CCF DL Focus On Future Software

面向未来人机物融合泛在计算的新模式和新场景，一类新型操作系统，泛在操作系统（Ubiquitous Operating System, UOS），正处于探索成型期。泛在计算环境多变、需求多样、场景复杂，需要对硬件资源、数据资源、软件平台以及应用软件等进行柔性灵活的软件定义，以支持泛在感知、泛在互联、轻量计算、轻量认知、动态适配、反馈控制、自然交互等新应用特征。本报告简要回顾操作系统的发展历史，指出操作系统发展的20年周期律；阐述泛在操作系统的概念与特点，凝练其面临的应用需求和技术挑战；并结合若干具体案例介绍报告人团队在软件定义的泛在操作系统架构与构造方法、面向工业物联场景的泛在操作系统研发方面的若干研究和实践。

报告从通信安全、计算机安全、信息安全、信息安全保障和网络空间安全5个方面阐述了信息安全的发展历程，展望了信息安全的5大发展趋势。

作为计算机硬件系统的核心关键部件，处理器芯片结构设计目前主要依赖“多步骤迭代优化芯片性能-面积-功耗”的传统方法，导致较高研发成本和技术门槛，限制通用处理器性能的进一步提高，减缓专用处理器面向海量应用场景的定制速度。因此，亟需探索新一代处理器芯片敏捷设计方法。计算机软件是构成完整计算环境的另一类复杂系统，在设计过程广泛采用“分而治之”的设计方法。报告首先从硬件系统研究者的视角出发，梳理复杂软件系统设计中进行细粒度对象化抽象并实现系统解耦、组合并扩展的敏捷设计方法。其次，结合通用处理器和专用处理器特点，分析目前处理器芯片硬件设计方法存在的主要问题，探讨如何借鉴软件面向对象设计思想，在满足性能需求的前提下实现体系结构细粒度分解和对象化实现的技术思路。最后，从计算环境和应用场景两个维度，类比分析软件系统和处理器芯片发展趋势，并介绍新一代处理器结构化芯片设计与制造新学科方向的研究布局。

本文在讨论后E级计算面临的挑战的基础上，提出了后E级计算发展的主要任务和需要重视的若干问题，包括体系结构、处理器、互连、芯片制造工艺、异构编程、算法、计算基础设施及其新运行模式、高性能计算与人工智能及数据融合发展等。最后简要介绍十四五高性能计算重点专项的基本情况。

openEuler 是由华为发起的开源操作系统社区，已于2021年11月正式捐献给开放原子基金会。华为在 openEuler 开源之初就认识到，基础软件需要形成体系才能有行业影响力。所以openEuler项目一直致力于和社区伙伴一起，把 openEuler 社区建设成连接不同技术领域的创新平台，形成扎根国内面向世界的基础软件体系。过去两年的开源运作中，openEuler 已经全面实现对多种指令架构的支持，初步构建了硬件基础生态。在软件根技术领域，openEuler 社区在EulerFS文件系统，内核热替换，操作系统智能自治，以及Java运行环境优化等方面也都有了一定的积累。

快速发展的人工智能技术使得机器对代码和人类需求的理解能力得到显著提升，为代码生成、测试、安全分析等提供了新的思路。本报告介绍自然语言驱动的程序生成和分析相关成果，主要包括SQL自动生成、移动应用隐私保护分析。显示更多

程序合成问题是程序设计语言领域的重要问题，被徐家福先生称为“提升软件生产率的根本途径”，被图灵奖获得者Pneuli称为“程序设计理论最核心的问题”。本报告将首先简要回顾北京大学团队在程序合成特别是修复补丁合成上的一系列工作，包括基于差异的空间表示、基于概率的程序合成、交互式程序合成等，然后重点介绍本团队下一步的研究目标——算法合成。算法合成旨在探索用计算机自动从规约中生成高效算法，在程序优化、高可信软件、约束求解和逻辑编程等多个领域都有较高的应用价值。本团队的研究思路是将程序演算领域和程序合成领域的研究相结合，程序演算的研究结果确定目标算法的结构，而程序合成的技术找到合适的目标算法。目前的初步探索结果已经能合成部分并行分治和动态规划的算法，成功解决近百个算法问题，包括算法导论的习题、算法论文中讨论的问题和世界算法比赛中难住大多数队伍的问题。显示更多

随着设计复杂度越来越高而投放市场时间却越来越严苛，嵌入式系统的可信构造变得越来越困难。由于设计流程抽象层次多、运行环境不确定、以及缺乏高效的自动化综合与验证技术而导致的问题日益突出。本报告将从功能与性能两个维度出发，介绍自顶向下嵌入式系统可信构造相关的成果，聚焦规约驱动的嵌入式系统综合与验证方法与技术，旨在保证系统设计与实现功能正确与性能最优的情况下，缩短嵌入式系统可信构造的时间。显示更多