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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：全生命周期的數據防泄漏與隱私保護機制

萬物智聯(lián)時代，物聯(lián)網廣泛融入各垂直行業(yè)，帶來生產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據，并通過大數據分析推測個人習慣、喜好等，已經成為信息安全的“重災區(qū)”。

所以，搭建全生命周期的數據防泄漏與隱私保護機制勢在必行。TSC認為，實現(xiàn)用戶數據在創(chuàng)建、存儲、使用、傳輸、銷毀的全生命周期內不泄密、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，尤其是內存安全類漏洞數量多危害大。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)則訪問數據和資源，同時保證數據在分布式系統(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，對數據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?。煌瑫r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)?？s減驅動開發(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容，線下打分，組委會匯總分數，最后由分數排名來確定致謝名單，標準如下：