隨著(zhù)全球新一輪信息技術(shù)的快速發(fā)展，人機物互聯(lián)成為未來(lái)信息技術(shù)的典型應用場(chǎng)景。繼主機操作系統、個(gè)人計算操作系統(桌面操作系統)、移動(dòng)操作系統之后，泛在操作系統新形態(tài)正在興起，有望成為系統軟件創(chuàng )新研發(fā)和生態(tài)構建的熱點(diǎn)。為推動(dòng)我國新時(shí)期系統軟件自主發(fā)展，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )信息科學(xué)部設立“泛在操作系統及生態(tài)構建研究”專(zhuān)項項目。

　　一、科學(xué)目標

　　瞄準國家在操作系統及其生態(tài)上的重大戰略需求，探索面向泛在計算場(chǎng)景的操作系統新理論及其軟件定義新方法，力爭形成泛在操作系統基礎理論、方法技術(shù)與生態(tài)構建的有機體系。

　　二、擬資助研究方向

　　本專(zhuān)項項目針對人機物融合的泛在計算環(huán)境帶來(lái)的資源異構多樣性和交互開(kāi)放不確定性，探索泛在操作系統的結構模型與行為機理，構建包括泛在資源管理、輕量級虛擬化、感聯(lián)知控共性框架、泛在應用支撐、全棧性能優(yōu)化等在內的關(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)行應用驗證。本專(zhuān)項項目涉及以下挑戰性問(wèn)題。

　　1.人機物融合泛在計算場(chǎng)景的典型特征包括應用場(chǎng)景復雜多樣、泛在資源海量異構，要求操作系統具有靈活多變的系統結構。建立面向泛在計算環(huán)境的新型操作系統基礎理論與架構，提出基于軟件定義的操作系統構造方法，可以為泛在操作系統的設計與實(shí)現奠定基礎。

　　2.人機物融合場(chǎng)景催生了很多數據驅動(dòng)的跨域應用，操作系統面臨著(zhù)靈活進(jìn)行數據的冷熱遷移并實(shí)現跨域低延遲訪(fǎng)存等挑戰，需要新型內存系統的支撐。通過(guò)硬件資源虛擬化和系統軟件平臺化的方式構建泛在內存系統，一體化高效管理異構內存和存儲資源，實(shí)現泛在操作系統支持下的高可靠數據存儲和訪(fǎng)問(wèn)。

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

　　4.人機物融合泛在計算環(huán)境擴展了人機交互空間和交互模式，如何對多模式人機交互進(jìn)行抽象，提出便于操作系統實(shí)現的簡(jiǎn)單交互指令集是一個(gè)全新的需求。建立人機交互的行為抽象、結構化描述、多模態(tài)感知與理解模型和方法，構建自然高效的泛在交互指令集，通過(guò)可量化的系統調度和資源整合，使泛在操作系統在滿(mǎn)足個(gè)性化需求的同時(shí)實(shí)現交互性能與系統成本的最優(yōu)化。

　　5.人機物融合泛在計算使得泛在操作系統生態(tài)的構建面臨邊界開(kāi)放、社會(huì )技術(shù)和信息物理融合的挑戰，匯聚眾多跨界涉眾、管理不同類(lèi)型開(kāi)源制品、維護健康生態(tài)是泛在操作系統生態(tài)構建的主要難點(diǎn)。建立泛在操作系統開(kāi)發(fā)的群體智能融合模型、開(kāi)源生態(tài)社區運行和演化及安全治理機制、供應鏈安全評估和動(dòng)態(tài)預警模型等，有望形成群智驅動(dòng)、開(kāi)源創(chuàng )新、持續演化的新型操作系統生態(tài)。

　　圍繞上述科學(xué)目標和問(wèn)題，本專(zhuān)項項目擬重點(diǎn)支持以下研究方向：

　　(1)泛在操作系統的理論基礎、構造方法和運行機制;

　　(2)數據驅動(dòng)的泛在存儲虛擬化方法和管理機制;

　　(3)泛在操作系統異構硬件的資源抽象與融合管理;

　　(4)泛在操作系統的多模態(tài)協(xié)同人機交互;

　　(5)泛在操作系統開(kāi)源生態(tài)構建、治理及安全評估。

　　三、2021年度資助計劃

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

　　四、申請要求及注意事項

　　(一)申請要求

　　1. 本專(zhuān)項要求堅持問(wèn)題導向，強化需求牽引，鼓勵與國內相關(guān)行業(yè)企業(yè)合作，促進(jìn)研究成果推廣應用。

　　2. 項目申請人根據本指南發(fā)布的研究方向選擇相應的研究主題。本專(zhuān)項倡導項目產(chǎn)出成果開(kāi)源共享，并注重對操作系統開(kāi)發(fā)及生態(tài)構建的實(shí)質(zhì)性促進(jìn)和貢獻。

　　(二)限項申請規定

　　1. 本專(zhuān)項項目從申請開(kāi)始直到自然科學(xué)基金委作出資助與否決定之前，不計入申請和承擔總數范圍;獲資助后計入申請和承擔總數的范圍。

　　2.申請人和主要參與者只能申請或參與申請1項本專(zhuān)項項目。

　　3.申請人同年只能申請1項專(zhuān)項項目中的研究項目。

　　4.本專(zhuān)項項目咨詢(xún)方式：

　　國家自然科學(xué)基金委員會(huì )信息科學(xué)部二處

　　聯(lián)系人：吳國政, 趙瑞珍

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

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

國家自然科學(xué)基金委員會(huì )

2021年9月27日