縱能登月中國基礎軟體沒有彎道超車 專家建議這樣發展國產作業系統

經過數以十年的研發，國產作業系統陸續應用於嫦娥探月、北斗導航和天問一號等國家關鍵項目中，但外資企業卻依舊佔據國內大部分商用市場。

據華西證券2020年8月發佈的研究報告指出，中國三大基礎軟體領域中，作業系統、資料庫、仲介軟體市場外資占比分別為92.9%、64.8%和51.1%。

天問一號使用國產作業系統。央視圖片

眾所周知，伺服器、PC、手機、工業機器人等現代科技設備的運行離不開各種晶片。不過，晶片還需要和作業系統、資料庫、仲介軟體、程式設計語言等基礎軟體進行配合，才能實現各種功能。

不過，隨著中美在科技產業的競爭不斷升溫，中國在基礎軟體領域有被美國圍堵打壓的風險。

2020年12月，CentOS宣佈CentOS Linux 8將於2021年12月31日終止，後續變為CentOS Stream。CentOS Linux 7也將於2024年6月停止維護。大量使用CentOS的用戶急需尋找替代方案，並面臨成本和遷移難度的挑戰。

觀乎國產作業系統的危機，主要源於兩大原因：一，美國在ICT領域上有先發優勢，而且長期限制先進技術的出口，迫使全球IT基礎產業要在美國科技巨頭留下的縫隙中掙紮求存；二，相比晶片、通信設備和工業設備，中國基礎軟體產業在過去獲得的重視遠遠不足。

有資料顯示，中國在基礎軟件的投入僅佔IT整體開支的個位數；相反，美國基礎軟體投入卻能達到三分之一，甚至一半。換言之，中國整個基礎軟體產業競爭力太弱，價值亦未得到廣泛認同，所以國產作業系統和資料庫企業的市場份額才這麼低。

中美操作系統公司的比較圖。興業證券2020年7月研報截圖

而事實上，因為份額低，市場細，資金和人才更加不願意進入相關領域。有資料顯示，即使中國有數以百萬計的應用軟體工程師，但真真正正做基礎作業系統和資料庫的人員卻不足1萬人。於是，行業陷入惡性循環，關鍵技術無法突破，沒人願意使用，最終份額只會越變越細。這也是包括華為等在內的企業希望改變的現象。

要想改變，就必須採取一系列措施，推動產業發展，而「十四五規劃」更加提出，要支授晶片和軟體產業。今年6月，工信部透露，將儘快發佈軟體產業的「十四五規劃」，又會加快出臺關鍵技術軟體的三年行動計畫，務求重點強化對關鍵技術軟件的支援。

雖然政策在急起直追，但有專家卻認為，基礎軟體和基礎工業等領域，沒有捷徑可走，亦不存在所謂的「彎道超車」，因為別人走過的路、遇到的溝溝坎坎，中國產業界也要面對。專家又舉例指，中國要在處理器晶片領域，直接從28nm跳到7nm，甚至是5nm，這類要求並不符合發展邏輯；同樣地，近20年基礎軟體缺乏重大突破，歸根究底，還是創新領域進步有限，例如，Linux有幾千萬代碼，中國企業不可能完全忽略掉

專家建議，與其「彎道超車」，倒不如「換賽道」或許更為可行。他又補充指，無論是Wintel，抑或是ARM+Android體系，最初也有競爭對手，而非天然壟斷，甚至是經過不斷發展，才佔據現有的絕對市場份額。

從技術層面討論，首先，過去英特爾X86單一算力架構的壟斷局面已被打破，由於底層算力架構趨向多元化，採用ARM架構的CPU亦越來越多，包括蘋果已研發ARM架構的CPU。其次，X86在PC端的壟斷已逐漸被打破。現時，異構計算，以至類似於AI計算的獨特場景，所用到的處理器都是專用處理器。基於不同的計算架構，對上層的作業系統也提出了新的需求。

因應越來越多底層硬體架構和作業系統，整個數位基礎設施架構就有了非常多的變化，也對頂層應用開發商十分不友好。所以，CPU、XPU等硬體一定是多樣化的，但作業系統是有可能統一的。

第一，目前沒有一個作業系統能做到，應用上的新需求，就是基礎軟體創新的方向。

第二，從商業角度來說，整個作業系統，尤其是資料庫作業系統、伺服器作業系統領域，這些領域的廠家已經發展很多年，有一些技術和商業模式逐漸走向了OS的變動。開源的紅帽有自己的開源體系，但整個策略發生了變化，對產業的上下游帶來很多影響，也帶來了商業層面機會，以及對作業系統的機會。

第三，地緣政治的影響。如果沒有這個因素，基礎軟體做起來，可能會更困難。現在有中國這個龐大市場作為依託，是有足夠空間，去發展一個自主基礎軟體和作業系統產業，相信擁有更多技術突破後，國產自主創新的基礎軟體不僅僅能在中國使用，將來更有能力走向海外，甚至反過來應用到北美、歐洲等發達市場去。

有研究報告指，中國工業互聯網需要大量既懂產業，又懂數位、通信、AI技術的兩棲人才，甚至多棲人才，又估計整個中國工業互聯網發展需要900萬相關人才，目前人才缺口達一半以上。

不過，業內專家認為，基礎軟體和工業軟體所需要的人才有所不同。工業軟體需要配合頂層應用、適應千行百業，所以對人才數量的要求亦較高，需要的也更多是綜合性人才。至於基礎軟體是底層技術、根技術，通用性和專業性更強，需要的反而是對作業系統領域有深入研究的人才。

客觀來說，國內確實在基礎軟體技術的人才培養，有斷層現象，這正正是前面提到的惡性循環，因為相關產業根本是沒有發展起來。對於一個生態而言，尤其是作業系統這類的底層平臺，軟體使用量、市場佔有率是它能否活下來，16%就是一條生死線。

2020年9月，教育部、華為聯合首批72所高校成立「智能基座」產教融合協同育人基地。教育部圖片

而華為最近曾與某些學府做交流，發現很多學校對作業系統這門課的重視程度是遠遠不夠的，有些更沒有把作業系統當成必修課修讀。

要解決這方面難題，一方面，企業應該投入更多，並把長年累月積累的知識，
通過課程、教材、聯合培養和聯合實驗室等方式，授予高校，從而共同建設，或重新構建作業系統的專業實力。另一方面，要確保學生畢業後能找到工作，例如，美國紅帽公司作為一家純粹做資料庫作業系統的企業，每年收入34億美元，而微軟的收入規模更龐大，所以整個產業規模是足以養活一眾專家和技術人才。

業內專家指出，中國做作業系統的公司一年收入可能只有幾億人民幣，可以養活的作業系統人才非常有限。

不過，中國基礎軟體產業的規模有很大的提升空間，未來中國也應該誕生出自己的微軟、紅帽以及甲骨文這樣級別的公司。只要這些公司誕生，或者看到這樣公司誕生的機會，資金能夠進來，產業政策能夠到位，相應的市場規模就能增加，也會形成行業的良性發展。相比基礎軟體領域，中國的人工智慧人才反而沒有太大的缺口，因為人工智慧領域的工資非常高，學生都願意讀人工智慧專業，一旦良性發展起來就沒有問題了。

鴻蒙作業系統。網上圖片

專家又指，中國正出現新的契機。目前，鴻蒙作業系統已登上多款華為手機，生態建設亦逐步展開。而在ICT基礎設施層面，華為基於內部作業系統開源為歐拉（openEuler）作業系統。目前歐拉（openEuler）社區已經吸引國內作業系統領軍廠商發佈基於歐拉的商用發行版本，包括被評為「2020年度央企十大國之重器」的麒麟作業系統，也加入歐拉社區發佈了商用發行版本本。目前歐拉社區已吸引5000多位開源貢獻者，以至90多間企業、研究機構和高等學府加入，成立了80多個特別興趣小組，歐拉社區已成為國內最具活力的開源社區。

由於鴻蒙系統的發展，以及裝機量迅速增加，專家預測在ICT基礎設施作業系統領域上進步會更快，因為這可能更多是企業和政府行為聯手，形容只要中國能做出真正好用、可用的產品，基於當前環境和中國市場需求，一定能夠在更短的時間內，達到臨界點，並出現爆發，從而推動整個中國基礎軟體產業「滾雪球」模式的發展。

至於國家政策的定位，專家又認為，政府直接投資做基礎軟體不一定很合適，國家應該更多從應用和市場的策略上進行導向，當然，在產品可用、好用的基礎上，應該鼓勵更多企業和政府機構使用國產軟體。

由此可見，只要作業系統也好，工業軟體亦好，其實道理都是相同的。只要產業良性滾動起來，讀這個專業有前途，就會有更多的學生去讀這個專業。有更多的學生讀這個專業，學校就願意設置相應的課程。學校願意設置相應的課程，老師就願意做相應的研究，滾雪球就滾起來了。因此，這幾件事情要同步去做，才能產生良性循環的效果。

毛拍手

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

神舟十二號六月成功發射升空，三名太空人在天和核心艙展開實驗，並多次進行艙外活動，中國人終於有咗自己的太空站。

中聯辦、特區政府及中國載人航天工程辦公室，先後舉辦一系列「時代精神耀香江」展覽和講座活動，昨午於灣仔會議展覽中心舉行是次系列的重頭戲，仰望星空話天宮——中國空間站系统建設座談會，共吸引五十所中學及大專院校、共約三百名學生入場。三名太空人與一眾港生實時連線，劉伯明率先化身作「太空導遊」，手持攝錄機介紹艙內設施，讓全港市民一睹天和核心艙的內部結構，引起本港一股太空熱。

太空人與香港中學生天地對話

航天員的出艙時，聶海勝、劉伯明穿上中國自主研製的新一代「飛天」艙外航天服，在太空中格外醒目。這其中，最受矚目的莫過于兩名航天員的「太空互拍」：聶海勝站在核心艙機械臂上，面向鏡頭揮手致意，身後是蔚藍的地球，兩者幾乎融爲一體；劉伯明則幾乎是「挂」在空間站上，雙腿前伸。
13年前神舟七號任務中，航天員翟志剛首次進行出艙行走，將五星紅旗展示在太空的畫面。當時他在太空穿的服裝，是中國研製的第一代「飛天」艙外航天服。不要小看一件出艙服，正正見證了中國綜合科技的發展歷程。

航天服，在中華民族追尋飛天夢想發揮了極大的作用。早期的航天服只能在太空船內使用，防止艙內失壓造成航天員缺氧窒息，而空間站任務中的航天員要進行更長時間的艙外操作，對艙外航天服的性能提出的要求更高。中國自主研製的第二代「飛天」艙外航天服，在功能上已相當于一個微型的載人航天器，在使用壽命上，自主工作時間可達8個小時，既能保障航天員生命安全，同時又便于太空工作。關鍵時刻，它們就是航天員的保命「鎧(海)甲」。

艙外航天服造價十分昂貴，比黃金還要貴重。中國第一代「飛天」艙外航天服，一套造價就高達3000萬人民幣。美國曾爲航天飛機項目研製共15套艙外航天服，當時單價爲1500萬美元，相當于現在的1.5億美元，可以說是世界上最昂貴的「衣服」。而目前，國際上能完全獨立掌握艙外航天服設計和研製技術的國家，只有中國、美國、俄羅斯三國。所以，艙外航天服不僅是航天員出艙時的重要保障，亦被視為一個國家載人航天實力的重要體現。

中國新一代出艙服解構圖

中國新一代「飛天」艙外航天服，無論是原材料、設計，還是確定實驗方案、驗證總結再改進，都是中國自主研發。艙外航天服的軟結構，包括上肢、下肢和手套，從裏到外是舒適層、備氣密層、主氣密層、限制層和熱防護層等，既能抵抗太空風險，又能穿著舒適、行動靈活，重而不笨。相比于神舟七號翟志剛的出艙艙外服，它進行了三方面的重要改造：一是改變了結構布局設計；二是提高了服裝的壽命；三是提高了人服能力。「飛天」艙外航天服目前在軌操作的可達域、精細度、靈活性等方面都比之前有所提高，比如手套的靈活度，可以達到「最小抓握直徑5毫米」的程度。
此外，航天服採用人性化設計，爲了保證航天員操作的靈活性，在臂軸承、腕軸承等主要關節處采用了軸承設計，並可以爲每位航天員量身定做。說出來大家或許不信，航天服關節處的設計，竟然和我們餐桌上吃的小龍蝦有關。爲了平衡防護强度和靈活性，工程師從龍蝦尾部的層叠結構中得到了靈感，利用仿生學原理設計了一種類似的結構，既保證了强度，又滿足了出艙活動的需要。高2米，重達130公斤的艙外航天服，雖然看似沉重，但穿脫起來十分方便快捷。經過訓練的航天員可以在5分鐘內穿上，此次任務中的兩名航天員實際用時只需要3分鐘左右。

新一代航天服穿起十分方便，原來設計同小龍蝦有關

由於從目前的技術能力看，沒有任何一個機械比手更靈活，而縫紉時一針一綫均維繫航天員生命安全，所以，工藝複雜且精密的「飛天戰袍」的誕生，離不開在中國航天員中心研發與總裝測試部服裝車間裡一群手法老練的「製衣匠」的辛勤付出。慢工才能出細活，僅做一副艙內航天服的上肢限制層，就需要130多個小時，做一副艙外航天服的下肢限制層，需要260多個小時，而裝配一套艙外航天服，需要近4個月，而這已經是最快速度。

以打結爲例，因爲結點是多條綫的交錯處，特別硬，就要用簪子扎孔、穿針，再用鑷子把針拽出，光是打結就有3道工序，一套艙內航天服上肢，有76處孔需要打結，縫紉車間中負責做航天服上肢的師傅已有多年經驗，針綫活走針緊密、順直，儘管如此，也得花上兩三日時間才能完成。還有做手套的師傅，兩個月要交付6副艙外手套，再怎麼手巧，也幾乎得每日都埋頭苦縫。

就算是手縫，同樣要求精准，尺寸公差也不超過1毫米。而且由於航天服的特殊性，不能反復拆縫，走針的時候務必小心，力爭一次到位。所以，在縫製的時候，師傅必須做到「手到哪兒眼到哪兒」，時間久了，練就出一雙雙火眼金睛。

在真空中，有這樣一個現象：人體血液中的氮氣，會變成氣體，造成减壓病。因此，研製人員必須給航天服加壓充氣，否則就會因體內外的壓差懸殊，而造成生命危險。這對航天服的氣密性要求極爲嚴苛。艙內航天服氣密層是橡膠材質，靠粘膠拼接而成。工作人員先要用驗光機，仔細比對氣密層的橡膠材料，看是否有瑕疵，再清洗、晾乾，然後用砂紙，小心打磨粘膠部分。最難的是用剪刀把橡膠材料剪成一個個服裝裁片，稍微不小心，剪出一丟丟豁口或毛刺，一刷膠就會造成大片斷裂。刷膠不是簡單地刷，要觀察溫濕度、刷膠時間、薄厚度要適量均勻。刷完晾，晾完刷，要反復刷上幾遍。如果手一抖造成的失誤，不僅會導致整個材料報廢，還會延誤工期。沒有極大的耐心，是無法完成這麽細緻的工作。也由此可以想象到，負責刷膠的車間師傅背負著怎樣巨大的壓力。

艙外航天服有個金屬結構的「硬軀幹」，外形像一個鎧甲，背後挂有保障生命的通風供氧裝置。這套結構光單機産品有100來個，由30多個外協單位分別生産，最後從五湖四海聚集到艙外航天服系統集成總裝車間裝配。這更是考驗研製人員的技術和耐心。

一套艙外服製作需時四個月

金屬「硬軀幹」上，有1000多個米粒大的小孔，以及配套各種不同規格的螺絲。工作人員要用鑷子夾著酒精棉，一點點仔細擦拭，再用放大鏡檢查是否徹底擦洗乾淨。整個過程暗藏凶險，一粒浮塵都有可能釀成大禍。碰到毛刺，要給金屬表面做「磨皮」手術。手術刀、止血鉗、手術剪，應有盡有，多年來練就了「好手功」的師傅，哪怕是0.1毫米的細微毛刺，都能摸出來。
艙外航天服的背包門，被稱爲航天員的「生命之門」。在太空環境下，背包門如果密封不嚴，將直接威脅航天員的生命。爲此，工作人員用卡尺一點點地量，精度精確到幾十微米。最終，他們用極精准的工藝手段，讓開背包門省力一半多。此外，他們還憑著毅力和巧勁，把口徑只有幾毫米的不銹鋼小孔，打磨得跟鏡面一樣光滑。

這群堅持「幹就要幹到極致」的「製衣匠」，學歷雖然不高，却有著最樸素的心願。生産只要在綫，保障必須在綫。他們把手頭的作品視作自己的孩子，用最大的努力守護航天員的生命安全。每天晚上至少加班到9點半，周六保證不休息，周日不保證休息，這樣高強度的上班時間，整個研製生産效率大幅提高近3倍。

8月20日14時33分，聶海勝、劉伯明順利完成此次出艙全部既定任務，返回節點艙前，劉伯明「詩興大發」，分享了自己的出艙感言：「漫步太空人不老，中國航天接力跑。」「製衣匠」們通過電視直播，見到聶海勝、劉伯明太空漫步所著的戰袍，正是由他們一針一綫縫製出來的。那一刻，一切都是值得的。
在太空無比複雜的環境中，即使萬事俱備，也難以預知下一秒會發生什麽。事實上，每個航天員都做好了犧牲的準備，而無數科技工作者要做的，就是爲他們築起一道又一道屏障，讓他們平安歸來。人性化，可靠性，更加具有科技感、同時具有中國的審美識別性，這些設計理念在全新一代「飛天」艙外服設計中體現得淋漓盡致。伴隨著神舟十二號飛船順利升空，中國民族在探索太空的「問天」之路上越走越遠，開拓創新、飛天逐夢的每一步也將會越走越堅實。