【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 這里所說(shuō)的“解耦”，其實(shí)是在硬件抽象基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)化，不是軟件與硬件工程師之間、IT與OT工程師之間不溝通、不交流了，而是因?yàn)樗麄儽舜艘呀?jīng)溝通充分，定義好了彼此之間的溝通邊界和交互平面，形成共識(shí)。

圖片來(lái)自“123rf.com.cn”

工控領(lǐng)域的思維正在改變，IT（信息技術(shù)）與OT（運(yùn)營(yíng)技術(shù)）的融合逐步發(fā)生，但步履滯緩。那么，IT與OT的融合到底該如何逐步實(shí)現(xiàn)？有時(shí)后退一步是為了前進(jìn)兩步，從融合的“反面”進(jìn)行思考，先做拆解和分離，從“解耦”到“封裝”，再到逐步“融合”，也許是適合從經(jīng)典工業(yè)控制走向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展道路。

在文中你將看到：

1、什么是“解耦”思維？為什么說(shuō)操作系統(tǒng)或者物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是解耦思維的集大成者？

2、什么是物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)？

3、解耦之后，物聯(lián)網(wǎng)硬件能否實(shí)現(xiàn)“公板公?！保?/p>

退一步海闊天空

人們常說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)賺不了快錢(qián)，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)涉及到IT（信息技術(shù)）、CT（通信技術(shù)）和OT（運(yùn)營(yíng)技術(shù)）多個(gè)領(lǐng)域的有機(jī)交融，時(shí)間和積累的深度難有超車(chē)捷徑。

首先比較一下代表CT的通信行業(yè)和代表IT的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。為什么通信行業(yè)的發(fā)展慢，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)能快速演進(jìn)迭代？很大程度的原因在于：標(biāo)準(zhǔn)的力量。通信行業(yè)有互聯(lián)互通的基本訴求，所以它的發(fā)展要基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要多方協(xié)調(diào)統(tǒng)一，周期長(zhǎng)、成本高。而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是在開(kāi)放的通信技術(shù)以及通達(dá)全球的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，具備一點(diǎn)接入服務(wù)全球的能力，沒(méi)必要與其他企業(yè)互聯(lián)互通，最多就是做一些接口標(biāo)準(zhǔn)和API，所以更能快速迭代、迅速擴(kuò)張。

而與CT通信技術(shù)相比，OT需要深入到工業(yè)領(lǐng)域，涉及到實(shí)體經(jīng)濟(jì)中身量更重的一個(gè)部分。OT的縱深層次很多，從控制中心、工程師站，向下到交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、控制器，再向下到變頻器、驅(qū)動(dòng)器，然后再向下到傳感器、執(zhí)行單元、儀器儀表、終端設(shè)備…產(chǎn)品多、組合多、鏈條長(zhǎng)，因此互聯(lián)互通的難度更大，周期更長(zhǎng)，成本更高。

因此談到物聯(lián)網(wǎng)，往往與之相關(guān)的形容詞是“碎片化”和“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”。無(wú)論是底層的連接還是上層的應(yīng)用服務(wù)，都特別強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化，但他們又扎根于不同的專(zhuān)業(yè)，即便是一家企業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施全面布局，也會(huì)將任務(wù)分派給OT、CT、IT等不同團(tuán)隊(duì)。

如何將他們拼接起來(lái)，讓他們彼此融合？正如文初所講，退一步海闊天空，先讓他們彼此拆解和分離，做到資源和協(xié)作的最大化分離，即——“解耦”。

過(guò)去做硬件的人不用管軟件，但是做軟件的人必須兼顧，既看硬件又編軟件。然而有了操作系統(tǒng)之后，軟硬件彼此“解耦”，做軟件的人可以不看硬件了。這并不是誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱，也不是誰(shuí)重要誰(shuí)不重要的問(wèn)題，而是大家通過(guò)實(shí)踐形成了共同遵守的共識(shí)。

提到操作系統(tǒng)，第一時(shí)間我們就會(huì)想到運(yùn)行在電腦上的Windows、Linux，想起運(yùn)行在手機(jī)上的安卓和iOS。這些程序直接運(yùn)行在“裸機(jī)”設(shè)備的最低層，搭建起其他軟件、應(yīng)用運(yùn)行的環(huán)境與基礎(chǔ)。得益于操作系統(tǒng)的興起、完善，才促成了軟件與應(yīng)用的興起，鑄就了輝煌的PC時(shí)代與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

眾所周知，以安卓為代表的操作系統(tǒng)，通過(guò)虛擬抽象層實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件的分離和解耦，即所有的軟件和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者只需根據(jù)操作系統(tǒng)提供的編程接口，開(kāi)發(fā)出的應(yīng)用軟件就可以運(yùn)行在所有基于該操作系統(tǒng)的設(shè)備上，而無(wú)需考慮設(shè)備中各類(lèi)硬件配置。

這里所說(shuō)的“解耦”，其實(shí)是在硬件抽象基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)化，不是軟件與硬件工程師之間不溝通、不交流了，而是因?yàn)樗麄儽舜艘呀?jīng)溝通充分，定義好了彼此之間的溝通邊界和交互平面，形成共識(shí)。而這種共識(shí)已經(jīng)固化成為標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣，所以不需要再重復(fù)溝通。

如果我們能夠參照這種思路，做到從現(xiàn)在的做OT的人不用管IT，但是做IT的人必須看OT，轉(zhuǎn)變?yōu)樽鯥T的人不用看OT了，那么就實(shí)現(xiàn)了IT與OT層面的解耦，從而創(chuàng)造了IT與OT融合的第一個(gè)必要條件。

當(dāng)然，在物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)虛擬化進(jìn)行“解耦”的過(guò)程中面臨重大挑戰(zhàn)，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)不僅涉及上述IT、OT、CT不同領(lǐng)域，還涉及云、邊、端多個(gè)層級(jí)。安卓操作系統(tǒng)中的“硬件虛擬抽象層”在手機(jī)中只涉及一層，而要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中“物理世界的抽象層”，則要復(fù)雜得多。這點(diǎn)我們?cè)诒疚牡牡冖诓糠衷龠M(jìn)行詳細(xì)論述。

操作系統(tǒng)的“解耦”思維體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代便是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)中的操作系統(tǒng)就是平臺(tái)。未來(lái)將有數(shù)萬(wàn)億的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)規(guī)律將發(fā)揮重要作用，盡最大努力獲取更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備支持是操作系統(tǒng)或者物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)推廣的關(guān)鍵。

誰(shuí)的解耦更徹底，誰(shuí)的使用更便捷，誰(shuí)的生態(tài)更豐富，誰(shuí)便最有機(jī)會(huì)觸發(fā)平臺(tái)、工程師與用戶(hù)之間的“正反饋”。操作系統(tǒng)或者物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)應(yīng)用更順手，工程師們就會(huì)更愿意使用，讓平臺(tái)上的應(yīng)用更加豐富，從而吸引更多的用戶(hù)使用，在正反饋的激勵(lì)下，圍繞平臺(tái)的生態(tài)圈自然越來(lái)越大。以此往復(fù)，良性循環(huán)。

物理世界的抽象層

操作系統(tǒng)并不是科技領(lǐng)域的獨(dú)創(chuàng)，人類(lèi)自古以來(lái)就建立了自己的操作系統(tǒng)，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，操作系統(tǒng)的含義也在不斷演進(jìn)。

什么是人類(lèi)的操作系統(tǒng)？是法律、是規(guī)則、是宗教。這些操作系統(tǒng)中的指令通過(guò)人與人之間組成的社會(huì)關(guān)系，層層分發(fā)，層層下達(dá)。

什么是PC和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的操作系統(tǒng)？是Windows、是Linux、是安卓、是iOS。這些操作系統(tǒng)調(diào)度的是PC或者手機(jī)中的計(jì)算和存儲(chǔ)資源。

那么，什么是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的操作系統(tǒng)？這里要警惕了：可不要簡(jiǎn)單局限于“端側(cè)操作系統(tǒng)”。不是AliOSThings，不是LiteOS，不是FreeRTOS，或者說(shuō)不完全是，這幾個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)只是完成了物理硬件的抽象，并不是物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)調(diào)度“物體”本身，因此它很可能將融合人類(lèi)操作系統(tǒng)與PC時(shí)代操作系統(tǒng)的兩種形態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)對(duì)“物體”的調(diào)度過(guò)程通過(guò)層層分發(fā)、層層下達(dá)，通過(guò)調(diào)度云、邊、端，不同層級(jí)中不同設(shè)備的計(jì)算資源而實(shí)現(xiàn)。

因此，物聯(lián)網(wǎng)中的操作系統(tǒng)涉及到芯片層、終端層、邊緣層、云端層等多個(gè)層面。單一層次的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與安卓在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位和作用類(lèi)似，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件與智能終端硬件的解耦。就像在安卓的生態(tài)環(huán)境中，開(kāi)發(fā)者基本不用考慮智能終端的物理硬件配置，只需根據(jù)安卓的編程接口編寫(xiě)應(yīng)用程序，就可以運(yùn)行在所有基于安卓的智能終端上一樣，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的作用也是如此。

上述提到的幾種嵌入式操作系統(tǒng)，AliOSThings、LiteOS、FreeRTOS…是物理硬件到數(shù)字世界的第一道轉(zhuǎn)換，它們是邊緣側(cè)的“解耦思維”承載體，其上還要經(jīng)過(guò)多道轉(zhuǎn)換，才完成了物理世界到數(shù)字世界的整個(gè)鏡像，也才能構(gòu)成完整的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

理解物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)，必須提到CPS。對(duì)CPS有充分理解，是做好物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，目前在智能交通領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)初具雛形。我們以地鐵為例，地鐵交通網(wǎng)中的信號(hào)系統(tǒng)和綜合監(jiān)控系統(tǒng)，是局部相對(duì)成型的CPS系統(tǒng)，每一輛地鐵用車(chē)都是由計(jì)算機(jī)調(diào)度，調(diào)度分配給每臺(tái)車(chē)輛的軌道資源。如果將軌道看作是CPU處理器，車(chē)輛便是線(xiàn)程，類(lèi)似PC時(shí)代操作系統(tǒng)的模式。而構(gòu)成整個(gè)地鐵物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)，需要云端、邊緣、芯片各個(gè)層面的操作系統(tǒng)互相協(xié)同，將物理世界通過(guò)層層“解耦”，抽象提取到數(shù)字世界。

因?yàn)镻C和智能手機(jī)多為標(biāo)準(zhǔn)化的硬件配置，其操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和批量復(fù)制難度不大，而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備多樣化和碎片化的特征，硬件資源常被約束在不同且不相通的多重環(huán)境中，對(duì)單個(gè)層面操作系統(tǒng)的伸縮性和靈活性提出了極高要求。

例如對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)景豐富的智能手表和僅需具備簡(jiǎn)單通訊、調(diào)度功能的計(jì)量終端，其操作系統(tǒng)量級(jí)應(yīng)該差別很大，可能是從幾KB到幾十MB之間無(wú)規(guī)律伸縮。

 

 

目前多種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)并存，同一層面中的操作系統(tǒng)由于演進(jìn)路徑不同，造成較大差異。

例如對(duì)于終端層的操作系統(tǒng)，便呈現(xiàn)出兩種技術(shù)路線(xiàn)：一是基于安卓等操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪和定制，二是在傳統(tǒng)RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能。因此物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域尚未形成像PC和手機(jī)市場(chǎng)那樣，僅有少數(shù)幾種操作系統(tǒng)的局面，不管硬件使用哪種系統(tǒng)，都不會(huì)形成使用障礙，只是性能不同而已。

因此在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，尤其需要操作系統(tǒng)屏蔽物聯(lián)網(wǎng)底層硬件碎片化差異，提供統(tǒng)一的編程接口，降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的門(mén)檻、成本和時(shí)間。為了應(yīng)對(duì)嚴(yán)重的碎片化現(xiàn)狀，采用“分而治之”的方法論，通過(guò)操作系統(tǒng)觸發(fā)的軟硬件分離與解耦可能將在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中顯現(xiàn)價(jià)值——更易復(fù)制，從而加快規(guī)?；M(jìn)程。。

“公板公?！蹦芊癯烧妫?/strong>