SCIS| 人机物融合泛在应用的系统支撑

[xuos]

 

研究简介

 随着物联网设备数量的快速增长，泛在计算为人机物融合应用提供了全新的可能；与此同时，人工智能模型的快速发展以及智能体（Agent）的显著进步，不仅为智能应用的开发带来了机遇，也提出了一系列新的挑战。然而，现有操作系统普遍采用的有明确规约、由设计者决定的实体抽象，难以应对开放异构资源和多样化的需求；现有的中间件和应用框架同样难以为复杂多样的人机物融合泛在应用提供元级解决方案。因此，在编程、维护、移植等环节，人机物融合应用仍普遍存在瓶颈，亟需系统化、整体性的解决方案。

针对上述问题，本文提出了元级化软件定义的泛在操作系统的设计理念，依托具备系统内外感知和调控能力的泛在智能体，为人机物融合应用提供全方位的系统化支撑。其主要构想包括以下三个方面：

(1) 基于软件定义的方法，对人机物融合泛在应用中的异构资源进行统一抽象，为各类实体建立软件孪生，以实现对系统的全局状态的动态感知；

(2) 借鉴人类社会中层级管理模式，将复杂的应用需求逐层分解为可复用、可协同的智能体组件，同时参考 UNIX 管道基本设计思想，构建面向泛在场景的新形态管道，实现上下层节点间的指令下达和数据上传；

(3) 对应用组件间的数据和命令接口进行规范化定义，构建语义丰富的单点数据抽象，并明确组件处理数据的输入输出规约，从而实现对人工智能模型的原生支持，为低代码编程及面向需求的自适应系统的实现提供有力保障。

图 1 展示了元级化软件定义的泛在操作系统架构示意图。

本文的创新点如下：

(1) 利用软件孪生构建随时间演化的全系统状态“上帝视角”，实现从 “面向需求完成设计实现” 到 “在应用场景全量日志数据上做出决策” 的思维方式转换，以及从“面向需求分析做加法”到“面向全量数据做减法”的编程机制变革；

(2) 为泛在操作系统设计了类人类社会组织方式的数据上传与指令下达的基本形态，有效实现了应用需求的分解和软件复杂性的控制；

(3) 通过规范化应用组件间的数据与命令接口，实现了对人工智能模型的原生支持，从而为低代码编程和面向需求的自适应系统构建提供有力保障。