什么是物联网时代的操作系统
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万物互联时代的操作系统(深度研究)本文选自亿欧智库,详细解读了万物互联时代物联OS现状和技术架构。
下载地址:万物互联时代的操作系统文章来源:万物互联时代的操作系统(深度研究)物联网操作系统尚处于发展早期阶段,呈现出碎片化状态。
目前市场中存在着不同来源的物联网操作系统:有从原有嵌入式操作系统改进而来的,也有从通用系统裁剪而来的,还有面向物联网需要完全从零发展而来的。
不同行业背景的厂商(操作系统大厂、硬件厂商、云计算服务厂商等)从自身业务需求出发进行探索。
我们判断尽管目前物联网市场中操作系统的市场占有率较为分散,但未来有可能出现几个垄断具体业务场景或生态的主导型物联网操作系统。
Windows操作系统与Intel CPU组成的个人计算机架构,称霸了桌面端20余年。
软件和硬件之间的协同进步关系使得Wintel双方在各自领域都获得了竞争优势,Intel则成为整个半导体产业中技术实力最强的企业。
Wintel联盟为个人电脑的推广和使用做出了重大贡献,但也存在不同程度的排他性。
Linux操作系统起源于1991年,从创始之初就采用内核开源的模式吸引个人和开发团体参与到开源社区的代码贡献中。
到目前为止,Linux已经形成成熟的开源社区,汇聚了一大批开发者,Linux模式很好地印证了以开源基金会、开源社区和开源贡献方为主要参与方的模式也可以为全社会贡献高性能的底层软件。
Linux主要由内核、shell、文件系统和应用程序四部分组成。
内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构,它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。
正是受益于Linux内核的开放性和自定义程度高,相比 Windows 等闭源系统,开发者使用计算机资源时具有更高自由度,因此在服务器及嵌入式等开发者使用居多的场景下拥有很高的市场占有率。
Windows Phone的历史最早可追溯到1996年研发的PDA系统WinCE,桌面操作系统赢家微软早已开始布局移动端——能够随身携带的袖珍型个人计算机。
与RTOS大不一样,这些国内外主流物联网操作系统中哪款更适合你每一个时代都有属于自己特色的电子产品,每一类产品都有自己适配的操作系统。
例如早期的MULTICS、UNIX这类多任务操作系统,到个人电脑采用的LINUX、Windows等多处理器操作系统,再到智能手机时代的iOS、安卓(Android)等移动操作系统。
这些操作系统运行在“裸机”设备的最低层,搭建了其他软件、应用(APP)运行的环境与平台。
当今各类软件和互联网应用的火热,以及PC时代与移动互联网时代的辉煌,都离不开一路完善的操作系统。
近年来,随着物联网(IoT)市场的迅猛发展,嵌入式设备联网成为了一个刚需。
物联网的核心和基础仍是互联网,但不同于互联网强调人与人的互联,物联网是在这样的基础上延伸和扩展出人与物、物与物之间的连接网络,形成我们说的“万物互联”。
虽然物联网的发展是大势所趋,也被普遍看好和关注,但嵌入式设备的联网会使得软件复杂性大幅增加,传统的嵌入式RTOS(实时操作系统)内核已经越来越难满足市场的需求,在这种情况下,物联网操作系统(IoTOS)的概念应运而生。
物联网对操作系统的要求物联网系统大致可分为感知层、终端系统层、网络层(进一步分为网络接入层和核心层)、设备管理层、后台应用层等几个层次。
由于包含大量的嵌入式设备,与传统的单一设备相比,物联网面对的是碎片化难题,无论是底层的连接还是上层的应用服务,都特别强调“术业有专攻”:物联网系统要求感知层的设备更小、功耗更低,而且需要安全可靠和具备组网能力;物联网通信层需要支持各种通信协议和协议之间的转换;应用层则需要具备云计算能力。
在软件方面,早先的嵌入式操作系统只是完成了物理硬件的抽象,并不能真正代表未来的物联网。
例如在安卓的生态环境中,开发者基本不用考虑智能终端的物理硬件配置,只需根据安卓的编程接口编写应用程序,就可以运行在所有基于安卓的智能终端上一样。
简单地说,这是“物联网设备操作系统”和“物联网操作系统”的区别。
物联网是什么在当今科技飞速发展的时代,“物联网”这个词汇越来越频繁地出现在我们的生活中。
但对于许多人来说,物联网究竟是什么,可能还只是一个模糊的概念。
其实,物联网就在我们身边,它正在悄悄地改变着我们的生活方式和社会的运行模式。
简单来说,物联网就是让各种物品通过网络连接起来,实现智能化的管理和控制。
想象一下,你的冰箱能够自动感知里面食物的种类和数量,当某种食材快用完时,它会自动向你的手机发送提醒并帮你下单购买;你的空调能够根据室内外的温度和湿度自动调节工作模式,让你始终处于舒适的环境中;你的汽车能够与交通系统实时通信,为你规划最佳的行驶路线,避开拥堵路段。
这些看似科幻电影中的场景,正是物联网带来的可能性。
物联网的实现离不开一系列关键技术。
首先是传感器技术,它就像是物联网的“眼睛”和“耳朵”,能够感知物品的状态和环境信息。
例如,温度传感器可以测量温度,湿度传感器可以检测湿度,压力传感器能够感知压力等等。
这些传感器将收集到的数据传输给物联网系统,为后续的分析和处理提供基础。
其次是通信技术,这是物联网的“神经网络”,负责将物品连接起来。
常见的通信技术包括蓝牙、WiFi、Zigbee 等短距离通信技术,以及4G、5G 等移动网络通信技术。
不同的通信技术适用于不同的场景,比如在家庭中,蓝牙和 WiFi 常用于连接各种智能设备;而在工业领域,Zigbee 则因其低功耗、高稳定性的特点而被广泛应用。
再者是云计算和大数据技术,它们是物联网的“大脑”。
大量的传感器数据需要被存储、分析和处理,云计算提供了强大的计算和存储能力,大数据技术则帮助我们从海量的数据中挖掘出有价值的信息,从而实现对物品的智能化管理和控制。
物联网的应用场景非常广泛。
在智能家居领域,我们可以通过手机远程控制家中的灯光、窗帘、门锁等设备,实现智能化的家居生活。
在智能交通领域,物联网可以实现车辆的实时监控、交通流量的智能调控,提高交通运输的效率和安全性。
什么是物联网如何应用在家庭生活中在当今科技飞速发展的时代,物联网这个词越来越频繁地出现在我们的生活中。
但对于很多人来说,可能还不太清楚物联网到底是什么,以及它如何在我们的家庭生活中发挥作用。
接下来,让我们一起揭开物联网的神秘面纱,看看它是如何悄然改变我们的家庭生活的。
首先,我们来了解一下什么是物联网。
简单来说,物联网就是通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
想象一下,您的家里所有的设备和物品都能够相互“交流”和“合作”,为您提供更加便捷、舒适和安全的生活环境,这就是物联网的魅力所在。
那么,物联网在家庭生活中有哪些具体的应用呢?智能家居控制系统是物联网在家庭中最常见的应用之一。
通过手机应用或者智能语音助手,您可以轻松地远程控制家里的灯光、窗帘、空调、电视等设备。
比如,在炎热的夏天,您可以在下班回家的路上提前打开空调,让家里凉爽宜人;在晚上睡觉前,您只需要说一句“晚安”,系统就会自动关闭灯光、拉上窗帘,为您营造一个舒适的睡眠环境。
家庭安防系统也是物联网的重要应用领域。
安装了智能摄像头和传感器的家庭,可以实时监控家中的情况。
当有陌生人闯入或者发生异常情况时,系统会立即向您的手机发送警报信息,让您能够及时采取措施。
此外,智能门锁可以通过指纹、密码或者手机蓝牙等方式开锁,不仅方便,而且更加安全。
物联网还可以应用在家庭能源管理方面。
智能电表和智能插座能够实时监测家庭的用电情况,帮助您了解哪些电器设备耗电量大,从而合理安排用电,节约能源和费用。
例如,当您发现某个电器在待机状态下仍消耗大量电能时,您可以及时关闭它,以减少不必要的浪费。
在家庭健康管理方面,物联网也大有用武之地。
智能手环、智能体重秤、智能血压计等设备可以实时监测您的身体指标,并将数据上传到云端,您可以通过手机随时查看自己的健康状况。
校园物联网管理系统在当今数字化和智能化的时代,校园也在不断寻求创新和变革,以提高管理效率、优化资源配置,并为师生创造更优质的学习和生活环境。
校园物联网管理系统应运而生,成为了校园现代化管理的重要手段。
校园物联网管理系统是一种基于物联网技术,将校园内各种设备、设施和资源连接起来,实现智能化感知、监测、控制和管理的综合性系统。
它涵盖了校园的多个方面,包括教学、生活、安全等。
在教学方面,物联网管理系统为教学带来了诸多便利。
例如,智能教室系统可以自动调节灯光、温度和湿度,为师生创造舒适的教学环境。
教室里的多媒体设备可以通过物联网实现远程控制和管理,方便教师提前准备教学资料,提高教学效率。
同时,学生的学习设备也可以与物联网系统连接,教师能够实时了解学生的学习情况,进行个性化的教学指导。
在生活方面,物联网管理系统也发挥着重要作用。
校园的宿舍管理可以更加智能化,通过智能门锁、水电表等设备,实现远程监控和管理。
学生的用水用电情况能够实时反馈,既方便了学生的生活,也有助于节约能源。
校园的食堂也可以通过物联网技术实现智能化管理,比如食品的库存管理、食材的溯源等,保障食品安全。
在安全管理方面,校园物联网管理系统更是不可或缺。
通过安装在校园各个角落的监控摄像头、传感器等设备,可以实时监测校园内的人员流动和异常情况。
一旦发生紧急事件,系统能够迅速发出警报,并通知相关人员及时处理。
此外,校园的门禁系统也可以与物联网结合,实现人员的精准识别和管理,防止外来人员随意进入校园。
校园物联网管理系统的实现离不开一系列的技术支持。
首先是传感器技术,它能够感知各种物理量和环境参数,如温度、湿度、光照强度等,并将这些信息转化为电信号传输给系统。
其次是网络通信技术,包括有线网络和无线网络,确保数据的稳定传输。
云计算和大数据技术则为系统提供了强大的计算和存储能力,能够对海量的数据进行分析和处理,为管理决策提供依据。
然而,校园物联网管理系统的建设和应用也面临着一些挑战。
物联网(The Internet of things)物联网(The Internet of things)的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的概念是在1999年提出的。
物联网就是“物物相连的互联网”。
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。
定义物联网的英文名称为"The I nternet of Things” 。
由该名称可见,物联网就是“物物相连的互联网”。
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:1、要有相应信息的接收器;2、要有数据传输通路;3、要有一定的存储功能;4、要有CPU;5、要有操作系统;6、要有专门的应用程序;7、要有数据发送器;8、遵循物联网的通信协议;9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
2009年9月,在北京举办的物联网与企业环境中欧研讨会上,欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义:物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。
人工智能专题·专题一测验(权重10%)一、判断题2. 世界上第一台通用计算机"EN IAC "千1956年在美国宾夕法尼亚大学诞生。
A. 对B. 错正确答案: B3. 认知模拟是指使用心理学实验的结果开发模拟人类解决问题方法的程序。
A. 对B. 错正确答案: A4. 超级智能时代是机器智能与移动互联网的深度结合。
A. 对B. 错正确答案: B5. 图灵测试一词来源千艾伦·图灵发表千1956年的一篇论文《计算机器与智。
\ 匕匕么目 A. 对B. 错正确答案: B6. 弱人工智能具备自我思考、自我推理和解决问题的能力。
A. 对B. 错正确答案: B二、选择题8. 在最初的图灵测试中,如果有超过()的测试者不能确定被测试者是人还是机器,则这台机器就通过了测试,并认为具有人类智能。
A. 20%B. 30%C.40%D. 50%正确答案: B9. 机器智能的标准于()年提出。
A. 1950年B. 1956年C. 1970年D.2000年正确答案: A10. "电脑”一词是()发明的?A. 冯·诺依曼B. 路易斯·蒙巴顿C. 艾伦·图灵D. 莫奇利和埃科特正确答案: B11. 第二代移动互联网的操作系统是()?A. I nterX86B.A RMC. WindowsD.Android正确答案: D12. ()是指机器智能和物联网(IOT)的深度结合。
A. 弱智能时代B. 高智能时代C. 强智能时代D. 超级智能时代正确答案: D人工智能专题·专题一测验(权重10%)一、判断题2. 1965年,美国M IT人工智能实验室的Ro berts编制了多面体识别程序,开创了计算机视觉的新领域。
A. 对B. 错正确答案: A3. 计算机的基本结构以真值函数理论为模型。
A. 对B. 错正确答案: A4. 第一台电子计算机的设计目的是:在二战中计算长程火炮的弹道轨迹。
物联网的定义在当今科技飞速发展的时代,物联网这个词汇越来越频繁地出现在我们的生活中。
那么,究竟什么是物联网呢?简单来说,物联网就是让各种物品通过网络相互连接、相互通信、相互协同工作,从而实现智能化管理和控制的一种技术。
它不仅仅是把物品连接到网络上,更重要的是让这些物品能够自动感知环境、收集数据,并根据预设的规则和算法进行分析和决策,进而实现智能化的服务和操作。
想象一下这样的场景:早上醒来,你的智能床垫感知到你已经睡醒,自动打开窗帘,让温暖的阳光照进房间。
同时,智能音箱开始播放你喜欢的音乐,智能咖啡机为你煮好了香浓的咖啡。
当你准备出门时,智能门锁自动解锁,你的手机收到提示,告知你今天的天气和交通状况,并为你规划了最佳的出行路线。
这一系列看似神奇的操作,都是物联网在发挥作用。
从技术层面来看,物联网主要由三个部分组成:感知层、网络层和应用层。
感知层就像是物联网的“感官”,它由各种传感器和智能设备组成,负责收集物品的各种信息,比如温度、湿度、位置、压力等等。
这些传感器和设备能够将物理世界中的各种信号转化为数字信号,为后续的处理和分析提供数据基础。
常见的感知设备包括温度传感器、湿度传感器、摄像头、RFID 标签等等。
网络层则是物联网的“神经系统”,它负责将感知层收集到的数据传输到应用层。
这一层主要包括各种网络技术,如WiFi、蓝牙、Zigbee、NBIoT 等等。
不同的网络技术适用于不同的场景和需求,比如 WiFi 适用于家庭和办公场所等短距离、高速率的数据传输;蓝牙适用于手机、耳机等设备之间的短距离连接;Zigbee 适用于智能家居等低功耗、低成本的场景;NBIoT 则适用于远距离、低功耗的物联网设备,如智能水表、智能电表等。
应用层是物联网的“大脑”,它负责对网络层传输过来的数据进行处理和分析,并根据用户的需求和预设的规则提供相应的服务和应用。
这一层涵盖了各种各样的应用场景,如智能家居、智能交通、智能医疗、智能农业等等。
什么是物联网如何应用在日常生活中在当今科技飞速发展的时代,物联网这个词汇越来越频繁地出现在我们的生活中。
但对于很多人来说,物联网究竟是什么,可能还只是一个模糊的概念。
其实,物联网就在我们身边,并且已经深深地融入了我们的日常生活,给我们带来了诸多便利和改变。
那么,到底什么是物联网呢?简单来说,物联网就是通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等,按照约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的核心和基础仍然是互联网,它是在互联网基础上的延伸和扩展。
但与传统互联网不同的是,物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
物联网的应用范围非常广泛,在我们的日常生活中,也有着许多具体的应用场景。
首先,智能家居是物联网应用的一个重要领域。
想象一下,当您下班回家,在路上就可以通过手机提前打开家里的空调,调整到适宜的温度;到家时,智能门锁自动识别您的身份并开门,客厅的灯光自动亮起,窗帘缓缓拉开。
走进厨房,智能冰箱会提醒您食品的保质期,还能根据库存为您推荐食谱,并自动连接电商平台补充食材。
这一切并非科幻电影中的场景,而是物联网技术带来的智能家居生活。
通过将家中的各种设备,如家电、照明、安防系统等连接到网络,实现了远程控制和智能化管理,让我们的生活更加舒适、便捷和安全。
其次,智能交通也是物联网的一个典型应用。
在城市的道路上,通过安装在车辆和道路设施上的传感器,可以实时收集交通流量、路况等信息。
这些信息被传输到交通管理中心,经过分析处理后,用于优化交通信号灯的控制,引导车辆合理行驶,从而缓解交通拥堵。
同时,驾驶员也可以通过车载智能设备获取实时的路况信息,选择最佳的行驶路线。
另外,物联网技术还应用于公共交通系统,如智能公交站牌可以显示公交车的实时位置和预计到达时间,方便乘客规划出行。
什么是物联网时代的操作系统工控领域的思维正在改变,IT(信息技术)与OT(运营技术)的融合逐步发生,但步履滞缓。
那么,IT与OT的融合到底该如何逐步实现?有时后退一步是为了前进两步,从融合的“反面”进行思考,先做拆解和分离,从“解耦”到“封装”,再到逐步“融合”,也许是适合从经典工业控制走向工业物联网的发展道路。
在文中你将看到:1、什么是“解耦”思维?为什么说操作系统或者物联网平台是解耦思维的集大成者?2、什么是物联网的操作系统?3、解耦之后,物联网硬件能否实现“公板公模”?退一步海阔天空人们常说物联网赚不了快钱,因为物联网涉及到IT(信息技术)、CT(通信技术)和OT(运营技术)多个领域的有机交融,时间和积累的深度难有超车捷径。
首先比较一下代表CT的通信行业和代表IT的移动互联网产业。
为什么通信行业的发展慢,移动互联网能快速演进迭代?很大程度的原因在于:标准的力量。
通信行业有互联互通的基本诉求,所以它的发展要基于技术标准,制定技术标准需要多方协调统一,周期长、成本高。
而移动互联网是在开放的通信技术以及通达全球的通信网络基础上的创新,具备一点接入服务全球的能力,没必要与其他企业互联互通,最多就是做一些接口标准和API,所以更能快速迭代、迅速扩张。
而与CT通信技术相比,OT需要深入到工业领域,涉及到实体经济中身量更重的一个部分。
OT的纵深层次很多,从控制中心、工程师站,向下到交换机、网关、控制器,再向下到变频器、驱动器,然后再向下到传感器、执行单元、仪器仪表、终端设备…产品多、组合多、链条长,因此互联互通的难度更大,周期更长,成本更高。
因此谈到物联网,往往与之相关的形容词是“碎片化”和“术业有专攻”。
无论是底层的连接还是上层的应用服务,都特别强调专业化,但他们又扎根于不同的专业,即便是一家企业对物联网实施全面布局,也会将任务分派给OT、CT、IT等不同团队。
如何将他们拼接起来,让他们彼此融合?正如文初所讲,退一步海阔天空,先让他们彼此拆解和分离,做到资源和协作的最大化分离,即——“解耦”。
过去做硬件的人不用管软件,但是做软件的人必须兼顾,既看硬件又编软件。
然而有了操作系统之后,软硬件彼此“解耦”,做软件的人可以不看硬件了。
这并不是谁强谁弱,也不是谁重要谁不重要的问题,而是大家通过实践形成了共同遵守的共识。
提到操作系统,第一时间我们就会想到运行在电脑上的Windows、Linux,想起运行在手机上的安卓和iOS。
这些程序直接运行在“裸机”设备的最低层,搭建起其他软件、应用运行的环境与基础。
得益于操作系统的兴起、完善,才促成了软件与应用的兴起,铸就了辉煌的PC时代与移动互联网时代。
众所周知,以安卓为代表的操作系统,通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离和解耦,即所有的软件和应用开发者只需根据操作系统提供的编程接口,开发出的应用软件就可以运行在所有基于该操作系统的设备上,而无需考虑设备中各类硬件配置。
这里所说的“解耦”,其实是在硬件抽象基础上的标准化,不是软件与硬件工程师之间不沟通、不交流了,而是因为他们彼此已经沟通充分,定义好了彼此之间的沟通边界和交互平面,形成共识。
而这种共识已经固化成为标准和习惯,所以不需要再重复沟通。
如果我们能够参照这种思路,做到从现在的做OT的人不用管IT,但是做IT的人必须看OT,转变为做IT的人不用看OT了,那么就实现了IT与OT层面的解耦,从而创造了IT与OT融合的第一个必要条件。
物联网平台工业物联网当然,在物联网通过虚拟化进行“解耦”的过程中面临重大挑战,因为物联网不仅涉及上述IT、OT、CT不同领域,还涉及云、边、端多个层级。
安卓操作系统中的“硬件虚拟抽象层”在手机中只涉及一层,而要实现物联网中“物理世界的抽象层”,则要复杂得多。
这点我们在本文的第②部分再进行详细论述。
操作系统的“解耦”思维体现在物联网时代便是物联网平台,物联网中的操作系统就是平台。
未来将有数万亿的联网设备,网络经济规律将发挥重要作用,尽最大努力获取更多的联网设备支持是操作系统或者物联网平台推广的关键。
谁的解耦更彻底,谁的使用更便捷,谁的生态更丰富,谁便最有机会触发平台、工程师与用户之间的“正反馈”。
操作系统或者物联网平台应用更顺手,工程师们就会更愿意使用,让平台上的应用更加丰富,从而吸引更多的用户使用,在正反馈的激励下,围绕平台的生态圈自然越来越大。
以此往复,良性循环。
物理世界的抽象层操作系统并不是科技领域的独创,人类自古以来就建立了自己的操作系统,并且随着技术的进步,操作系统的含义也在不断演进。
什么是人类的操作系统?是法律、是规则、是宗教。
这些操作系统中的指令通过人与人之间组成的社会关系,层层分发,层层下达。
什么是PC和移动互联网时代的操作系统?是Windows、是Linux、是安卓、是iOS。
这些操作系统调度的是PC或者手机中的计算和存储资源。
那么,什么是物联网时代的操作系统?这里要警惕了:可不要简单局限于“端侧操作系统”。
不是AliOS Things,不是Lite OS,不是FreeRTOS,或者说不完全是,这几个嵌入式操作系统只是完成了物理硬件的抽象,并不是物联网的操作系统。
物联网的操作系统调度“物体”本身,因此它很可能将融合人类操作系统与PC时代操作系统的两种形态,物联网操作系统对“物体”的调度过程通过层层分发、层层下达,通过调度云、边、端,不同层级中不同设备的计算资源而实现。
因此,物联网中的操作系统涉及到芯片层、终端层、边缘层、云端层等多个层面。
单一层次的物联网操作系统与安卓在移动互联网领域的地位和作用类似,实现了应用软件与智能终端硬件的解耦。
就像在安卓的生态环境中,开发者基本不用考虑智能终端的物理硬件配置,只需根据安卓的编程接口编写应用程序,就可以运行在所有基于安卓的智能终端上一样,物联网操作系统的作用也是如此。
上述提到的几种嵌入式操作系统,AliOS Things、Lite OS、FreeRTOS…是物理硬件到数字世界的第一道转换,它们是边缘侧的“解耦思维”承载体,其上还要经过多道转换,才完成了物理世界到数字世界的整个镜像,也才能构成完整的物联网操作系统。
理解物联网的操作系统,必须提到CPS。
对CPS有充分理解,是做好物联网的基础,目前在智能交通领域,物联网的操作系统初具雏形。
我们以地铁为例,地铁交通网中的信号系统和综合监控系统,是局部相对成型的CPS系统,每一辆地铁用车都是由计算机调度,调度分配给每台车辆的轨道资源。
如果将轨道看作是CPU处理器,车辆便是线程,类似PC时代操作系统的模式。
而构成整个地铁物联网的操作系统,需要云端、边缘、芯片各个层面的操作系统互相协同,将物理世界通过层层“解耦”,抽象提取到数字世界。
因为PC和智能手机多为标准化的硬件配置,其操作系统标准化和批量复制难度不大,而物联网设备多样化和碎片化的特征,硬件资源常被约束在不同且不相通的多重环境中,对单个层面操作系统的伸缩性和灵活性提出了极高要求。
物联网平台工业物联网例如对于应用场景丰富的智能手表和仅需具备简单通讯、调度功能的计量终端,其操作系统量级应该差别很大,可能是从几KB到几十MB之间无规律伸缩。
目前多种物联网操作系统并存,同一层面中的操作系统由于演进路径不同,造成较大差异。
例如对于终端层的操作系统,便呈现出两种技术路线:一是基于安卓等操作系统进行裁剪和定制,二是在传统RTOS实时操作系统的基础上增加设备联网功能。
因此物联网领域尚未形成像PC和手机市场那样,仅有少数几种操作系统的局面,不管硬件使用哪种系统,都不会形成使用障碍,只是性能不同而已。
因此在物联网的环境下,尤其需要操作系统屏蔽物联网底层硬件碎片化差异,提供统一的编程接口,降低物联网应用开发的门槛、成本和时间。
为了应对严重的碎片化现状,采用“分而治之”的方法论,通过操作系统触发的软硬件分离与解耦可能将在众多应用场景中显现价值——更易复制,从而加快规模化进程。
“公板公模”能否成真?操作系统通过将软硬件解耦,完成的重大使命是令硬件开发厂商可以降低底层投入,实现产品的网络化和智能化并快速量产。
操作系统作为软硬件之间的解耦平面和接口,使得硬件标准化,通过软件实现个性化定制的行为变得可行。
操作系统的另外一个价值,是能够最大程度的实现硬件的通用和软件的复用,提升定制化软件的开发效率,降低复用成本、激活复用情景。
在物联网市场,软件和硬件模块复用性低是大家普遍面临的难题。
尤以工业场景为甚,硬件型号极端碎片化,工业APP被重复使用的次数相对较低,可以说是低到惨不忍睹。
现实的情况往往是一个工业APP被客制化的次数非常多,而被重复使用的次数又非常低,无法通过多次复用摊薄使用成本,几乎形成了一个死循环。
如果这个问题不解决,设备的大规模联网很难实现。
物联网本身是“系统的系统”,势必涉及到产品与系统之间“车同轨、书同文”的工作,涉及到大量的“解耦”工作,通过不同层面的操作系统,将硬件相对标准化,更多定制化功能通过软件实现。
回顾PC和手机的发展历程,都会看到硬件标准化,更多功能由软件定义的发展历程。
自从世界上第一台电子计算机ENIAC在上个世纪四十年代诞生以来,PC经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路等数个阶段。
ENIAC虽是第一台通用意图的计算机,但由于其结构设计不够弹性化,导致它每计算一道新的题目,都需要重新修改电路。
随后从冯?诺伊曼系统结构开始,计算机科学才慢慢演变为硬件和软件两部分。
如今发展到硬件通用化、系列化和标准化,由软件实现文字处理和图形图像等丰富功能的阶段。
智能手机的硬件通用化,软件定制化特征则更为明显。
当年苹果一款手机便击败了诺基亚拥有的众多型号,因为苹果率先从战略上认识到了在移动互联网阶段,硬件的标准化趋势、操作系统的重要性,以及手机应用程序的作用。
就这样手机进入了硬件高度一致化,通过应用商店中种类繁多的各种软件满足用户个性化需求的新阶段。
在物联网领域,通过少数几种公板公模,实现硬件标准化的做法,是否能够成真呢?至少很多企业已经看到了这个趋势,朝着类似的方向在努力。
比如汽车领域,产业链的变革正在发生,通过苹果、谷歌、特斯拉等公司的推动,现在汽车正在变得越来越像一部装了四个轮子的智能手机,使用较少的车型,通过车载操作系统,用大量的个性化软件实现众多的功能。
小结:这里所说的“解耦”,其实是在硬件抽象基础上的标准化,不是软件与硬件工程师之间、IT与OT工程师之间不沟通、不交流了,而是因为他们彼此已经沟通充分,定义好了彼此之间的沟通边界和交互平面,形成共识。
物联网的操作系统调度“物体”本身,而这种调度过程通过层层分发、层层下达,通过调度云、边、端,不同层级中不同设备的计算资源而实现。
很多企业在物联网行业中都在努力,为整个行业贡献出自己的一份力量,如云里物里科技作为物联网企业之一,一直在蓝牙模块和iBeacon两大领域深耕,也即将发布蓝牙压力传感器等新品,只为早日实现万物互联而努力。