Dünya Yeni Bir İşletim Sistemi Türüne Hazır

Geçen yılın bu zamanlarında, mekansal hesaplama yoluyla etkileşim şeklimizde bir değişikliği ele alacak yeni yazılım temelleri fikrinin neden gerekli olduğuna derinlemesine bir bakış olan " Metaverse'nin Bir İşletim Sistemine İhtiyacı Var " yazdım. Yeni ve eski kavramları araştırdı, ancak sonuçta birçok açıdan gittiğimiz noktanın işletim sistemi tasarımında sıfırdan yeniden düşünmeyi gerektirdiği sonucuna varıldı.

1980'lerin ortaları ve 90'lı yıllardan bu yana düşüncenin hala çekirdek tasarımı ve işletim sistemi mimarisinde sıkışıp kaldığı bir yerde ilerleyemeyiz. Artık yapay zeka ve Büyük Dil Modellerinin yükselişi, veri egemenliği ve kullanıcı kontrolü, kimlik ve ' tescilli kaynak mı açık kaynak mı ' şeklindeki eski argümanlarla birlikte dünün işletim sistemini yarın için yeniden düşünme ihtiyacı yeniden gündeme geliyor.

Yapmak istediğim şey, geçen yıl yapılan araştırmayı alıp düşünceyi başka bir sektöre, çok fazla ilgi gören ve insanlığın geleceği olarak lanse edilen uzay endüstrisine kaydırmaktı. Muhtemelen, faaliyet gösterdikleri ortam nedeniyle yazılım ve donanım taleplerinin bu kadar katı veya bu kadar güvenli olduğu bir sektör yoktur (tabii ki hala aynı genel sektörün parçası olan savunma ve havacılık hariç).

Artık Monolit Yok

Uzay endüstrisi, SpaceX sayesinde son on yıldaki tüm yeniliklerine rağmen hâlâ 1960'lara dayanan operasyonel yazılım ilkelerine dayanıyor ve bu, uzay araştırmalarının geleceğini inşa edecek bir temel değil (“The [Starlink] Constellation'ın şu anda uzayda 30.000'den fazla Linux düğümü (ve 6.000'den fazla mikro denetleyici) var," dedi Matt Monson, 2020'de Reddit AMA'da. Bu, orijinal olarak 90'larda tasarlanan parçalanmış bir mimaride duran çok fazla kod anlamına geliyor.

İdeolojinin aptal web3 VC'leri ve kripto para girişimleri tarafından gasp edilmesine rağmen, merkeziyetsizliğin büyük bir destekçisiyim ve inanıyorum. Temel olarak, dağıtılmış ve merkezi olmayan bir mimari, bizi Dünyevi sınırlarımızın ötesine taşıyacak yeni bir internete ve yazılım yazma şeklimize giden yolu işaret ediyor.

İşletim sistemi ortamı, özellikle uzay sektöründe, her biri kendi arayüz ve protokol setine sahip, tescilli ve açık kaynaklı sistemlerden oluşan bir yama çalışmasıyla karakterize edilir. Bu standardizasyon eksikliği, görev tasarımında verimsizliklere, artan maliyetlere ve karmaşıklıklara yol açmıştır . Yeni bir şey, merkezi olmayan ve RTOS mimarilerinin bir kombinasyonu olan benzersiz bir yaklaşım aracılığıyla çeşitli donanım ve yazılım bileşenleri arasında uyumluluk ve kusursuz iletişim sağlayan uyumlu bir platform sağlayarak bu zorlukların doğrudan üstesinden gelebilir.

Merkezi olmayan bir işletim sistemi kavramı yeni değil; Bell Laboratuvarları 1980'lerde bunun için ileriye giden yolu gösteren Plan 9'u oluşturdu ve artık kaldıkları yerden devam edip işi tamamlamanın zamanı geldi.

Deneyimsiz olanlar için, Bell Laboratuvarlarının Plan 9'u, 1980'lerin ortalarında Bell Laboratuvarlarındaki Bilgisayar Bilimi Araştırma Merkezi'nden (CSRC) ortaya çıkan ve ilk kez 1960'ların sonlarında burada geliştirilen UNIX kavramları üzerine inşa edilen dağıtılmış bir işletim sistemidir. 2000 yılından bu yana Plan 9 ücretsiz ve açık kaynaktır. Son resmi sürüm 2015'in başlarında gerçekleşti. Plan 9, Bell Labs'ın işletim sistemleri araştırması için birincil platformu olarak Unix'in yerini aldı. Orijinal Unix modelinde, özellikle dağıtılmış çok kullanıcılı ortamlarda sistemin kullanımını ve programlanmasını kolaylaştıran çeşitli değişiklikleri araştırdı.

Bu neden umursanıyor, neden bununla uğraşıyorsunuz? Çünkü Plan 9'un arkasındaki kavramlar (ve bir dereceye kadar orijinal Metaverse OS makalesinde bahsedilen GridOS), özellikle de işletim sistemi tasarımı ve çekirdek mimarisi hakkında gerçekten nasıl düşünmemiz gerektiği konusunda radikal bir değişimin yolunu gösteriyor. uzay endüstrisi.

Gördüğüm kadarıyla gereksinimler neler?

• Merkezi Olmayan ve Modüler : Yeni bir şey merkezi olmayacak şekilde tasarlanmalıdır; bu, dağıtılmış bir ağ üzerinde çalışabileceği, tek hata noktalarını azaltabileceği ve uzay tabanlı operasyonlar için kritik olan esnekliği ve hata toleransını potansiyel olarak artırabileceği anlamına gelir.

  
  

• Özelleştirilebilirlik : Modüler mikro çekirdek mimarisi sayesinde daha fazla esnekliğe izin vermelidir. Farklı uygulamalar veya görevler için gerektiğinde modüller eklenebilir veya çıkarılabilir, bu da onu çeşitli gereksinimlere son derece uyarlanabilir hale getirir.

  
  

• Gerçek Zamanlı Yetenekler : Uzay araştırmaları ve uydu operasyonlarında bulunanlar gibi zamana duyarlı uygulamalar için hayati önem taşıyan gerçek zamanlı işleme yeteneklerinin entegre edilmesi, merkezi olmayan yönetim ve düğüm iletişimiyle ilgili bazı acil endişeleri giderir.

  
  

• Topluluk Odaklı ve Açık Kaynak : Yenilik ve güveni teşvik edebilecek şekilde topluluk katkılarını teşvik eden ve kaynak kodunu incelemeye hazır hale getiren açık kaynaklı bir model üzerine inşa edilmelidir.

  
  

• Uyumluluk ve Geçiş : Uyumluluk göz önünde bulundurularak tasarlanması gerekir, bu nedenle mevcut donanım platformlarını destekler ve eski uygulamaları güvenli modüller içinde çalıştırarak geleneksel işletim sistemlerinden geçişi kolaylaştırır.

Bu kadar kritik bir şeyin tasarımı, işletim sistemi mimarisinde bir sıçrama yaratarak ve yeni ve tartışmasız bir pazar alanı açarak Red Hat'in, çeşitli Linux tatlarının, gömülü yazılımların ve Wind River'ın Vxworks'ünün yerleşik yapbozunu parçalamayı amaçlıyor. Tasarımı en zorlu pazarlardan birinde kanıtlayarak, uzay araştırmaları için gerekli olacak madencilik, imalat, IOT ve hepsi aynı eski yazılıma dayanan diğer ağır endüstriler dahil olmak üzere benzer endüstrileri kopyalamaya ve geriye doğru çalışmaya hazır olabilirsiniz. prensipler.

Bunu bir adım daha ileri taşımak istiyorsanız, özellikle de Uzay Alanı Farkındalığının (SDA) devlet kurumları için kritik bir girişim olduğu durumlarda, uzay araştırmaları için yapılan herhangi bir yeni işletim sistemi, uzaydaki varlıkları işleten hem sivil hem de askeri kuruluşlar için kritik bir bileşen olabilir. Ayrıca.

• Gelişmiş Veri Entegrasyonu : Modüler yapısı, çeşitli sensörlerin ve veri kaynaklarının kusursuz entegrasyonuna olanak tanır. Bu yetenek, uzay ortamının kapsamlı bir resmini sağlamak için radardan, teleskoplardan, uydulardan ve diğer sensörlerden gelen verilerin sentezlenmesi gereken SDA için çok önemlidir.

  
  

• Geliştirilmiş Veri İşleme ve Analiz : Yeni bir işletim sisteminin merkezi olmayan yönü, dağıtılmış veri işlemeyi kolaylaştırabilir ve büyük miktarlarda alan alanı verilerinin analiz edilmesi için gereken süreyi azaltabilir. Daha hızlı veri işleme, uzay enkazı, düşman manevraları veya doğal olaylar gibi tehditlere daha zamanında yanıt verilmesini sağlar.

  
  

• Dayanıklılık ve Artıklık : Askeri operasyonlar için dayanıklılık kritik öneme sahiptir, dolayısıyla merkezi olmayan bir yapı, siber saldırılara ve sistem arızalarına karşı daha fazla dayanıklılık sunabilir. Bir düğüm arızalanırsa diğerleri görevi devralarak SDA operasyonlarının sürekli olmasını sağlar.

  
  

• Birlikte Çalışabilirlik : Askeri operasyonlar genellikle koalisyonları içerdiğinden, merkezi olmayan bir işletim sistemi standartlaştırılmış iletişim protokolleri ve arayüzler sağlayarak, ortak SDA çabaları için gerekli olan farklı ülke ve hizmetlerin sistemleri arasında birlikte çalışabilirliği mümkün kılabilir.

  
  

• Uyarlanabilirlik ve Ölçeklenebilirlik : Merkezi olmayan bir işletim sisteminin modüler tasarımı, yeni sensörlere, teknolojilere veya görev gereksinimlerine hızlı uyum sağlamaya olanak tanır. Uzay alanı geliştikçe, tüm sistemi elden geçirmeden ortaya çıkan SDA ihtiyaçlarını karşılamak için yeni modüller de dahil edilebilir.

  
  

• Güvenlik : Yeni çekirdek mimarisiyle güvenlik protokolleri her modüle sıkı bir şekilde entegre edilebilir ve askeri operasyonlar için hayati önem taşıyan sağlam güvenlik önlemleri sağlanır. Merkezi olmayan yapı aynı zamanda bir modüle yapılan saldırının tüm sistemi tehlikeye atma olasılığının daha düşük olduğu anlamına da gelir.

• Maliyet Verimliliği : Modüler bir işletim sistemi üzerinde standartlaştırma, her yeni SDA girişimi için özel yazılım geliştirme ihtiyacını azaltarak maliyet tasarrufu sağlayabilir. Bu ekonomik verimlilik, kaynakları diğer kritik savunma ihtiyaçları için serbest bırakabilir.

  
  

Yapay Zeka İleriye Başka Bir Yol Gösteriyor

Şimdi yapay zeka dünyasında Windows ve Linux gibi işletim sistemlerinin geleceğini tartışalım. Yapay zekayı uygulamalar geliştirmek, internette gezinmek, karmaşık soruları yanıtlamak, araştırma yapmak ve emrimizde olan otomatik aracılarla bir market alışverişi yapmak için kullanabileceğimiz yekpare işletim sistemi yedekli değil mi?

Öyle derim ki. Şu andaki yaklaşım, yapay zekayı sıfırdan bütünleyici olacak şekilde tasarlamak yerine, Yüksek Lisans ve Yapay Zekayı işletim sisteminin çeşitli bölümlerine veya üretkenlik platformlarına entegre etmektir . İnce fark.

Yapay zekanın Windows gibi işletim sistemlerine entegrasyonu (daha çok ayakkabı çekeceği gibi), bu yeni çağda yapay zekanın yeteneklerini tam olarak kullanmak için çekirdekten başlayarak yukarıya doğru komple bir yeniden tasarımın gerekli olup olmadığı sorusunu gündeme getiriyor. ne gerekli olabilir?

• Derin Entegrasyon ve Yüzeysel Eklentiler: Mevcut işletim sistemleri yapay zekayı ek bir katman olarak entegre ederek belirli işlevleri geliştirebilir. Ancak bu yaklaşım yapay zekanın tüm potansiyelinden yararlanamayabilir. Çekirdek seviyesinden yeniden tasarım, yapay zekayı işletim sisteminin temel işlevlerine daha derinlemesine yerleştirebilir ve bu da daha bütünsel bir yaklaşıma yol açabilir.

  
  

• Kaynak Yönetimi ve Planlama : Geleneksel işletim sistemleri öncelikle yapay zeka iş yüklerinin karmaşıklığına göre tasarlanmamıştır. Çekirdeğin yeniden tasarlanması, yapay zeka süreçleri için kaynakların (CPU, GPU ve bellek gibi) daha verimli yönetilmesine, performansın ve enerji tüketiminin optimize edilmesine olanak sağlayabilir.

  
  

• Güvenlik ve Gizlilik: Yapay zeka, yeni güvenlik ve gizlilik zorluklarını beraberinde getiriyor. Yapay zeka göz önünde bulundurularak yeniden tasarlanan bir çekirdek, özellikle büyük hacimli hassas verilerin işlenmesinde bu zorlukların üstesinden gelmek için daha gelişmiş güvenlik protokolleri içerebilir.

  
  

• Gerçek Zamanlı İşleme ve Uç Bilgi İşlem : Yapay zeka uygulamaları, özellikle de makine öğrenimi ve gerçek zamanlı veri işlemeyi içerenler, düşük gecikmeli ve yüksek hızlı işlemeden yararlanabilir. Çekirdek düzeyinde bir yeniden tasarım, özellikle uç bilişim senaryoları için bu süreçleri optimize edebilir.

  
  

• Otonom Çalışma ve Kendi Kendini İyileştirme : Yapay zeka destekli bir çekirdek, işletim sisteminin otonom optimizasyon ve kendi kendini iyileştirme görevlerini gerçekleştirmesine, sistem arızalarını tahmin edip önlemesine ve insan müdahalesi olmadan performansı optimize etmesine olanak sağlayabilir.

  
  

• Donanım Hızlandırma : Modern yapay zeka uygulamaları genellikle GPU'lar ve TPU'lar gibi özel donanımlara dayanır. Bunları göz önünde bulundurarak tasarlanan bir çekirdek, bu tür donanımlar için daha iyi destek ve optimizasyon sağlayarak yapay zeka uygulama performansını artırabilir. Graphcore'un IPU'suyla yapmaya çalıştığı şeye çok benziyor ancak devam etmek için ürün pazarına uyum ve yüksek sermaye yatırımı gereklilikleri konusunda başarısız oldu.

  
  

• Geriye Dönük Uyumluluk ve Geçiş : Çekirdeğin yapay zeka için yeniden tasarlanmasındaki önemli bir zorluk, mevcut uygulamalar ve sistemlerle uyumluluğun sürdürülmesidir. Bu geçiş dikkatli planlama ve kademeli uygulama gerektirecektir.

• Uyarlanabilir Davranış : Sistem, davranışını çevreye ve kullanım kalıplarına göre uyarlayabilir. Örneğin, bağlama bağlı olarak kendisini enerji verimliliği, performans veya güvenlik açısından optimize edebilir.

İşletim sistemi tasarımında, yapay zeka öncelikli mimariyi, çekirdek düzeyinde yapay zeka entegrasyonunu ve merkezi olmayan yönetimi temel ilkeler olarak birleştiren devrim niteliğinde bir yaklaşım benimsersek, yeni bir çekirdek ve işletim sistemi mimarisi, Windows ve Linux gibi geleneksel sistemlerden önemli ölçüde farklı olacaktır. Elbette böyle bir değişim aynı zamanda geliştirme, benimseme ve mevcut teknoloji ve altyapıyla uyumluluk açısından önünüzdeki önemli engellerin aşılmasını da gerektirecektir. Hiç de fena değil ama buna böyle bir işletim sistemi oluşturmanın Mavi Okyanus Stratejisi olduğu açısından yaklaşırsanız, o zaman sabırlı olmak ve bunu birkaç on yıl boyunca beslemek, daha büyük bir oyun ve hedeflenmesi gereken bir ödüldür.

Hadi yüzmeye gidelim

Mavi okyanus stratejisi, yeni bir pazar alanı açmak ve yeni talep yaratmak için eş zamanlı olarak farklılaşma ve düşük maliyet arayışıdır. Tartışmasız pazar alanı yaratmak ve ele geçirmek, böylece rekabeti anlamsız kılmakla ilgilidir. Pazar sınırlarının ve endüstri yapısının belirli olmadığı ve endüstri oyuncularının eylemleri ve inançları ile yeniden yapılandırılabileceği görüşüne dayanmaktadır.

Kızıl Okyanuslar, günümüzde var olan tüm endüstrilerdir; endüstri sınırlarının tanımlandığı ve şirketlerin mevcut pazardan daha büyük bir pay kapmak için rakiplerini geride bırakmaya çalıştığı bilinen pazar alanıdır. Acımasız rekabet okyanusu kan kırmızısına çeviriyor. Dolayısıyla 'kırmızı' okyanuslar terimi.

Mavi okyanuslar, bugün var olmayan tüm endüstrileri, keşfedilmemiş ve rekabetle lekelenmemiş bilinmeyen pazar alanını ifade eder. 'Mavi' okyanus gibi, fırsatlar ve karlı büyüme açısından engin, derin ve güçlüdür.

Bunun mükemmel bir örneği Nintendo'nun Wii'yi piyasaya sürmesiydi.

2006 yılında piyasaya sürülen Nintendo Wii'nin kalbinde değer inovasyonu kavramı yer alıyor. Bu, düşük maliyet ve farklılaştırmanın eş zamanlı olarak takip edildiği mavi okyanus stratejisinin temel ilkesidir.

Maliyetleri azaltmak için Nintendo, çoğu oyun konsolunda bulunan sabit disk ve DVD işlevselliğini ortadan kaldırdı ve işlem kalitesini ve grafikleri düşürdü. Aynı zamanda Nintendo, pazardaki tekliflerden farklılaşmak için kablosuz bir hareket kontrol çubuğunu tanıttı. Bu, şirketin formda kalmak veya daha büyük bir sosyal grupta oyun oynamak için oyun konsolunu kullanma yeteneği gibi daha önce oyun dünyasında görülmemiş bir dizi yeni özellik ve avantaj sunmasına olanak tanıdı.

Nintendo, değer yaratan yeniliği takip ederek, kalabalık ve son derece rekabetçi bir kırmızı okyanusta PlayStation ve X-Box gibi rakiplerle rekabet etmenin ötesine geçebilir. Bunun yerine tamamen yeni bir pazar açmayı başardı. Nintendo Wii, yenilikçi, yeni özellikleri ve uygun fiyatıyla tamamen yeni ve geniş bir pazara hitap etti; mavi okyanusu kapsayan, oyun oynamayanlar, yaşlılar ve küçük çocuklu ebeveynler.

Aynı yaklaşımı yeni bir işletim sistemiyle benimseyerek, yön değiştirmek için gereken çaba nedeniyle yanıt veremeyecek teknik borç ve mirasla dolu yerleşik piyasayı ortadan kaldıracaktır.

Buradan nereye gidiyoruz?

Hiçbir şekilde basit ya da küçük bir çaba değil. Yapay Zeka ve Uzay'ı seçmemin nedeni, aynı cevapları kullanarak aynı soruna tamamlayıcı yaklaşımlar olmalarıydı. Daha önce hiç bu şekilde bir araya getirilmemiş ancak önümüzdeki 50-100 yıllık yazılım mimarisinin yapı taşlarına yol açabilecek konseptler ve fikirler üzerine inşa ediyoruz çünkü bunların yaklaşan cesur yeni dünya için amaca uygun olmaları gerekiyor. hızlıyız.

Lockheed Martin ile IPFS'nin (Gezegenlerarası Dosya Sistemi) mevcut deneysel dağıtımlarını ele alalım . Bu görev, merkezi olmayan depolama için uzay içi kullanım durumlarını değerlendiren türünün ilk örneğidir. Lockheed Martin'in kendi finansmanını sağladığı LM 400 Teknoloji Göstericisi'nde (çok çeşitli görevleri ve müşterileri desteklemek üzere tasarlanmış, yaklaşık buzdolabı büyüklüğünde, yazılım tanımlı bir uydu) barındırılacak. Uzay aracı yörüngeye girdiğinde IPFS gösterimini yüklemek ve gerçekleştirmek için SmartSat™ yazılım tanımlı uydu teknolojisini kullanacak.

Her zaman merkezi olmayan teknolojileri deniyoruz ancak bunu ileriye dönük platformların temel temeli haline getirmekte tereddütlü görünüyoruz.

Bunlar kavramsal çerçeveler ve aklımdan geçirdiğim fikirler ve kalıcı olup olmayacaklarını Tanrı bilir ama dışarıda şiddetle onaylayan biri varsa - ister yazılım mühendisi ister yatırımcı olun - kapımı vurun ve konuşalım çünkü Bunu gerçeğe dönüştürme arzum var.