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開源項目 OpenHarmony

是每個人的 OpenHarmony

2022年9月30日，OpenHarmony項目群技術指導委員會，面向全社會公開征集了對操作系統(tǒng)具有引領作用的前沿技術挑戰(zhàn)、工程技術難題和產(chǎn)業(yè)問題。截止到2022年10月31日，OpenHarmony項目群技術指導委員會共收到OpenHarmony社區(qū)相關的軟件開發(fā)企業(yè)、科研院所和個人開發(fā)者所提交的難題30道。通過本次難題的征集，OpenHarmony項目群技術指導委員會獲得了大量的來自產(chǎn)業(yè)界、工業(yè)界與學術界的一手難題材料，為OpenHarmony技術峰會《終端操作系統(tǒng)十大技術挑戰(zhàn)方向》的發(fā)布提供了非常寶貴的素材。

通過對本次難題的征集，并結合OpenHarmony的技術愿景以及技術架構的大框架，由OpenHarmony項目群技術指導委員會的委員們進行總結、抽象、拔高，最終形成《終端操作系統(tǒng)十大技術挑戰(zhàn)方向》，具體詳細介紹如下：

挑戰(zhàn)方向1：以用戶為中心、場景感知的應用軟件新形態(tài)

PC及移動互聯(lián)網(wǎng)時代，軟件服務以APP中心、以設備為邊界，依賴用戶輸入，被動的提供服務，設備的感知能力有限，無法通過行為和場景感知主動提供服務；萬物智聯(lián)時代，設備算力及感知能力劇增，多設備可協(xié)同提供服務，以APP為中心的服務模式制約了用戶體驗。需構建一種服務按場景智能組合、最短路徑直達、多設備可協(xié)同的應用軟件形態(tài)，來實現(xiàn)體驗的躍遷。

當前，OpenHarmony已經(jīng)構建分布式軟總線及原子化服務框架，初步具備跨APP協(xié)作、多設備協(xié)同能力，但仍然需要用戶主動觸發(fā)服務流程，而且系統(tǒng)理解用戶需求準確度較低，還無法將最合適的服務直接主動提供給用戶。所以，未來OpenHarmony需持續(xù)探索以用戶為中心、場景感知的應用軟件新形態(tài)。

挑戰(zhàn)方向2：多設備協(xié)同、多元化操控的自然交互體驗

用戶界面（UI）是支持人機交互的軟硬件系統(tǒng)，廣泛存在于手機、電腦、平板、穿戴等終端。UI歷經(jīng)批處理（BI）、命令行（CLI）和當前主流的圖形用戶界面（GUI）幾個主要階段。隨著終端硬件及其操控、協(xié)同方式的多元化，基于WIMP（Window, Icon, Menu and Pointer）范式的GUI已難以提供更好的用戶體驗和更高的開發(fā)效率，尤其在多設備協(xié)同場景中，各設備差異化的操控、顯示方式需要更自然的交互模式。

因此，界面范式必須邁向多種設備協(xié)同、多元化操控的自然交互。這一目標的實現(xiàn)，首先需要終端操作系統(tǒng)定義全新的NUI（Natural user interface）交互范式，如基于語音、空間、姿態(tài)、注意力、腦機等更高效的人機操控方式；其次，還需實現(xiàn)跨設備UI設計及交互，解決設備特性的參數(shù)化抽象、0~N屏動態(tài)布局、設備交互事件歸一、異構硬件和軟件上任務場景驅(qū)動的無縫交互及顯示反饋等一系列技術難題。

挑戰(zhàn)方向3：用戶及負載感知的操作系統(tǒng)資源供給方法

當前終端操作系統(tǒng)主要基于預設策略來進行設備管理和資源供給，或需開發(fā)人員及用戶來手動調(diào)整。在不同場景下，應用負載特征和用戶需求有較大的差異性，一套策略或參數(shù)無法很好適配應用軟件及用戶的動態(tài)需求。

所以，面對“千人千面”的應用負載和用戶需求，提供精準感知和智能決策機制，動態(tài)的調(diào)整外設管理、資源供給等操作系統(tǒng)策略，實現(xiàn)能效及體驗最優(yōu)成為未來終端操作系統(tǒng)必須面對的挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)方向4：高能效、極簡抽象的異構運行環(huán)境

終端設備負載逐年加重，如部分APP體積膨脹數(shù)百倍，用戶體驗的需求持續(xù)提升，如刷新率從60Hz到90/120Hz，交互方式從小屏到XR；摩爾定律放緩，硬件能效增長受限，電池能量密度的提升與需求之間存在差距。如何以有限的能量提供流暢且豐富的用戶體驗，成為終端系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn)。

利用異構算力及高能效核并行可大幅提升系統(tǒng)整體能效。當前終端系統(tǒng)中異構計算單元以NPU、GPU為主，僅承載圖形及AI相關負載，缺乏通用的異構協(xié)同框架。開發(fā)高能效、極簡抽象的異構運行環(huán)境，充分有效的利用異構硬件資源，并降低應用及系統(tǒng)本身的負載，是萬物智聯(lián)時代以有限能量提供流暢而豐富用戶體驗的可行路徑。

挑戰(zhàn)方向5：全生命周期的數(shù)據(jù)防泄漏與隱私保護機制

萬物智聯(lián)時代，物聯(lián)網(wǎng)廣泛融入各垂直行業(yè)，帶來生產(chǎn)和生活方式革新的同時，智能終端接入的多樣性、通信的復雜性等問題給設備、網(wǎng)絡和應用安全帶來巨大的挑戰(zhàn)。其中，越來越智能的終端無時無刻不在窺探、獲取、存儲和共享用戶個人數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)分析推測個人習慣、喜好等，已經(jīng)成為信息安全的“重災區(qū)”。

所以，搭建全生命周期的數(shù)據(jù)防泄漏與隱私保護機制勢在必行。TSC認為，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)在創(chuàng)建、存儲、使用、傳輸、銷毀的全生命周期內(nèi)不泄密、不篡改、可追溯是當前面臨的挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)方向6：全棧協(xié)同的操作系統(tǒng)漏洞消減及防御方法

軟件漏洞是影響軟件安全及質(zhì)量的主要要素，當前大型軟件上的漏洞情況仍不容樂觀，尤其是內(nèi)存安全類漏洞數(shù)量多危害大。同時，在進行漏洞消減時，還需考慮運行時的性能開銷，開發(fā)效率，生態(tài)遷移成本等一系列問題。需軟硬件協(xié)同配合，才可實現(xiàn)性價比較高的方案。

TSC認為，基于指令集、微架構、編程語言、編譯器及操作系統(tǒng)的全棧協(xié)同創(chuàng)新，有望系統(tǒng)性的對漏洞進行消減及防御，并具備高開發(fā)效率、生態(tài)兼容、低性能開銷、低硬件復雜度等特性是未來的挑戰(zhàn)目標。

挑戰(zhàn)方向7：適用于超級終端的分布式多級安全架構

分級安全（MLS--Multiple Layer Security）架構是當前強度最高的安全架構，在高安領域被廣泛使用。實現(xiàn)在異構分布式環(huán)境下，用戶和程序主體按照嚴格的規(guī)則訪問數(shù)據(jù)和資源，同時保證數(shù)據(jù)在分布式系統(tǒng)中流動時仍然保持統(tǒng)一的分級安全訪問控制策略，是當前面臨的巨大挑戰(zhàn)。

TSC認為，設計實現(xiàn)可證明的分級安全架構，確保在整個訪問控制架構中，分級標簽便捷、可信、不可篡改、不可抵賴、不可偽造，訪問控制機制不可越權、穿透，對數(shù)據(jù)和資源的訪問嚴格滿足BLP和Biba的模型約束是核心挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)方向8：智慧化全場景的應用軟件開發(fā)方法與工具鏈

為支撐萬物智聯(lián)時代以用戶為中心、場景感知的應用軟件的開發(fā)，應用廠商和開發(fā)者需要一套完善的全場景智慧化的應用軟件開發(fā)工具鏈。目前，業(yè)界主流IDE的智慧化場景主要局限在編碼階段，針對新一代終端操作系統(tǒng)，我們還需要提供輔助編碼、智能缺陷檢測、環(huán)境配置、三方庫推薦、自動修復建議等全流程智慧化輔助，滿足易上手、高效率的應用開發(fā)需求。

具體而言，輔助編碼功能需滿足準確性、安全性、穩(wěn)定性功能，保證沒有漏洞；智能缺陷檢測功能可分析出常見的各類安全隱患和Bug；環(huán)境配置、工具鏈配置、模板選擇、三方庫推薦等能力支撐終端系統(tǒng)多設備自適應開發(fā)需求；針對典型性能瓶頸場景如應用啟動慢、渲染卡頓等，自動識別性能瓶頸，為開發(fā)者提供自動修復的建議。

挑戰(zhàn)方向9：跨設備、跨系統(tǒng)、跨平臺的一次開發(fā)多端部署平臺

隨著芯片、設備形態(tài)、OS的多樣化，APP開發(fā)難度及成本面臨巨大挑戰(zhàn)；同時折疊機、車機、平板、穿戴、智能家居等設備普及，屏幕規(guī)格、人機交互方式趨于多樣化，應用跨設備流轉(zhuǎn)需能靈活適配各種設備的用戶界面（UI）差異。

所以，TSC認為，讓開發(fā)者實現(xiàn)一次開發(fā)、多端部署，并在性能、功能、和用戶體驗上損失最小；同時構建更先進的UI布局引擎以及相關配套開發(fā)工具，能夠更加高效、靈活地適應多設備流轉(zhuǎn)的跨端應用是未來的重要挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)方向10：高開發(fā)效率、分布式協(xié)同的統(tǒng)一驅(qū)動框架

萬物智聯(lián)時代，智能終端上的外設及傳感器等器件品類不斷增多，驅(qū)動程序需在不同系統(tǒng)間、不同版本間遷移和維護，成本十分高昂。同時傳統(tǒng)的驅(qū)動程序框架難以實現(xiàn)原生的跨設備訪問。

正是基于以上研判，TSC認為，萬物互聯(lián)時代終端操作系統(tǒng)需構建高開發(fā)效率、分布式協(xié)同的統(tǒng)一驅(qū)動框架，為硬件開發(fā)提供豐富穩(wěn)定的南向接口、跨平臺、跨設備的驅(qū)動開發(fā)環(huán)境、安全隔離方案等諸多技術支持，以幫助硬件廠商大規(guī)模縮減驅(qū)動開發(fā)、遷移和維護成本，并能高效的開發(fā)多設備分布式協(xié)同的驅(qū)動程序。

最大的力是合力，最強的智是眾智，OpenHarmony項目群技術指導委員會為對本次《終端操作系統(tǒng)十大技術挑戰(zhàn)方向》的發(fā)布，有突出貢獻的團體、個人表示感謝，評選出了6個“終端操作系統(tǒng)十大技術挑戰(zhàn)方向特別貢獻者”和8個“終端操作系統(tǒng)十大技術挑戰(zhàn)方向貢獻者”，具體評定辦法如下：

1、難題需要面向OpenHarmony主戰(zhàn)場，聚焦根技術的創(chuàng)新。

2、難題方向為對操作系統(tǒng)發(fā)展具有引領作用的前沿技術挑戰(zhàn)、工程技術難題和產(chǎn)業(yè)技術問題。

3、為了保證公平、公正，本次獎項將制定評比標準，OpenHarmony項目群技術指導委員會委員基于OpenHarmony的技術愿景以及技術架構的大框架，通過線上討論充分了解難題內(nèi)容，線下打分，組委會匯總分數(shù)，最后由分數(shù)排名來確定致謝名單，標準如下：