术的快速发展和普遍遵循摩尔定律,计算机在CPU和存储方面取得了巨大的进步,以至于现在一部手机提供的计算能力超过了以前的超级计算机。然而,在I/O设备方面进展缓慢。除了键盘、鼠标和屏幕之外,电脑还增加了摄像头和扬声器。长期以来,更高像素的摄像头是智能手机厂商实现差异化的关键。如果把智能计算设备比人,CPU相当于大脑,各种I/O设备相当于四肢,那么计算机可以说一直处于“头脑发达,四肢简单”的状态。

这是因为不同的计算单元需要通过硬总线连接。比如手机摄像头必须安装在手机上,所以摄像头不能做的很大。如果采用软总线技术,摄像头被“拆”了怎么办?智能手机只承担计算、存储、显示、交互等核心功能,其他功能由各种专用设备实现,然后专用设备通过电磁波与手机连接,就像安装在手机里一样。在这种情况下,手机相机去掉了物理上的限制,可以把像素做得很高,甚至可以媲美单反相机(其实单反相机可以直接连手机)。再者,为什么手机、电脑、天文望远镜连不上?通过手机和电脑控制望远镜,可以实时记录美景,分享给朋友或在线播放。

通过软总线技术,鸿蒙系统操作系统可以使计算机的“四肢”异常发达。鸿蒙系统系统可以“穿透”智能设备,直接使用设备内部的计算、存储和传感单元。在鸿蒙系统眼里,它不再是一个独立的智能设备,而是一堆可以自由组合的计算模块。手机、电脑可以轻松连接打印机、相机、微波炉、电视、空调、洗衣机、冰箱、汽车、电表、水表、体重秤、跑步机等设备。手机是“大脑”,其他设备是“肢体”。

为什么之前没有想到用软座公交代替硬座公交?因为之前的无线通信技术非常不成熟。总的来说,通过物理线路传输数据在带宽和传输速度上还是有很大优势的。用软总线代替硬总线,需要扩展数据传输的带宽,提高传输速率,减少延迟,这也是华为鸿蒙系统系统成功的关键。从目前的情况来看,鸿蒙系统只能说还在路上。软总线技术已经取得了一些突破,但距离完美替代硬总线还有一定距离。

据相关数据显示,目前华为鸿蒙系统的软总线已经达到了1.8G的带宽,10ms的延迟,35%的抖动。10毫秒的延迟对于一些实时性要求不高的业务场景来说是可以接受的,但是对于一些实时控制系统来说显然是不够的。因此,鸿蒙系统的下一个关键是减少数据延迟和增加带宽。这绝对是一个很大的技术难度,会涉及到WIFI、蓝牙等通信协议的大幅修改。如果上述技术指标能接近硬座客车,鸿蒙系统软座客车带来的优势将得到释放。按照华为内部的说法,他们目前正在努力攻克分布式计算,有望将软总线的延迟降低到微秒级。如果能实现,鸿蒙系统将大放异彩,中国国产操作系统才刚刚迎来真正的春天,我们拭目以待。

虽然鸿蒙系统相比上一代操作系统已经有了很大的进步(或者说致力于取得很大的进步,关键在于软总线在时延和带宽上能否赶上甚至超过硬总线)。然而,鸿蒙系统可能不是下一代操作系统的理想形式。与鸿蒙系统相比,云计算操作系统更有发展潜力。

那么,云操作系统和鸿蒙系统操作系统的关键区别是什么呢?

鸿蒙系统虽然比安卓走得更远,但本质上还是一个本地化的操作系统,核心功能是分配终端设备的计算资源。因此,需要在手机、电脑、电视等终端设备上安装鸿蒙系统。相比之下,云操作系统安装在数据中心的服务器上。换句话说,云操作系统的主体在服务器上,终端设备上的系统只起辅助作用。

云操作系统的核心也是软总线(我们暂且定义为软总线,即通过无线通信连接不同的计算单元),但其软总线的载体是5G搭建的广域网;相比之下,鸿蒙系统软公交的核心是蓝牙、WIFI等近距离通信构建的局域网。在传输领域,有线宽带和无线通信是竞争关系。在无线通信方面,1G~5G网络也与蓝牙、WIFI存在竞争关系。上一代主要是4G网络和WIFI的竞争,下一代是5G网络和WIFI的竞争。总的来说,大家都比较看好5G网络。云操作系统将以5G为主,有线宽带、WIFI、蓝牙也会发挥作用。

数据的计算和存储由数据中心(包括边缘数据中心)内的服务器完成,智能终端主要保留两个功能,数据采集和人机交互。云操作系统横跨云服务器和智能终端,实现资源分配。要实现这个目标,关键是5G网络在带宽、时延、稳定性等方面能否达到硬总线的水平。与4G基站不同,5G将是宏基站和微基站(甚至更小的微微基站)的合作,实际上相当于室内WIFI。理论上,核心光通信网+5G宏基站+5G微基站+微微基站可以实现整个数据传输链路的全覆盖。云操作系统也必须基于5G,以5G通信网络作为其“软总线”的载体。

当然,以上只是理想场景。目前,5G和云计算都还处于初级发展阶段,5G技术还不成熟,5G网络覆盖还远未完成。关键的是,5G网络和硬总线在带宽和时延上还有很大差距。总的来说,5G和云计算的技术发展很快,协同效应越来越明显。5~10年后,5G的带宽和时延指标将有较大提升,5G网络建设基本成熟。再加上边缘计算的发展,云数据中心-边缘计算中心-智能终端将形成紧密协同的计算体系,支撑云运营的发展。

我们不妨大胆想象一下,加入云操作系统后,整个计算系统将面临怎样的变化。云运营和原来的操作系统有什么区别,云运营和以鸿蒙系统为代表的物联网操作系统有什么区别?云操作系统可以实现鸿蒙系统系统的一系列理念,而且可以做得比鸿蒙系统更好。下面,我们来详细分析一下。

下一代操作系统必须面向物联网,需要基于物联网设备进行设计。物联网领域有一个根本问题——如何平衡设备智能化和成本控制?

某种程度上,计算能力就是智能的程度。一个设备能提供的计算能力越强,它能解决的问题就越多。计算能力的主要载体是芯片,芯片越强越贵。按照之前的逻辑,一个设备智能化改造的核心是通过嵌入更强大的芯片使其具备计算能力,这必然会大大增加设备的成本。

为物联网设计操作系统时,需要考虑两个因素:

IOT设备数量庞大,因此必须降低成本。如果每个IOT设备都配备芯片,成本是无法承受的。试想一下,台灯、冰箱、空调,甚至水表、电表都配备了CPU和存储芯片,这些设备的价格势必会大幅上涨(目前物联网设备中各种嵌入式芯片的计算能力较弱,远小于电脑和手机芯片提供的计算能力,因此其智能有限)。

IOT设备的核心在于感知和控制,而不在于计算。未来,不仅家中会有各种各样的智能设备,城市中还会密集分布着各种各样的传感器,用来监测城市中水、电、气等供应系统的状态。这些IOT设备的核心功能是传感器和控制器。一方面,它们将感应到的图像、电压和其他数据传输到系统中;另一方面,它们根据指令进行相应的操作,比如关闭阀门、调整摄像头角度等。

基于IOT设备的特点,解决上述成本与智能矛盾的最佳方式是将计算与感知和操纵分离:IOT终端承担数据感知和操纵的功能,将数据计算功能放在云端或边缘计算终端。通过云操作系统,IOT设备可以安心地“四肢着地”,把“大脑”放在云端或边缘的服务器上。无需在物联网设备上安装昂贵的芯片,仍然可以获得强大的数据计算能力,从而实现低成本的智能化改造。

把数据计算功能从物联网终端剥离出来,也有一个很重要的作用,就是促进物联网设备计算的标准化。

我们知道,操作系统与计算芯片高度耦合。电脑上微软操作系统+英特尔芯片,手机上安卓系统+高通芯片都一样。操作系统经常和芯片合作,* * *一起进化。英特尔的电脑芯片和高通的手机芯片都是高度标准化的。相比之下,物联网设备中的嵌入式芯片种类繁多,五花八门,给操作系统的发展设置了很大的障碍。如果芯片不能统一,用一个操作系统去适配多种物联网芯片,系统性能会大打折扣。

如果通过云边缘协作,将物联网设备的计算芯片放在云端或者边缘的服务器上,就可以很好地解决这个问题。服务器上的芯片可以高度统一,云操作系统只需要适配云服务器上的芯片即可。操作系统调用硬件资源来完成计算任务。如果把计算任务集中在云端,会屏蔽本地终端设备的差异性。在云操作系统看来,无论是电脑、手机、平板、汽车还是电视,本质上都是屏幕,操作都是一样的。

鸿蒙系统+物联网嵌入式芯片只是过渡方案,最终方案是云操作系统+云标准计算芯片。当然,要达到上述的云端协同,还有很长的路要走。未来几年,物联网上的嵌入式芯片仍将是主流解决方案。在这种情况下,华为的鸿蒙系统系统必须兼容各种嵌入式芯片,这是一个大问题。但另一方面,通过鸿蒙系统体系强制IOT芯片标准化,也可以促进中国芯片和IOT产业的发展,这也是鸿蒙系统的一大贡献。

从硬件计算资源的调度分析了云操作系统的优势。接下来,我们从应用软件的角度来看云操作系统可能的未来。

在计算架构中,操作系统与芯片耦合,应用软件与操作系统耦合。相同的应用软件如果要从一个操作系统迁移到另一个操作系统,需要重新开发。比如电脑上的微信和手机上的微信功能一样,但腾讯要基于Windows和Android进行二次开发。同样在移动端,微信应该是基于苹果的IOS系统重新开发的。功能相同,但由于不同的操作系统被重复开发了很多次,无疑是巨大的浪费。试想一下,面对各种各样的物联网设备,如果软件厂商要多次开发不同的设备,那简直是难以承受之重。

因此,一次开发,多终端适配,正是物联网操作系统的需求,也是鸿蒙系统努力实现的目标。操作系统与计算芯片耦合。面对多样化的嵌入式物联网芯片,鸿蒙系统必须做出一些个性化的适配,其上承载的应用软件也必须做出相应的适配,这会增加一些开发难度。如果强行屏蔽底层芯片之间的差异,很可能会损害系统的性能,说明系统容易卡顿,稳定性差。

如果是云操作系统,因为计算芯片本身是统一的,云操作系统的主体部署在云服务器上。相应的,上层应用的主体也部署在云服务器上。终端设备是人机交互界面,大多数情况下是触摸屏(某些场景下加语音交互)。终端智能设备是接入云应用的入口。无论是从手机、电脑、电视、汽车,甚至是从冰箱、电梯广告屏,都是在云端访问同一个应用软件。这自然不存在应用适配的问题。

鸿蒙系统想要实现的是多发展部署。云操作系统可以实现一次开发、一次部署、多终端应用。该方法在应用软件的标准化和性能上优于多终端部署方案。

我们以一个应用场景为例:

华为鸿蒙系统项目负责人在接受媒体采访时提到,鸿蒙系统的目标是让应用跟着人走,而不是锁定特定设备。比如用户用手机和家人视频通话,不用一直拿着手机。当用户走进客厅时,视频通话会自动连接到电视。如果能做到这一点,真的是很大的进步。现在的操作系统,别说手机和电视能打通,就是手机和平板都无法打通。

在这个方案中,手机和电视都安装了鸿蒙系统系统,毕竟是两个独立的设备,视频应用需要从手机传输到电视。我们用传球来类比:如何更好的把球传给一个运动的人?在现在的Android和IOS操作系统中,球只能锁在一个人的手里。如果用户离开这个,就没有办法拿到球;鸿蒙系统想要实现的是许多人互相传球。当用户离开A,走到B附近时,A把手中的球传给B,B再传给用户;云操作系统的解决方案是球还是只在A手里,但是A站得远,传球能力强。无论用户走到哪里,都可以直接传球。这样就省略了中间从A到B传球的过程。

目前,云计算的重点已经从基础设施的虚拟化转向云原生应用的开发。云原生应用的目标是一个开发和多终端的应用。那时本地终端只是一个网络接入和人机交互的设备,不需要部署任何应用。每个人都有一个特定的应用账号,与它的生物特征(如人脸、指纹)绑定,可以从任何终端轻松接入云应用中心,让应用真正做到跟人走。

电脑和手机作为个人应用的私密性会大打折扣。每个人的电脑和手机隐私的关键是很多数据都存储在本地,每个人下载的应用软件都不一样,桌面的布局也是独一无二的。我习惯用自己的电脑,别人的电脑用起来总会觉得不舒服。在云操作系统时代,这一切都将改变。本地终端几乎不再存储数据,别人拿着你的电脑,只要不能登录你的账号,就看不到你的任何信息。此外,云不仅存储个人数据,还存储你的电脑和手机桌面。你安装了什么软件,这些软件是怎么布局的,完全可以还原。

电脑和手机本质上都是一个屏幕,和汽车、冰箱、洗衣机里安装的屏幕没什么区别。它们只是云数据中心的一个入口。当你借用同事的电脑在没有自己电脑的情况下办公,只要登录你的云账号,同事的电脑桌面就会和你的一模一样。你注销账号后,你所有的使用记录在本地端都消失了(其实本地端根本没有做任何数据记录,只是一个显示屏)。你挥一挥衣袖,不带走一片云彩。你和你的同事都不担心数据安全。

再者,大部分设备退化成屏幕后,设备本身的价值会大打折扣,整个智能硬件的商业模式会发生根本性的变化。因为手机和电脑终端不再追求高配置的计算和存储芯片,成本大大降低,进而这些电子产品的价格也大大降低。原来6000元的电脑和手机,可能只要2000元。另一方面,虽然消费者不需要购买芯片,但使用芯片需要付费。根据计算、存储和网络资源的消耗和使用时间付费。比如,你可以用1000元的手机玩王者荣耀,看4K电影,但是你需要支付1元每小时的钱。与企业端云服务类似,个人消费市场也进入了云服务时代。

这对用户也有好处:在C端计算领域,也实现了“以租代售”,有助于提高用户的现金流,无需一次性支付数千元的昂贵电子设备;用户可以获得几乎无限的计算能力,突破了单台设备的计算能力限制。当你需要运行大型游戏的时候,你可以获得超高的计算能力配置,并且只为这段时间付费。只要单个用户愿意付费,就可以获得和现在的超级计算机一样的计算能力。

如果把应用部署在云端,应用可以与人同行,到那时,城市里可能到处都是各种各样的触摸屏(毕竟只是一个屏幕,成本比电脑低很多),这些屏幕可以当* * *电脑用。用户可以通过指纹识别、人脸识别等手段,在任意屏幕上轻松登录自己的云账户,将这块屏幕变成自己的电脑。使用后注销账号,设备上不会留下任何痕迹,不存在数据泄露的风险。这将给经常需要移动办公的人们带来极大的便利。他们不用随身带着电脑,因为“电脑”随处可见,看完就可以走。

综上所述,鸿蒙系统比目前的Android系统走得更远,但它仍然不是最终的解决方案。需要指出的是,云操作系统需要一定的前提条件,5G网络要足够成熟和强大,云端协作体系完整,这些都需要很长时间的完善。在这个过程中,鸿蒙系统系统是一个很好的方案。

最后,我们来看看云操作系统领域的玩家。一般来说,云操作系统会有三类玩家:前期操作系统企业、领先的云计算企业和互联网应用巨头。

操作系统本身具有一定的连续性。微软、谷歌、苹果等操作系统厂商仍将是云操作系统领域的重要玩家,仍具有较强的竞争优势。尤其是服务器操作系统占据最大市场份额的微软,将逐渐演变为真正的云操作系统。华为推出了鸿蒙系统。虽然鸿蒙系统不是终极的云操作系统,但它是目前最好的物联网操作系统。鸿蒙系统进化成了云计算操作系统,比安卓等系统更方便。而且鸿蒙系统有软总线技术的积累,华为领先的5G,华为云也有不熟悉的实力,所以未来华为鸿蒙系统是云操作系统的有力竞争对手。

除了操作系统公司,头部云计算巨头也是未来云操作系统的有力竞争者。(还是那句话,云厂商宣称的云操作系统其实是云资源管理平台,不是真正的云操作系统)。阿里云、AWS、谷歌云等。,升级他们目前所谓的云操作系统,使之成为真正的操作系统,这是未知的。

此外,还有一类云操作系统玩家,即个体互联网应用巨头。最典型的是腾讯(微信),其次是阿里巴巴(钉钉)。以微信为例,通过小程序,把自己变成一个应用开发平台,微信本身的运营就是系统化的。微信账号是云操作系统的账号。登录微信,然后打开各种小程序,类似于登录云桌面,打开各种应用。所以微信也是操作系统的重要玩家。另外,钉钉也在逐渐把自己变成一个开发平台,系统化运营。

在未来的云操作系统争夺战中,中国将是美国强有力的竞争对手。国内的华为、阿里巴巴、腾讯都将是重要的玩家。可以预见,未来的操作系统将不再由美国企业主导。中文操作系统的自主性值得期待。

正文:凝视深空/数据猿