世界已准备好迎接新型操作系统

去年的这个时候，我写了《元宇宙需要一个操作系统》，深入探讨了为什么需要新的软件基础的想法来处理我们通过空间计算交互方式的转变。它探索了新旧概念，但最终的结论是，我们在许多方面的发展方向需要从头开始重新思考操作系统设计。

我们根本无法前进，思维仍然停留在 20 世纪 80 年代中期和 90 年代中期的内核设计和操作系统架构上。现在，随着人工智能和大型语言模型、数据主权和用户控制、身份以及“专有与开源”的古老争论的兴起，需要重新思考昨天的操作系统以适应明天的问题再次浮出水面。

我想做的就是继承去年的探索，把思路转移到另一个备受关注、被誉为人类未来的行业——航天工业。由于软件和硬件所处的环境，可能没有一个行业的软件和硬件要求如此严格或安全（国防和航空航天除外，无论如何，它们当然仍然是同一整体行业的一部分）。

不再有巨石

尽管得益于 SpaceX，航天工业在过去十年左右的时间里取得了巨大的创新，但仍然依赖于 20 世纪 60 年代的操作软件原则，而这并不是构建太空探索未来的基础（“[星链] “星座目前在太空中拥有超过 30,000 个 Linux 节点（以及超过 6,000 个微控制器）。” Matt Monson 在 2020 年的 Reddit AMA 中说道。在 90 年代最初构想的碎片化架构中，有大量代码。

我是去中心化的大力支持者和信徒，尽管这种意识形态被低能的 web3 风险投资公司和加密货币初创公司所篡夺。从根本上说，分布式和去中心化的架构为新的互联网和我们编写软件的方式指明了道路，这将使我们超越地球的界限。

操作系统景观，特别是在太空领域，其特点是专有和开源系统的拼凑，每个系统都有自己的一套接口和协议。标准化的缺乏导致任务设计效率低下、成本增加和复杂性。新的东西将通过提供一个有凝聚力的平台来直接解决这些挑战，该平台通过一种独特的方法（分散式和 RTOS 架构的组合）确保不同硬件和软件组件之间的兼容性和无缝通信。

去中心化操作系统的概念并不新鲜，贝尔实验室早在 20 世纪 80 年代就制定了 Plan 9，该计划展示了这一点的前进道路，现在是时候从他们停下来的地方继续完成工作了。

对于外行来说，贝尔实验室的 Plan 9 是一个分布式操作系统，起源于 20 世纪 80 年代中期贝尔实验室的计算科学研究中心 (CSRC)，并基于 20 世纪 60 年代末首次在贝尔实验室开发的 UNIX 概念构建。自 2000 年以来，Plan 9 一直免费且开源。最终正式发布于 2015 年初。Plan 9 取代 Unix 成为贝尔实验室操作系统研究的主要平台。它探索了对原始 Unix 模型的一些更改，以方便系统的使用和编程，特别是在分布式多用户环境中。

为什么要关心这个，为什么要为此烦恼？嗯，因为 Plan 9 背后的概念（在某种程度上，最初的Metaverse OS文章中也提到了 GridOS）为我们真正需要如何思考操作系统设计和内核架构指明了方向，特别是在航天工业。

我认为他们有什么要求？

• 去中心化和模块化：新的东西应该被设计为去中心化的，这意味着它可以在分布式网络上运行，减少单点故障，并有可能增强弹性和容错能力，这对于天基作战至关重要。

  
  

• 可定制性：得益于模块化微内核架构，它应该具有更大的灵活性。可以根据不同应用或任务的需要添加或删除模块，使其能够高度适应各种需求。

  
  

• 实时功能：集成实时处理功能，这对于时间敏感的应用程序（例如太空探索和卫星操作中的应用程序）至关重要，解决了有关分散化和节点通信的一些直接问题。

  
  

• 社区驱动和开源：它必须建立在开源模型的基础上，鼓励社区贡献并使源代码可供审查，这可以促进创新和信任。

  
  

• 兼容性和过渡：设计时需要考虑兼容性，因此支持现有硬件平台并可以在安全模块内运行遗留应用程序，从而简化从传统操作系统的过渡。

如此关键的设计旨在通过在操作系统架构上实现飞跃并开辟新的、无可争议的市场空间，来拆除现有的红帽拼图、各种 Linux 版本、嵌入式软件和 Wind River 的 Vxworks。通过在最艰难的市场之一验证设计，您就可以准备复制并逆向进入太空探索所需的类似行业，包括采矿、制造、物联网和其他重工业，这些行业都依赖于相同的旧软件原则。

如果您想更进一步，特别是在太空域意识（SDA）是政府机构的一项重要举措的情况下，那么任何为太空探索而设计的新操作系统都可能成为在太空中运营资产的民用和军事实体的关键组成部分还。

• 增强的数据集成：模块化特性允许各种传感器和数据源的无缝集成。这种能力对于 SDA 至关重要，其中必须综合来自雷达、望远镜、卫星和其他传感器的数据，以提供太空环境的全面图片。

  
  

• 改进的数据处理和分析：新操作系统的去中心化方面可以促进分布式数据处理，减少分析大量空间域数据所需的时间。更快的数据处理可以更及时地对空间碎片、对抗性机动或自然现象等威胁做出反应。

  
  

• 弹性和冗余：对于军事行动，弹性至关重要，因此去中心化的结构可以提供更大的抵御网络攻击和系统故障的弹性。如果一个节点发生故障，其他节点可以接管，确保 SDA 持续运行。

  
  

• 互操作性：由于军事行动经常涉及联盟，去中心化操作系统可以提供标准化的通信协议和接口，实现不同国家和服务之间的系统之间的互操作性，这对于联合 SDA 工作至关重要。

  
  

• 适应性和可扩展性：分散式操作系统的模块化设计可以快速适应新的传感器、技术或任务要求。随着空间领域的发展，它也可以纳入新的模块来满足新兴的 SDA 需求，而无需彻底检修整个系统。

  
  

• 安全性：采用新的内核架构，安全协议可以紧密集成到每个模块中，提供对军事行动至关重要的强大安全措施。分散的性质还意味着对一个模块的攻击不太可能损害整个系统。

• 成本效率：模块化操作系统的标准化可以减少每个新 SDA 计划的定制软件开发需求，从而节省成本。这种经济效益可以释放资源用于其他关键的国防需求。

  
  

人工智能指明了另一条前进之路

现在，让我们讨论一下 Windows 和Linux等操作系统在人工智能世界中的未来。当我们可以使用人工智能来构建应用程序、浏览网页、回答复杂问题、进行研究以及使用自动化代理来开一家杂货店时，单一操作系统难道不是多余的吗？

我会这么说。目前的方法只是将法学硕士和人工智能集成到操作系统或生产力平台的各个部分，而不是从头开始将人工智能架构为一个整体。细微的差别。

将人工智能集成（更像是硬塞进）到 Windows 等操作系统确实提出了这样一个问题：是否有必要从内核开始进行彻底的重新设计，以在这个新时代充分利用人工智能的功能，因此我们需要考虑一下可能需要什么。

• 深度集成与表面附加组件：当前的操作系统可以将人工智能集成为附加层，从而增强某些功能。然而，这种方法可能无法充分发挥人工智能的潜力。从内核层面进行重新设计可以将人工智能更深入地嵌入到操作系统的核心功能中，从而形成更完整的方法。

  
  

• 资源管理和调度：传统操作系统主要不是针对人工智能工作负载的复杂性而设计的。重新设计内核可以更有效地管理 AI 进程的资源（如 CPU、GPU 和内存），从而优化性能和能耗。

  
  

• 安全和隐私：人工智能带来了新的安全和隐私挑战。考虑到人工智能而重新设计的内核可以结合更先进的安全协议来应对这些挑战，特别是在处理大量敏感数据时。

  
  

• 实时处理和边缘计算：人工智能应用程序，特别是涉及机器学习和实时数据处理的应用程序，可以受益于低延迟和高速处理。内核级重新设计可以优化这些流程，特别是对于边缘计算场景。

  
  

• 自主运行和自我修复：人工智能驱动的内核可以使操作系统执行自主优化和自我修复任务，预测和预防系统故障，并在无需人工干预的情况下优化性能。

  
  

• 硬件加速：现代人工智能应用程序通常依赖于 GPU 和 TPU 等专用硬件。考虑到这些而设计的内核可以为此类硬件提供更好的支持和优化，从而增强人工智能应用程序的性能。就像 Graphcore 打算对其 IPU 所做的那样，但由于产品市场契合度和继续进行的高资本投资要求而发生了冲突。

  
  

• 向后兼容性和过渡：重新设计人工智能内核的一个重大挑战是保持与现有应用程序和系统的兼容性。这种转变需要仔细规划并逐步实施。

• 自适应行为：系统可以根据环境和使用模式调整其行为。例如，它可以根据具体情况优化自身的能源效率、性能或安全性。

如果我们在操作系统设计上采取革命性的方法，将人工智能优先架构、内核级人工智能集成和去中心化结合起来作为核心原则，那么新的内核和操作系统架构将与Windows和Linux等传统系统有很大不同。当然，这种转变还需要克服在开发、采用以及与现有技术和基础设施的兼容性方面的重大障碍。这并不是什么了不起的壮举，但如果你从构建这样的操作系统是蓝海战略的角度来看待这个问题，那么在几十年的时间里保持耐心和培育它，这是一个更大的游戏和目标奖励。

我们一起去游泳吧

蓝海战略就是同时追求差异化和低成本，以开拓新的市场空间、创造新的需求。它是为了创造和占领无竞争的市场空间，从而使竞争变得无关紧要。它基于这样的观点：市场边界和行业结构不是给定的，可以通过行业参与者的行动和信念来重建。

红海是当今存在的所有行业——已知的市场空间，行业边界被定义，公司试图超越竞争对手，以抢占现有市场的更大份额。残酷的竞争将海洋染成了血红色。因此，术语“红”海。

蓝海指的是当今还不存在的所有行业——未知的市场空间，未经开发，未受竞争污染。就像“蓝”海一样，它广阔、深邃且强大——就机会和利润增长而言。

任天堂发布 Wii 就是一个完美的例子。

任天堂 Wii 于 2006 年推出，其核心是价值创新的概念。这是同时追求低成本和差异化的蓝海战略的关键原则。

为了降低成本，任天堂取消了大多数游戏机中的硬盘和 DVD 功能，并降低了处理质量和图形。与此同时，任天堂推出了无线运动控制杆，以在市场产品中脱颖而出。这使得该公司能够提供一系列以前在游戏世界中从未见过的新功能和好处，例如能够使用游戏机来健身或在更大的社交群体中玩游戏。

通过追求价值创新，任天堂可以在拥挤且竞争激烈的红海中与 PlayStation 和 X-Box 等公司竞争。相反，它能够完全开辟一个新市场。任天堂 Wii 以其创新的新功能和实惠的价格吸引了一个全新的、广阔的市场——一个跨越蓝海的非游戏玩家、老年人和有小孩的父母。

通过在新操作系统中采用相同的方法，它将消除充满技术债务和遗留问题的现有市场，而这些市场由于改变方向所需的努力而无法做出反应。

我们该何去何从？

无论如何，这都不是一个简单或小的努力。我选择人工智能和太空的原因是因为它们是使用相同答案解决同一问题的互补方法。我们正在构建以前从未像这样整合在一起的概念和想法，但它们可能会成为未来 50-100 年软件架构的构建模块，因为它们必须适合即将到来的勇敢新世界的目的。我们快。

以洛克希德·马丁公司当前的 IPFS（星际文件系统）实验部署为例。该任务是同类任务中首次评估去中心化存储的太空用例。它将托管在洛克希德·马丁公司自筹资金的 LM 400 技术演示器上，这是一颗冰箱大小的软件定义卫星，旨在支持各种任务和客户。一旦航天器进入轨道，它将使用其 SmartSat™ 软件定义卫星技术上传并执行 IPFS 演示。

我们一直在尝试去中心化技术，但似乎犹豫是否将其作为未来平台的核心基础。

这些是我一直在讨论的概念框架和想法，天知道它们是否会坚持下去，但如果有人强烈点头同意——无论你是软件工程师还是投资者——请敲开我的门，让我们谈谈，因为我渴望让这一切成为现实。