本期专题邀请在泛在计算和泛在操作系统领域经验比较丰富的专家学者，从泛在计算的发展历史和现状出发，介绍面向人机物融合泛在计算的泛在操作系统的概念、技术与挑战，并结合不同的人机物融合泛在场景介绍不同泛在操作系统的应用实例、技术挑战和未来发展。

  操作系统是计算机系统中最基础的软件之一，负责管理计算机硬件和其他软件资源，为上层应用程序提供开发和运行支撑。自1956年美国通用汽车和北美航空公司为IBM 704计算机研发第一个操作系统GM-NAA I/O以来，操作系统已经历了60余年的发展：从最早的计算机上没有操作系统而直接运行应用软件，到现在操作系统对几乎所有的计算机和计算系统来说都不可或缺；从我们常见的桌面操作系统Windows/Linux和智能手机操作系统Android/iOS，到云计算、数据中心，乃至各种嵌入式系统中使用的形态各异的操作系统。我们大家可以看到，操作系统通过平台化和标准化，对计算机软件和应用，乃至整个信息技术的繁荣发展都起到了关键的促进作用。

  从操作系统的发展历史来看，一方面，随着计算设备的升级换代，会出现不一样的操作系统；另一方面，应用模式和应用场景的发展也会对操作系统提出新的需求。随着网络向人类社会和物理世界的全方位延伸，以及云计算、大数据、人工智能等新技术的兴起，各种新型应用模式和新应用场景的出现，操作系统有关技术面临许多挑战和变革，操作系统概念开始呈现出泛化趋势，以向下屏蔽管理异构资源、向上凝练沉淀应用共性为目标，催生了系列新型操作系统。随着人机物融合泛在计算时代的到来，各类千亿规模的泛在物联终端和新型泛在计算模式的出现，泛在操作系统应运而生。

  泛在操作系统的命名大多数来源于操作系统随技术发展的不断延伸与扩展，即从主机操作系统、个人（桌面）操作系统、移动终端操作系统、物联终端操作系统的不断泛化。未来网络化的泛在操作系统管理的终端包括服务器、桌面端、边缘端、物联终端等，不同发展阶段有各自的侧重点。当前，“人机物”三元融合的计算模式成为重点，泛在操作系统的发展重点是接入与管控物联终端，和支撑包括物联终端在内的各类网络应用开发运行平台。

  虽然泛在操作系统的概念在2018年才被正式提出，但是与泛在操作系统相关的研究已经有多年的历史。建立在传统操作系统之上，面向新型泛在计算应用模式的操作系统能体现为多种不同的形式，典型代表包括：家庭操作系统HomeOS、机器人操作系统ROS、智慧城市操作系统Urban OS、传感器网络操作系统TinyOS、云计算操作系统等。泛在操作系统拥有与Linux、Windows等传统操作系统相同的功能目标，即向下屏蔽管理异构资源、向上凝练沉淀应用共性；同时也体现了操作系统概念的泛化，即面向不同的计算模式和应用场景，构建不同的操作系统。

  近年来，国内外专家对泛在操作系统的架构、构造方法与关键技术开展了许多研究，同时也在很多领域进行了一定规模的应用实践。为了总结当前面向人机物融合泛在计算和泛在操作系统的发展现状，并展望未来的发展趋势，本期专题邀请在泛在计算和泛在操作系统领域经验比较丰富的专家学者，从泛在计算的发展历史和现状出发，介绍面向人机物融合泛在计算的泛在操作系统的概念、技术与挑战，并结合不同的人机物融合泛在场景（工业物联网、智能机器人、智慧交通、智慧家庭等）介绍不同泛在操作系统的应用实例、技术挑战和未来发展，包括如下六篇文章：

  清华大学教授史元春等人的文章《从普适计算到人机境融合计算》在总结回顾泛在计算的历史发展与现状的基础上，深入探讨了人机境融合时代泛在计算的挑战，并介绍了面向人机境融合的NUIX（灵犀）自然人机交互操作系统的系统架构、技术特点与发展方向。

  北京大学教授郭耀在文章《泛在操作系统：技术挑战与未来展望》中，系统地介绍了面向人机物融合泛在计算场景的泛在操作系统的概念、框架与技术挑战，对泛在操作系统概念的内涵和外延进行了解读，并对泛在操作系统的未来发展进行了展望。

  浙江省北大信息技术高等研究院研究员曹东刚等人的文章《面向工业物联网的泛在操作系统》从工业物联场景的特点和需求出发，介绍了面向工业物联场景的泛在操作系统的参考架构与关键技术，并全面总结了国内外在工业物联泛在操作系统方面的研究现状、发展的新趋势和未来挑战。

  腾讯研究院智慧交通副总裁施雪松等人的文章《智慧交通操作系统研究与实践》介绍了智慧交通场景的特点与对操作系统的需求，着重探讨了腾讯智慧交通操作系统的设计思路、总体架构、软件定义泛在资源、便捷支撑应用构建的关键技术，以及在轨道交通、高速道路领域的具体产品和应用案例。

  国家高端智能化家用电器创新中心首席技术官徐志方等人的文章《智慧家庭泛在操作系统研究与实践》从智慧家庭的行业需求和技术挑战出发，介绍了面向智慧家庭场景的泛在操作系统，特别是海尔智慧家庭操作系统UHomeOS的实践案例，重点介绍了UHomeOS软件定义泛在资源总体架构、软件定义泛在资源、开放生态构建等关键技术。

  达闼机器人股份有限公司CEO黄晓庆等人的文章《面向智能机器人的泛在操作系统》从智能云端机器人的技术挑战出发，介绍了基于“云-网-端”分布式智能计算协同的海睿云端机器人体系架构HARIX，以及为智能机器人提供云端大脑服务的海睿操作系统（HARIX OS）及其关键技术与相关应用场景。

  泛在操作系统仍然是一个新兴的研究领域，随着人机物融合泛在计算的逐步发展，对泛在操作系统的研究需求也会更广泛和深入。由于泛在操作系统呈现出多样性的特点，在传统操作系统的研究基础上面临一些新的技术和研究挑战。例如，面向不同应用场景和应用领域的泛在操作系统的构造方法将成为一个重要的研究方向，而泛在操作系统的隐私保护和安全机制也成为更加迫切的需求。

  长期以来，操作系统一直是很重要且极具挑战的研究领域，泛在操作系统为操作系统研究带来新的挑战和机遇，特别期望有更多的专家学者关注和参与泛在操作系统的相关研究，也期待我国在系统软件领域的研究能够早日取得重要突破，在国际上占据一席之地。

  CCF会士，常务理事，2021年CCF夏培肃获得者。北京大学计算机学院教授，北京大学高可信软件技术教育部重点实验室常务副主任。主要研究方向为知识工程、软件需求工程。

  CCF高级会员。北京大学计算机学院教授、副院长。主要研究方向为操作系统、移动计算、软件安全。