Le monde est prêt pour un nouveau type de système d'exploitation

À la même époque l'année dernière, j'ai écrit « Le métaverse a besoin d'un système d'exploitation », une analyse approfondie des raisons pour lesquelles l'idée de nouvelles fondations logicielles pour gérer un changement dans la façon dont nous interagissons grâce à l'informatique spatiale était nécessaire. Il a exploré des concepts nouveaux et anciens, mais en fin de compte, la conclusion a été que là où nous nous dirigeons, à bien des égards, il faut repenser la conception du système d'exploitation de fond en comble.

Nous ne pouvons tout simplement pas avancer là où la réflexion est encore bloquée dans la conception du noyau et l’architecture du système d’exploitation du milieu des années 1980 et 1990. Aujourd'hui, avec l'essor de l'IA et des grands modèles linguistiques, la souveraineté des données et le contrôle des utilisateurs, l'identité et les arguments séculaires entre « propriétaire et open source », la question de la nécessité de repenser le système d'exploitation d'hier pour demain refait surface.

Ce que je voulais faire, c'était reprendre l'exploration effectuée l'année dernière, mais déplacer la réflexion vers une autre industrie, qui a reçu beaucoup d'attention et qui est présentée comme l'avenir de l'humanité : l'industrie spatiale. Il n'existe probablement pas de secteur où les exigences en matière de logiciels et de matériel sont aussi strictes ou aussi sécurisées en raison de l'environnement dans lequel ils opèrent (à l'exception de la défense et de l'aérospatiale qui, bien sûr, font toujours partie du même secteur global).

Fini les monolithes

L'industrie spatiale, malgré toutes ses innovations au cours de la dernière décennie grâce à SpaceX, repose toujours sur des principes logiciels opérationnels qui remontent aux années 1960 et ce n'est pas une base pour construire l'avenir de l'exploration spatiale (« The [Starlink] La constellation compte actuellement plus de 30 000 nœuds Linux (et plus de 6 000 microcontrôleurs) dans l'espace », a déclaré Matt Monson dans une AMA Reddit en 2020. Cela représente beaucoup de code dans une architecture fragmentée conçue à l'origine dans les années 90.

Je suis un fervent partisan et croyant en la décentralisation malgré l'idéologie usurpée par les VC débiles du Web3 et les startups de cryptocoin. Fondamentalement, une architecture distribuée et décentralisée ouvre la voie à un nouvel Internet et à la façon dont nous écrivons des logiciels, qui nous emmèneraient au-delà de nos limites terrestres.

Le paysage des systèmes d'exploitation, en particulier dans le secteur spatial, est caractérisé par une mosaïque de systèmes propriétaires et open source, chacun doté de son propre ensemble d'interfaces et de protocoles. Ce manque de standardisation a conduit à des inefficacités, à une augmentation des coûts et à des complexités dans la conception des missions . Quelque chose de nouveau répondrait directement à ces défis en fournissant une plate-forme cohérente qui garantit la compatibilité et des communications transparentes entre divers composants matériels et logiciels grâce à une approche unique : une combinaison d'architectures décentralisées et RTOS.

Le concept d'un système d'exploitation décentralisé n'est pas nouveau, les Bell Labs ont créé dans les années 1980 le Plan 9 qui montrait la voie à suivre et il est temps de reprendre là où ils s'étaient arrêtés et de terminer le travail.

Pour les non-initiés, Plan 9 des Bell Labs est un système d'exploitation distribué issu du Computing Science Research Center (CSRC) des Bell Labs au milieu des années 1980 et basé sur les concepts UNIX développés pour la première fois à la fin des années 1960. Depuis 2000, Plan 9 est gratuit et open source. La version officielle finale a eu lieu début 2015. Plan 9 a remplacé Unix en tant que plate-forme principale des Bell Labs pour la recherche sur les systèmes d'exploitation. Il a exploré plusieurs modifications du modèle Unix original qui facilitent l'utilisation et la programmation du système, notamment dans les environnements multi-utilisateurs distribués.

Pourquoi s'en soucier, pourquoi s'en soucier ? Eh bien, parce que les concepts derrière le Plan 9 (et dans une certaine mesure, GridOS également mentionné dans l'article original de Metaverse OS ) ouvrent la voie à un changement radical dans la façon dont nous devons vraiment penser à la conception du système d'exploitation et à l'architecture du noyau, en particulier dans le industrie spatiale.

Quelles sont les exigences telles que je les vois ?

• Décentralisé et modulaire : quelque chose de nouveau doit être conçu pour être décentralisé, ce qui signifie qu'il peut fonctionner sur un réseau distribué, réduisant ainsi les points de défaillance uniques et améliorant potentiellement la résilience et la tolérance aux pannes, essentielles pour les opérations spatiales.

  
  

• Personnalisation : grâce à une architecture micro-noyau modulaire, il devrait permettre une plus grande flexibilité. Des modules peuvent être ajoutés ou supprimés selon les besoins pour différentes applications ou missions, ce qui le rend hautement adaptable à diverses exigences.

  
  

• Capacités en temps réel : l'intégration de capacités de traitement en temps réel, cruciales pour les applications sensibles au temps telles que celles trouvées dans l'exploration spatiale et les opérations par satellite, répond à certaines des préoccupations immédiates concernant la décentralisation et la communication entre nœuds.

  
  

• Piloté par la communauté et Open Source : il doit être construit sur un modèle open source, encourageant les contributions de la communauté et rendant le code source disponible pour révision, ce qui peut favoriser l'innovation et la confiance.

  
  

• Compatibilité et transition : doit être conçu dans un souci de compatibilité, il prend donc en charge les plates-formes matérielles existantes et peut exécuter des applications héritées au sein de modules sécurisés, facilitant ainsi la transition depuis les systèmes d'exploitation traditionnels.

La conception de quelque chose d'aussi critique viserait à démanteler le puzzle actuel de Red Hat, diverses versions de Linux, logiciels embarqués et Vxworks de Wind River en créant un bond dans l'architecture du système d'exploitation et en ouvrant un nouvel espace de marché incontesté. En prouvant votre conception sur l'un des marchés les plus difficiles, vous pourriez alors être prêt à reproduire et à travailler à rebours dans des industries similaires qui seront nécessaires à l'exploration spatiale - notamment l'exploitation minière, la fabrication, l'IOT et d'autres industries lourdes qui reposent toutes sur le même vieux logiciel. des principes.

Si vous souhaitez aller plus loin, en particulier lorsque la sensibilisation au domaine spatial (SDA) est une initiative essentielle des agences gouvernementales, alors tout nouveau système d'exploitation conçu pour l'exploration spatiale pourrait être un composant essentiel pour les entités civiles et militaires qui exploitent des actifs dans l'espace. aussi.

• Intégration améliorée des données : une nature modulaire permet l'intégration transparente de divers capteurs et sources de données. Cette capacité est cruciale pour SDA, où les données des radars, télescopes, satellites et autres capteurs doivent être synthétisées pour fournir une image complète de l’environnement spatial.

  
  

• Traitement et analyse des données améliorés : l'aspect décentralisé d'un nouveau système d'exploitation peut faciliter le traitement des données distribuées, réduisant ainsi le temps nécessaire à l'analyse de grandes quantités de données du domaine spatial. Un traitement plus rapide des données permet de réagir plus rapidement aux menaces telles que les débris spatiaux, les manœuvres adverses ou les phénomènes naturels.

  
  

• Résilience et redondance : pour les opérations militaires, la résilience est essentielle afin qu'une structure décentralisée puisse offrir une plus grande résilience contre les cyber-attaques et les pannes des systèmes. Si un nœud tombe en panne, d'autres peuvent prendre le relais, garantissant ainsi la continuité des opérations SDA.

  
  

• Interopérabilité : les opérations militaires impliquant souvent des coalitions, un système d'exploitation décentralisé peut fournir des protocoles et des interfaces de communication standardisés, permettant l'interopérabilité entre les systèmes de différents pays et services, ce qui est essentiel pour les efforts conjoints du SDA.

  
  

• Adaptabilité et évolutivité : la conception modulaire d'un système d'exploitation décentralisé permet une adaptation rapide aux nouveaux capteurs, technologies ou exigences de mission. À mesure que le domaine spatial évolue, il peut également intégrer de nouveaux modules pour répondre aux besoins émergents du SDA sans remanier l'ensemble du système.

  
  

• Sécurité : grâce à une nouvelle architecture de noyau, les protocoles de sécurité peuvent être étroitement intégrés dans chaque module, fournissant ainsi des mesures de sécurité robustes, vitales pour les opérations militaires. La nature décentralisée signifie également qu’une attaque contre un module est moins susceptible de compromettre l’ensemble du système.

• Rentabilité : la standardisation sur un système d'exploitation modulaire peut entraîner des économies en réduisant le besoin de développement de logiciels personnalisés pour chaque nouvelle initiative SDA. Cette efficacité économique peut libérer des ressources pour d’autres besoins critiques de défense.

  
  

L’intelligence artificielle montre une autre voie à suivre

Parlons maintenant de l’avenir des systèmes d’exploitation comme Windows et Linux dans un monde d’intelligence artificielle. Les systèmes d'exploitation monolithiques ne sont-ils pas redondants dans lesquels nous pouvons utiliser l'IA pour créer des applications, naviguer sur le Web, répondre à des questions complexes, mener des recherches et faire des courses avec des agents automatisés à notre écoute ?

Je le dirais. L'approche actuelle consiste simplement à intégrer les LLM et l'IA dans diverses parties du système d'exploitation ou des plates-formes de productivité plutôt que de concevoir l'IA à partir de zéro pour en faire une partie intégrante . Différence subtile.

L'intégration (plutôt un chausse-pied) de l'IA dans des systèmes d'exploitation comme Windows soulève en effet la question de savoir si une refonte complète, en commençant par le noyau vers le haut, est nécessaire pour exploiter pleinement les capacités de l'IA dans cette nouvelle ère. ce qui pourrait être nécessaire.

• Intégration profonde ou modules complémentaires superficiels : les systèmes d'exploitation actuels pourraient intégrer l'IA en tant que couche supplémentaire, améliorant ainsi certaines fonctionnalités. Cependant, cette approche pourrait ne pas exploiter tout le potentiel de l’IA. Une refonte au niveau du noyau pourrait intégrer l’IA plus profondément dans les fonctions principales du système d’exploitation, conduisant à une approche plus intégrale.

  
  

• Gestion des ressources et planification : les systèmes d'exploitation traditionnels ne sont pas principalement conçus pour les complexités des charges de travail d'IA. La refonte du noyau pourrait permettre une gestion plus efficace des ressources (telles que le CPU, le GPU et la mémoire) pour les processus d'IA, optimisant ainsi les performances et la consommation d'énergie.

  
  

• Sécurité et confidentialité : l’IA introduit de nouveaux défis en matière de sécurité et de confidentialité. Un noyau repensé en pensant à l’IA pourrait intégrer des protocoles de sécurité plus avancés pour relever ces défis, notamment lors du traitement de grands volumes de données sensibles.

  
  

• Traitement en temps réel et Edge Computing : les applications d'IA, en particulier celles impliquant l'apprentissage automatique et le traitement de données en temps réel, peuvent bénéficier d'un traitement à faible latence et à grande vitesse. Une refonte au niveau du noyau pourrait optimiser ces processus, en particulier pour les scénarios d'informatique de pointe.

  
  

• Fonctionnement autonome et auto-réparation : un noyau piloté par l'IA pourrait permettre au système d'exploitation d'effectuer des tâches autonomes d'optimisation et d'auto-réparation, en prédisant et en prévenant les pannes du système et en optimisant les performances sans intervention humaine.

  
  

• Accélération matérielle : les applications d'IA modernes s'appuient souvent sur du matériel spécialisé comme les GPU et les TPU. Un noyau conçu dans cet esprit pourrait fournir une meilleure prise en charge et une meilleure optimisation pour ce matériel, améliorant ainsi les performances des applications d’IA. Un peu comme ce que Graphcore avait décidé de faire avec son IPU, mais il s'est heurté à l'adéquation du marché des produits et aux exigences élevées en matière d'investissement en capital pour continuer.

  
  

• Compatibilité descendante et transition : un défi important dans la refonte du noyau pour l'IA consiste à maintenir la compatibilité avec les applications et les systèmes existants. Cette transition nécessiterait une planification minutieuse et une mise en œuvre progressive.

• Comportement adaptatif : le système pourrait adapter son comportement en fonction de l'environnement et des modèles d'utilisation. Par exemple, il pourrait s’optimiser en termes d’efficacité énergétique, de performances ou de sécurité, selon le contexte.

Si nous adoptons une approche révolutionnaire de la conception du système d'exploitation, combinant comme principes fondamentaux une architecture axée sur l'IA, l'intégration de l'IA au niveau du noyau et la décentralisation, une nouvelle architecture de noyau et de système d'exploitation différerait considérablement des systèmes traditionnels comme Windows et Linux. Bien entendu, un tel changement nécessiterait également de surmonter des obstacles importants en termes de développement, d’adoption et de compatibilité avec la technologie et l’infrastructure existantes. Ce n'est pas une mince affaire, mais si vous abordez cela sous l'angle que la construction d'un système d'exploitation comme celui-ci était une stratégie de l'océan bleu, alors soyez patient et entretenez cela tout au long de deux décennies et c'est un jeu et un prix plus importants à viser.

Allons nager

La stratégie de l'océan bleu est la recherche simultanée de la différenciation et de faibles coûts pour ouvrir un nouvel espace de marché et créer une nouvelle demande. Il s’agit de créer et de conquérir un espace de marché incontesté, rendant ainsi la concurrence inutile. Elle repose sur l’idée que les frontières du marché et la structure de l’industrie ne sont pas acquises et peuvent être reconstruites par les actions et les convictions des acteurs de l’industrie.

Les océans rouges représentent toutes les industries qui existent aujourd’hui – l’espace de marché connu, où les limites de l’industrie sont définies et où les entreprises tentent de surpasser leurs rivales pour conquérir une plus grande part du marché existant. Une compétition acharnée rend l’océan rouge sanglant. D'où le terme d'océans « rouges ».

Les océans bleus désignent toutes les industries qui n’existent pas aujourd’hui – l’espace de marché inconnu, inexploré et préservé de la concurrence. Tout comme l'océan « bleu », il est vaste, profond et puissant – en termes d'opportunités et de croissance rentable.

Un exemple parfait en est la sortie de la Wii par Nintendo.

La Nintendo Wii a été lancée en 2006 et son cœur repose sur le concept d'innovation de valeur. Il s’agit d’un principe clé de la stratégie de l’océan bleu qui vise simultanément la recherche de faibles coûts et de différenciation.

Pour réduire les coûts, Nintendo a supprimé les fonctionnalités de disque dur et de DVD présentes dans la plupart des consoles de jeux et a réduit la qualité de traitement et les graphismes. Dans le même temps, Nintendo a introduit une manette de commande de mouvement sans fil pour se différencier de l'offre du marché. Cela a permis à l'entreprise d'offrir une gamme de nouvelles fonctionnalités et d'avantages qui n'avaient pas été vus auparavant dans le monde du jeu, comme la possibilité d'utiliser une console de jeux pour se mettre en forme ou pour jouer dans un groupe social plus large.

En poursuivant l’innovation de valeur, Nintendo pourrait aller au-delà de la concurrence avec des sociétés comme la PlayStation et la X-Box dans un océan rouge encombré et extrêmement compétitif. Au lieu de cela, elle a pu ouvrir entièrement un nouveau marché. La Nintendo Wii, avec ses nouvelles fonctionnalités innovantes et son prix abordable, a séduit un marché entièrement nouveau et vaste : un océan bleu qui s'étend sur les non-joueurs, les personnes âgées et les parents de jeunes enfants.

En adoptant la même approche avec un nouveau système d'exploitation, cela effacerait le marché historique criblé de dettes techniques et d'héritage qui serait incapable de répondre en raison de l'effort requis pour changer de direction.

Où allons-nous à partir d'ici?

Ce n’est en aucun cas un simple ou petit effort. La raison pour laquelle j'ai choisi l'IA et l'Espace est qu'il s'agit d'approches complémentaires au même problème utilisant les mêmes réponses. Nous nous appuyons sur des concepts et des idées qui n'ont jamais été rassemblés de cette manière auparavant, mais qui pourraient constituer les éléments constitutifs des 50 à 100 prochaines années d'architecture logicielle, car ils doivent être adaptés au meilleur des mondes qui s'annonce. nous vite.

Prenez les déploiements expérimentaux actuels d'IPFS (Interplanetary File System) avec Lockheed Martin . Cette mission est la première du genre à évaluer des cas d’utilisation dans l’espace pour le stockage décentralisé. Il sera hébergé à bord du démonstrateur technologique LM 400 autofinancé de Lockheed Martin, un satellite défini par logiciel de la taille d'un réfrigérateur, conçu pour prendre en charge un large éventail de missions et de clients. Une fois que le vaisseau spatial sera en orbite, il utilisera sa technologie satellite définie par logiciel SmartSat™ pour télécharger et effectuer la démonstration IPFS.

Nous expérimentons constamment des technologies décentralisées, mais semblons hésiter à en faire un fondement essentiel des plates-formes à l'avenir.

Ce sont des cadres conceptuels et des idées que j'ai lancés et Dieu sait s'ils resteront, mais s'il y a quelqu'un qui hoche la tête en signe d'accord violent - que vous soyez un ingénieur logiciel ou un investisseur - frappez à ma porte et parlons parce que J'ai le désir d'en faire une réalité.