基礎軟體平臺的發展趨勢

基礎軟體平臺是整個資訊科技共性支撐的沉澱。資訊科技的未來發展將呈現出如下四個發展趨勢：無處不在的感知、跨域多維的關聯、超越人腦的智慧、虛擬和真實世界的交融。

人類透過自身器官感知世界的能力十分有限，技術的進步大幅拓展了人類感知世界的能力。移動網際網路、無線感測器網和工業網際網路的快速發展使人們對世界的感知，如對人類行為的感知，對製造流程的感知等，開始變得無處不在。

如果CPU是裝置的大腦，感測器就是裝置的五官，智慧感測器有望成為半導體行業的下一個增長引擎。但智慧感測器領域存在“昆蟲綱悖論”，儘管應用市場巨大，但碎片化也很嚴重，導致目前仍找不到一個能支撐摩爾定律指數式進步的巨大的、統一的智 能感測器晶片應用場景。感知領域如何實現感知的低功耗、低成本、高靈敏，如何實現微小化、節能，如何實現異構互聯的融合，以及如何處理物理世界與資訊世界安全問題的相互影響，仍是技術挑戰。

複雜系統的特性，不是簡單地等於子系統特性之和，子系統間的關係才是複雜系統特性的關鍵。業界一直缺乏對複雜系統研究的有效科學手段，即研究事物之間聯絡的手段。但是現在，因為無處不在的感知，我們可以把物理世界所有的物件透過感知採集到虛擬世界中，透過大資料技術對進入虛擬世界的資料進行跨域多維的關聯分析，來研究事物之間的複雜聯絡，發現數據內藏的規律。

大資料解決的是對跨域多維關聯的處理。對複雜系統所產生的資料集合的表示、採集、傳輸、儲存、處理，不能透過對現有技術的簡單拓展來實現，必須具有跨域多維的關聯分析能力。比如要對一個人進行分析，過去醫院只能分析醫療資料，淘寶可以分析購物資料，電信運營商掌握你的移動資料。如果把幾個域關聯起來分析，就可以精準地刻畫出此人的多維度畫像，從而發現許多他本人有意隱藏的社會關係，以及他本人也沒有意識到的行為特徵。

人工智慧有三大支柱：計算、資料、模型演算法。以前的計算科學要依靠人的知識來設計算法，然後透過計算能力處理資料得到結果。但現在，由於算力的大幅提升以及大資料時代的到來，導致我們可以利用無所不在的感知帶來的豐富資料，用計算能力對資料進行分析處理，得出新的模型，算出新的演算法。計算科學是利用科學知識設計算法，使用計算能力處理資料，得到結果。資料科學則是廣泛採集物理世界資料，使用計算能力分析資料，得到演算法，再使用演算法去處理資料。資料科學的演算法是計算機算出來的，使得人工智慧在很多領域可以超越人類。同時，腦科學的進步使得我們對大腦的活動可以進行精細掃描，有可能為人腦仿生計算技術帶來新的方法與質的飛躍。

過去的計算機有一個特點，在計算機上計算，計算完成後輸出一個結果就行。未來的世界，尤其是IT與製造業和工業結合，感知、計算、控制反饋要形成一個閉環，算完的結果要透過虛擬現實、增強現實、混合現實等技術反饋到真實世界去。比如動力外骨骼計劃：透過感測器收集資訊來判斷人的動作意圖，使人跳得更高、更遠；人造面板計劃：基於碳奈米管的壓力感應，人可以感受到來自虛擬世界的觸控。在資訊科技領域，未來的世界將透過無處不在的感知，將真實世界感知到的資料引入到虛擬世界，在虛擬世界中進行跨域關聯的分析，進行智慧處理，然後再透過虛實融合的技術反饋作用於真實世界，實現真實世界和物理世界密切結合的閉環。

回顧軟體技術與產業的發展，我們發現，今天業介面臨的問題與挑戰，與40年前的電腦行業“如出一轍”。40年前的電腦行業，硬體標準化的工作剛剛開始，軟體缺乏通用的作業系統。獨立於硬體的作業系統的出現，提供了一個通用的基礎軟體平臺，促進了計算機硬體的標準化，也實現了計算機軟體的重用，從而促進了計算機產業的高速發展。今天的工業行業高度分散，缺乏統一的標準和平臺，硬軟體技術難以實現共享，造成了整個行業煙囪林立，業界迫切需要透過打造統一的基礎軟體平臺，促進各個領域的標準化、模組化與平臺化，實現基礎軟體技術的共享。只有透過這種統一的基礎軟體平臺，才能形成一個巨大的通用市場，避免碎片化的“昆蟲綱悖論”，實現數字經濟的“指數進步”與“組合進步”。

新的基礎軟體平臺將引入新的軟體形態，實現計算機領域成果的軟體形態和工業領域成果的軟體形態充分融合。計算機領域成果的軟體形態將是一種新的作業系統，其本質是一個軟體框架，類比於瀏覽器，它解決軟體的架構設計、可信確保、互連通訊、實時、大資料處理、智慧處理等共性支撐問題；而工業領域成果的軟體形態將是軟體框架中的外掛，類比瀏覽器外掛，承載的是各行各業的知識和技術訣竅。只有這種“軟體框架+外掛”的形態，才能應對碎片化嚴重的巨大市場，實現計算機領域處理“通”與各行各業處理“專”的平衡。

新的基礎軟體平臺在設計之初就要考慮雲邊端 的執行環境，而不是在雲和端分別設計一個軟體，再將它們連線。新的軟體架構，橫向上是分散式結構，統一設計、分佈執行在雲邊端。雲提供海量資源、承載過載計算，是軟體定義時代的大腦。邊提供就近服務訪問、按需計算解除安裝，是軟體定義時代的中樞神經。端支援移動便攜互動、離線自主協同，是軟體定義時代的感知末梢。縱向上是層次式架構，在傳統的資源管理層上引入行為管理層。資源管理層管理物理域、資訊域、認知域和社會域的資源，行為管理層提供觀察、判斷、決策、行動控制的共性支撐，形成“觀察-判斷-決策-行動控制”的閉環行為鏈，而且這種模型能很好地反映引入智慧與控制閉環後一切軟體的執行流。

新的基礎軟體平臺將需要新的互動方式。傳統資訊系統的互動方式，輸入是命令和資料，輸出是結果資料。新的互動方式下，輸入是任務和環境，輸出是行動，這就要求未來的互動方式將是“新三互”：以無線通訊為基礎的“互操作”；機-機互理解、人-機互理解的“互理解”；遵守物理定律等物理規則、遵守資訊域協議等資訊規則、遵守道德法律等社會規則的“互遵守”。