隨著全球新一輪信息技術(shù)的快速發(fā)展，人機(jī)物互聯(lián)成為未來(lái)信息技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)景。繼主機(jī)操作系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算操作系統(tǒng)(桌面操作系統(tǒng))、移動(dòng)操作系統(tǒng)之后，泛在操作系統(tǒng)新形態(tài)正在興起，有望成為系統(tǒng)軟件創(chuàng)新研發(fā)和生態(tài)構(gòu)建的熱點(diǎn)。為推動(dòng)我國(guó)新時(shí)期系統(tǒng)軟件自主發(fā)展，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部設(shè)立“泛在操作系統(tǒng)及生態(tài)構(gòu)建研究”專項(xiàng)項(xiàng)目。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　瞄準(zhǔn)國(guó)家在操作系統(tǒng)及其生態(tài)上的重大戰(zhàn)略需求，探索面向泛在計(jì)算場(chǎng)景的操作系統(tǒng)新理論及其軟件定義新方法，力爭(zhēng)形成泛在操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、方法技術(shù)與生態(tài)構(gòu)建的有機(jī)體系。

　　二、擬資助研究方向

　　本專項(xiàng)項(xiàng)目針對(duì)人機(jī)物融合的泛在計(jì)算環(huán)境帶來(lái)的資源異構(gòu)多樣性和交互開(kāi)放不確定性，探索泛在操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型與行為機(jī)理，構(gòu)建包括泛在資源管理、輕量級(jí)虛擬化、感聯(lián)知控共性框架、泛在應(yīng)用支撐、全棧性能優(yōu)化等在內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)體系，并在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等典型場(chǎng)景中進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。本專項(xiàng)項(xiàng)目涉及以下挑戰(zhàn)性問(wèn)題。

　　1.人機(jī)物融合泛在計(jì)算場(chǎng)景的典型特征包括應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多樣、泛在資源海量異構(gòu)，要求操作系統(tǒng)具有靈活多變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。建立面向泛在計(jì)算環(huán)境的新型操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與架構(gòu)，提出基于軟件定義的操作系統(tǒng)構(gòu)造方法，可以為泛在操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

　　2.人機(jī)物融合場(chǎng)景催生了很多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的跨域應(yīng)用，操作系統(tǒng)面臨著靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)的冷熱遷移并實(shí)現(xiàn)跨域低延遲訪存等挑戰(zhàn)，需要新型內(nèi)存系統(tǒng)的支撐。通過(guò)硬件資源虛擬化和系統(tǒng)軟件平臺(tái)化的方式構(gòu)建泛在內(nèi)存系統(tǒng)，一體化高效管理異構(gòu)內(nèi)存和存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)泛在操作系統(tǒng)支持下的高可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)。

　　3.人機(jī)物融合泛在計(jì)算環(huán)境既包括各種處理器、存儲(chǔ)器，也包含種類多樣、性能功耗受限的傳感器與執(zhí)行器等其他硬件設(shè)備。探索泛在操作系統(tǒng)異構(gòu)硬件的資源抽象方法，構(gòu)建異構(gòu)硬件資源的通用接入與驅(qū)動(dòng)框架，建立通用驅(qū)動(dòng)模型，使泛在操作系統(tǒng)能有效支持硬件設(shè)備能力的演化，并進(jìn)行設(shè)備資源能力動(dòng)態(tài)接入/移出等管理。

　　4.人機(jī)物融合泛在計(jì)算環(huán)境擴(kuò)展了人機(jī)交互空間和交互模式，如何對(duì)多模式人機(jī)交互進(jìn)行抽象，提出便于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單交互指令集是一個(gè)全新的需求。建立人機(jī)交互的行為抽象、結(jié)構(gòu)化描述、多模態(tài)感知與理解模型和方法，構(gòu)建自然高效的泛在交互指令集，通過(guò)可量化的系統(tǒng)調(diào)度和資源整合，使泛在操作系統(tǒng)在滿足個(gè)性化需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)交互性能與系統(tǒng)成本的最優(yōu)化。

　　5.人機(jī)物融合泛在計(jì)算使得泛在操作系統(tǒng)生態(tài)的構(gòu)建面臨邊界開(kāi)放、社會(huì)技術(shù)和信息物理融合的挑戰(zhàn)，匯聚眾多跨界涉眾、管理不同類型開(kāi)源制品、維護(hù)健康生態(tài)是泛在操作系統(tǒng)生態(tài)構(gòu)建的主要難點(diǎn)。建立泛在操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的群體智能融合模型、開(kāi)源生態(tài)社區(qū)運(yùn)行和演化及安全治理機(jī)制、供應(yīng)鏈安全評(píng)估和動(dòng)態(tài)預(yù)警模型等，有望形成群智驅(qū)動(dòng)、開(kāi)源創(chuàng)新、持續(xù)演化的新型操作系統(tǒng)生態(tài)。

　　圍繞上述科學(xué)目標(biāo)和問(wèn)題，本專項(xiàng)項(xiàng)目擬重點(diǎn)支持以下研究方向：

　　(1)泛在操作系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、構(gòu)造方法和運(yùn)行機(jī)制;

　　(2)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的泛在存儲(chǔ)虛擬化方法和管理機(jī)制;

　　(3)泛在操作系統(tǒng)異構(gòu)硬件的資源抽象與融合管理;

　　(4)泛在操作系統(tǒng)的多模態(tài)協(xié)同人機(jī)交互;

　　(5)泛在操作系統(tǒng)開(kāi)源生態(tài)構(gòu)建、治理及安全評(píng)估。

　　三、2021年度資助計(jì)劃

　　擬針對(duì)上述研究方向擇優(yōu)資助4-5項(xiàng)重點(diǎn)支持項(xiàng)目和10項(xiàng)左右培育項(xiàng)目。重點(diǎn)支持項(xiàng)目直接費(fèi)用平均資助強(qiáng)度為250萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為3年，申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2022年1月1日-2024年12月31日”;培育項(xiàng)目直接費(fèi)用平均資助強(qiáng)度為50萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為2年，申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2022年1月1日-2023年12月31日”。

　　四、申請(qǐng)要求及注意事項(xiàng)

　　(一)申請(qǐng)要求

　　1. 本專項(xiàng)要求堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，強(qiáng)化需求牽引，鼓勵(lì)與國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)企業(yè)合作，促進(jìn)研究成果推廣應(yīng)用。

　　2. 項(xiàng)目申請(qǐng)人根據(jù)本指南發(fā)布的研究方向選擇相應(yīng)的研究主題。本專項(xiàng)倡導(dǎo)項(xiàng)目產(chǎn)出成果開(kāi)源共享，并注重對(duì)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及生態(tài)構(gòu)建的實(shí)質(zhì)性促進(jìn)和貢獻(xiàn)。

　　(二)限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定

　　1. 本專項(xiàng)項(xiàng)目從申請(qǐng)開(kāi)始直到自然科學(xué)基金委作出資助與否決定之前，不計(jì)入申請(qǐng)和承擔(dān)總數(shù)范圍;獲資助后計(jì)入申請(qǐng)和承擔(dān)總數(shù)的范圍。

　　2.申請(qǐng)人和主要參與者只能申請(qǐng)或參與申請(qǐng)1項(xiàng)本專項(xiàng)項(xiàng)目。

　　3.申請(qǐng)人同年只能申請(qǐng)1項(xiàng)專項(xiàng)項(xiàng)目中的研究項(xiàng)目。

　　4.本專項(xiàng)項(xiàng)目咨詢方式：

　　國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部二處

　　聯(lián)系人：吳國(guó)政, 趙瑞珍

　　聯(lián)系電話： 010-62327929, 010-62327967

　　電子郵件：wugz@nsfc.gov.cn, zhaorz@nsfc.gov.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)

2021年9月27日