2020年8月29日，首都科学讲堂线上开讲，本次首都科学讲堂邀请了中国科学院软件微究所特聘研究员武延军，为大家带来主题为《用中国操作系统为新基建“铸魂”》的精彩讲座。

　　用中国操作系统为新基建“铸魂”

　　最近热议的“新基建”到底“新”在哪?中国操作系统近来发展如何?怎样用中国操作系统为新基建“铸魂”?中国操作系统能否快速实现“换道超车”，开辟新兴市场，打破垄断局面呢?

　　第一讲 新基建的“新”在哪？

　　2020年4月份，国家发改委定义的新基建是：以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。

　　同时还给出了新基建的三种类型，第一种是信息基础设施，信息基础设施又分为三类，首先是以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，第二类是以人工智能、区块链、云计算等为代表的新技术基础设施，第三类是以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施。第二类新基建叫融合基础设施，是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施，比如说，智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。第三类新基建叫创新基础设施，它是指支撑科学研究、技术开发、产品研究的具有公益属性的基础设施，比如说，重大科技基础设施、产业技术创新的基础设施等。

　　虽然新基建在我国是首次提出，但国际上首次提出类似概念和计划的国家却是美国。1992年美国参议员戈尔提出了信息高速公路法案。1993年，时任美国总统的克林顿提出“国家信息基础设施行动动议”，主要内容就是建立美国国内的通信网络，实现全美的网络互联互通。在这个动议的推动下，1994年后，美国又实施了覆盖全球的互联网建设计划。上世纪90年代中后期，美国孵化出了一大批知名高技术企业，直到现在他们依然在国际市场上占据着重要地位，比如：谷歌、亚马逊、微软、苹果等跨国公司。

　　美国实施美国版新基建后，科技实力迅速超越竞争对手德国和日本，成为了互联网时代的第一科技强国。

　　我国新基础建设设施的第一个特点，是数字经济与实体经济融合的新发展理念。信息基础设施涉及了目前和未来非常前沿的数字技术，且未来数字经济在国民经济中的比重和地位将进一步提升，并将极大促进实体经济和科技创新的融合与发展。第二个特点是以技术创新为驱动。信息基础设施囊括了当前非常核心和关键的技术产品，其中就包括芯片和操作系统。相关技术人员通过在这些技术领域的创新，驱动了新基建的高水平发展，支撑了更多的应用创新。例如疫情催生的健康码、线上会议，都是在新基建的支撑下实现的应用创新。可以肯定的是，未来我国还会有更多的新应用技术和新底层技术诞生。第三个特点是以信息网络为基础。今天的我们，之所以能够召开线上会议，能够刷抖音，能够微信视频，完全取决于我国在信息网络基础设施上的快速发展，比如云计算、光纤宽带、人工智能技术。

　　了解了新基建新在哪里之后，再关注一下新基建的三大现实意义。首先，新基建能够促进产业转型升级。在新基建的支撑下，相关产业的生产率得到极大提升，并向价值链的高端进军，同时建立了更加可靠的供应链体系和响应速度更快的技术保障体系。

　　其次，为了适应当前的国内国际局势，必须推进新基建。疫情带来的工作生活新模式，客观上需要更强大、更先进的基础设施来保障。随着一些国家推行“逆全球化”，之前可以使用的国外基础设施面临“断供”和“卡脖子”风险，因此要有未雨绸缪的预案。

　　最后，未来的科研创新需要新基建。通过新基建的高质量发展，我们将拥有属于自己的、更好的，甚至国际领先的实验环境，并在此基础上，开展高水平的、更具前瞻性的、更具竞争力的科研创新。

　　第二讲 如何用中国操作系统为新基建“铸魂”？

　　操作系统是管理硬件设备，进行资源调度，为计算机应用程序和用户提供通用服务支撑的软件集合。它位于硬件和应用程序之间，具有承上启下的作用。

　　操作系统按载体可以分为服务器操作系统、PC/笔记本操作系统、移动终端操作系统、物联网设备操作系统。其中服务器操作系统是我们大多数人看不见、摸不着的，它的使用者大都是金融、电信、能源等行业以及科研机构。中国厂商开发的服务器操作系统包括麒麟、openEuler等。

　　物联网操作系统种类非常多，其中FreeRTOS是国际市场应用最为广泛的操作系统，市场份额高达60%以上。最近几年，中国厂商华为、阿里、腾讯纷纷推出自己的物联网操作系统，例如华为的LiteOS、阿里的Ali Things、腾讯的Tencent Tiny。

　　PC/笔记本的操作系统和移动智能终端的操作系统，更为普通消费者熟知，比如PC上的Windows，苹果笔记本上的MacOS。消费者接触最多的操作系统当属移动智能终端操作系统，像iOS和安卓。

　　操作系统到底有多重要？为什么大家都在关注和强调操作系统的重要性呢？2019年全球市值排名前十的公司中，有七家公司是科技公司，而其中稳居前四的苹果、微软、谷歌和亚马逊的市值都在一万亿美元以上，而它们的共同特点就是以操作系统为核心竞争力。由于苹果iOS带来的生态效应，仅苹果App Store应用商店的年收入就超过了腾讯公司的年收入。由此可见，操作系统是高科技产业商业价值的制高点。

　　我国的新基础建设设施，肯定要向广大消费者提供稳定、可靠的服务，要有良好的用户体验，要支持应用的开发和创新，要高效调度硬件资源，从而带动国内经济持续健康发展，这些都需要依靠中国厂商开发操作系统来保障。

　　众所周知，芯片是制约我国发展的短板产业。如果能依靠中国厂商开发出性能优良、运转稳定、用户基数巨大的操作系统，就能够把国产芯片产业带动起来。我国的人工智能技术水平比较高，但是如何将人工智能技术转化为生产力呢？说到底还是要以操作系统为载体。

　　总的来讲，中国厂商开发的操作系统将构成新基建的灵魂，因为操作系统具有全局的资源管理能力，就像军事领域的OODA闭环一样，操作系统通过最全面的数据收集能力，能够更加客观地对系统的运行状态做出预测、判断，进而做出高效的决策，并付诸行动。操作系统如同灵魂一般，贯穿了新基建的整个运行过程。所以，操作系统对于新基建乃至整个国民经济都起到了关键的支撑作用。

　　当新基建有了灵魂以后，它的运行效率就会更高，扩展基础会更好，普惠范围会更广。因此，一个由中国厂商开发维护的技术先进、安全可靠的操作系统能够为新基建注入更持久的效力、活力和动力。

　　第三讲 中国操作系统走向百姓有多难

　　1986年，中科院孙玉芳老师作为先行者，引进、分析、整理了关于UNIX操作系统的大量资料，并将这些材料转化为国内操作系统的教学和科研基础。

　　2000年前后，Linux传入中国，为中国厂商研发国产操作系统提供了一个难得的发展机遇。令人欣慰的是，Linux操作系统支撑起了国内众多知名互联网企业的服务器操作系统，比如众所周知的BAT公司。

　　2008年，我国正式启动涵盖核心元器件、高端通用芯片和基础软件的“核高基”国家重大专项，期间对Linux和安卓进行了深入分析，为国内服务器厂商、手机厂商和其他智能终端厂商提供了操作系统的人才和技术储备。

　　2018年，在市场竞争中逐渐站稳脚跟的一些厂商，前后取得一些商业突破。在服务器领域，麒麟操作系统已经占据了比较大的国内市场份额。华为的欧拉操作系统在电信、金融、能源等关键领域也得到了部署和应用。在PC、笔记本领域，统信的UOS、中科方德的桌面操作系统的适配能力都很突出。

　　在移动终端操作系统领域，中兴、华为先后受到美国制裁。海外销售的安卓手机无法搭载谷歌移动服务（GMS），导致华为仅在2019年就蒙受了超过100亿美元的损失。2019年8月份，华为发布了安卓备胎——鸿蒙操作系统，这套面向分布式全场景的新一代操作系统，已经向iOS和安卓发起挑战，如果能按照既定的架构和规划发展下去，鸿蒙很有可能成为下一代操作系统的主流。

　　随着中美贸易摩擦的加剧，国内操作系统厂商正在服务器领域、桌面领域、移动终端领域发力。在电子政务、大专院校科研院所、国企、云平台虚拟主机等领域，中国厂商开发的操作系统都正在替代国外操作系统。

　　目前，国内知名操作系统厂商开发的麒麟操作系统，经过近20年的发展，已经在服务器领域占据一席之地。统信作为一家国内民用操作系统研发企业，已经将界面非常友好的桌面操作系统推向民用市场。2019年，华为发起的openEuler操作系统开源社区，截至目前已经有了广泛的参与度。而中科方德桌面操作系统则在上海市党政机关办公领域得到了批量部署。

　　虽然，国内厂商研发的操作系统越来越成熟，但是还必须承认，这些操作系统和普通消费者之间还是有一定距离的。目前中国厂商的操作系统开拓的市场以使用频率较低的党政机关日常办公为主。中国操作系统要想真正走进普通消费者市场，还需要更加贴近生活。

　　第四讲 中国操作系统能否超过“微谷”？

　　据统计，微软的Windows系统占据了全球PC端操作系统87%的市场份额。谷歌的移动端安卓操作系统占到了全球市场的70%以上。在此类市场中，中国厂商的操作系统市场份额均可忽略不计。很多人会问：“中国做了几十年操作系统，为什么一直赶不上去？”“我们基于开源操作系统，研发更加安全可靠的操作系统不是会很快很容易吗？”事实上，研发一个可大规模商用的操作系统是极其困难的，且须跨过三道“门坎”。

　　首先是核心关键技术。Windows、安卓的成功源于先进的核心关键技术，特别是内核和编译工具链的技术，有了这些核心关键组件，操作系统才能继续向更大、更强的系统去迭代演化。

　　其次，还要有可靠的软件供应链。微软拥有相对封闭的软件供应链体系，因为起步较早，所以无论是内核，还是基础组件，都是微软自己研发，并在此之上，构筑了很多的技术壁垒，还申请了大量专利。据统计，安卓系统里仍然使用了300多项微软专利，所以安卓手机卖得越多，微软的收益越多。

　　第三，需要面临的更大挑战是生态。生态分为南向生态和北向生态，南向生态是指硬件生态，北向生态是指应用软件生态。而南北向生态的构建，无法离开丰富的开发工具、软硬件协同联盟（如Wintel联盟和AA联盟）的支持。

　　只有中国厂商开发的操作系统构建好一个完整的南北向生态系统，才标志着一个真正的大规模商用操作系统诞生了。目前，能够跨越以上三个门坎的操作系统只有Windows、安卓、iOS和Redhat Linux。由此可见，一个操作系统的构建过程是非常复杂的。

　　业内专家普遍认为，构建一个大规模商用的操作系统并没有技术捷径，是无法实现弯道超车的。

　　虽然，国产厂商开发的操作系统没有弯道超车的机会，但是可能会有换道超车的机会。以Windows为例，它的诞生是为PC笔记本设计的。当手机成为市场主流后，人们会发现Windows操作系统不适用于手机这样的设备形态了。所以移动互联网时代，微软始终无法赶超iOS和安卓。

　　这就意味着，随着计算场景的变化、计算模式的多样性和不断发展，中国操作系统厂商是有机会推出新一代操作系统的。

　　最初，手机只被定义为个人数字助理、移动的笔记本，但是现在，手机几乎成为一个人的代表了。随着国内通信技术、深度计算、VR等技术的飞速发展，在物联网这样一个新型的计算场景下，中国操作系统厂商是有机会换道超车的。

　　中国操作系统厂商如何把握住机遇、迎头赶上呢？我认为，关键在于相关创新要不断下沉：要注重用户体验的创新；要关注和吸引开发者，“得开发者得天下”；要聚焦底层核心关键技术创新；要软硬件协同创新、互相促进；要持续大力培养储备操作系统研发人才。

　　在新基建的大背景下，中国操作系统将迎来改变命运的新机遇。中国操作系统想要超越“微谷”，衡量标准是什么呢？我认为有三个。一是全球化，国产厂商开发的操作系统要能占据全球主流市场较大份额。二是高端化，国产厂商的操作系统必须占据价值链的高端，这样才能有高收益、高回报。三是平民化，“飞入寻常百姓家”，成为人们日常生活的必需品，是超越“微谷”的重要标志。