编者寄语

人工智能的浪潮正在重塑计算系统的底层逻辑和内部构成。主流系统采用“外挂式AI”方案,将大模型作为附加服务而非底层能力,这种模式解决了快速落地问题,但仍存在算力、智能,交互等固有问题。操作系统需从“兼容AI”转向“AI原生”,这一变革不仅需要算法与硬件的突破,更依赖系统软件在架构层面的范式革命。

本专题以“从大模型到智能操作系统:系统软件的演进与挑战”为主题,在大模型应用、模型原生系统、领域系统软件等方面讨论了大模型时代的系统软件的挑战、机遇与实践。


编委主任:苏金树 CCF会士 军事科学院教授

本期主编:贾周阳 CCF系统软件专委执行委员 国防科技大学副研究员

                 许   畅 CCF系统软件专委副主任 南京大学教授

                 李姗姗 CCF系统软件专委执行委员 国防科技大学教授

                 卜   磊  CCF系统软件专委秘书长 南京大学教授


大模型应用开发部署的平台基础软件

近年来,大模型在研究界和产业界引起了广泛关注,并逐渐展现出在各个领域的应用潜力。作为一种新型的软件形态,大模型的应用开发与部署对软件工程与系统软件提出了全新的挑战。本报告将介绍我们在大模型开发与部署平台基础软件方面的一些探索,包括针对大模型敏捷协同开发的版本控制系统,以及大模型在Agent类应用中的运行时系统设计。报告还将探讨大模型与传统软件之间的关系,讨论作为“软件工程2.0”的大模型工程,以及基于平台基础软件支撑下,传统软件与大模型深度融合的机遇。

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模型原生操作系统的一些思考

以大模型为代表新一代人工智能正成为一种底层基础能力,亟需与操作系统进行协同。然而,当前模型-操作系统-芯片割裂、模型概率性智能等结构性缺陷,对下限制了异构算力的充分发挥,对上限制了各类应用的智能化水平。本报告将探索模型原生操作系统设计(即服务模型操控、供给模型资源、融合模型能力),通过模型-系统-芯片全栈协同设计,重构接口抽象、执行模式、运行效能和安全机制,实现概率性智能与确定性规则的有机统一,并将介绍近期报告人团队在这个方向的一些探索工作。

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泛在操作系统:机遇与挑战

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。

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大模型时代的系统软件:挑战、机遇与实践

以大模型、大数据、大算力为核心要素的人工智能应用,开始呈现出具有大规模、广分布、高动态、非确定的复杂特征,传统软件理论诸多假设正在被打破。本次报告将从计算机系统栈角度出发,分析大模型时代系统软件的基本抽象、组成原理、资源管理、编程模型等面临的挑战和机遇,并介绍北大团队在泛睿系统的研究实践。

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关于系统软件发展的若干思考

在以5G技术为代表的物联网时代,万物互联成为软件的必然要求和重要使能技术,系统软件发展迎来了重要的变革期。在泛在化的背景下,跟系统软件相关的资源、应用、作用域等要素发生了变化; “软件定义”的趋势愈加明显,体现了软件的渗透性,整个IT架构可以重新整合、重新分配,提升系统灵活性与可扩展性;根据泛在资源和泛在应用的变化,系统软件的边界必须能够柔性定义,能够和硬件、应用软件垂直整合。新型系统软件发展存在泛在资源的抽象方法、 系统软件边界动态机理、支撑柔性功能与性能的操作系统结构、泛在智慧环境下的操作系统智能化机理、生态牵引的系统软件纵向整合方法等多个科学问题。以技术的视角审视系统软件的未来发展,需要培育新兴系统软件生态、加强基础研究、软硬件协同创新设计、加强标准研究。

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安全攸关软件的智能开发方法及其协同需求

模型驱动方法为航空、航天等领域安全攸关软件的构建和质量保障提供了可行的技术途径,但在领域应用中仍存在软件模型构建效率低、安全代码开发成本高、软件形式验证难度大、系统仿真测试不充分等挑战。智能化技术是提升软件开发效率与质量的有效途径,但智能化方法如何支持大规模软件系统建模,解决协同建模的冲突并提升建模效率?如何用好领域知识最大程度复用模型资产?如何融合智能算法支持安全代码生成,并提升验证过程效率?本报告汇报模型驱动的安全攸关软件开发与智能化软件方法的结合点,并探讨这类软件开发方法中可能出现的智能协作需求。

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本期编委成员