中国需要自主发展什么样的芯片和操作系统

                                  引言

        我之所以二十几年如一日地研究汉字工程，研究人机交互，就是不愿看到中国庄稼种在美国土壤上。我们要有自主的人机交互方式，我们要有自主的操作系统，我们要有自主的芯片体系，而这一切都需要脱离术的层面、上升为道的高度，这一切都需要根植在中华文化深厚的土壤之中。

中国需要自主发展什么样的芯片和操作系统

        中国政府大力支持发展软件产业和集成电路产业，国务院先后出台了《关于鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》《振兴软件产业行动纲要》《国家集成电路产业发展推进纲要》，我国电子信息产业已成为全球规模最大、发展最迅猛的产业，涌现出华为、中兴通讯、京东方、科大讯飞、小米、海康威视这样一批具有世界影响力的企业。

        然而，这次中兴通讯被美国制裁事件还是让我吃惊不小。中国软件和半导体发展的30多年里，我们一直拿不出在全球具有独占性、压倒性竞争力优势的软硬件产品，以至于很多中国IT企业和中兴通讯一样，都将面临着“空芯无魂”的生死挑战。

        中国软件产业和芯片产业何去何从？究竟在什么层面上出了问题？应该采取什么样的应对之策？

        有人建议，国家拿出当年搞两弹一星的决心和模式来发展国产操作系统和芯片产业；有人却认为，两弹一星不计成本的模式，并不适合商业市场领域的产品。即使举全国之力把产品做出来了，在商业市场上也不一定能够获得成功。一时间，舆论一片哗然，莫衷一是。

        我认为，举全国之力发展自主可控的芯片和操作系统不失为一条捷径，并无不妥之处，关键是我们要发展什么样的芯片和操作系统，关键是我们要有高瞻远瞩、具体可行的方法论。

                                        一

        是不是别国有什么样的芯片和操作系统，我国就要花大力气开发什么样的芯片和操作系统。

        我们不妨假设高通公司和谷歌公司是两家中国企业，而不是两家美国企业，美国纵有微软和英特尔两大世界级巨头公司，美国政府也不敢这样肆无忌惮地向中国企业禁售他们的芯片和操作系统。

        每个国家不可能拥有绝对的完全的核心技术，想要在国际竞争中拥有话语权，只要拥有能够制衡的、差异化的核心技术就足够了，而不是别国有什么，我国就必须要有什么。

        我国需要在关键技术层面有能力与美国达成一种制衡关系。如果失去这种制衡关系，一旦被美国政府所制裁，我们就全无反击之力，就意味着我国在被制裁领域没有真正的核心竞争力。

        当美国政府抡起贸易保护主义的长矛时，我们思考的应该是如何拥有一个盾牌让其无法插入，而不是老想着再打造一只一模一样的长矛，然后对刺。如果真是那样的话，我们会死得更惨。

        这个盾牌就是能起到制衡作用的关键技术。即使我们暂时不用也必须拥有这样的关键技术，否则，我们会永远被人掐住喉咙。

                                      二

        历史经验证明，如果我们沿用别国芯片和操作系统的架构体系，如果我们跟随别国芯片和操作系统的产品路径，即使我们能够做出更好的芯片和操作系统，等待我们的仍然是死路一条，因为我们迈不过别国垄断巨头筑起的知识产权和生态系统两大壁垒。

        芯片产业和操作系统面对的是全球化市场，它们的发展遵循着市场法则。在芯片和操作系统领域，一旦垄断形成，后来者就很难颠覆，只有等待下一次全球信息化浪潮。令人欣慰的是，下一次全球信息化浪潮很快就要到来了，这就是第三次全球信息化浪潮。

        个人电脑和有线互联网的兴起和普及，掀起了第一次全球信息化浪潮，造就了微软、英特尔等巨头；智能手机和移动互联网的兴起和普及，掀起了第二次全球信息化浪潮，造就了苹果、谷歌、高通等巨头；各种智能终端和物联网的兴起和普及，将掀起第三次全球信息化浪潮，将造就几个更加强大的巨头。

中国需要自主发展什么样的芯片和操作系统

        硬件、内容、交互构成了智能终端和物联网的生态系统。在这个生态系统中，交互起着基础性、决定性作用。有什么样的交互方式，就会产生什么样的操作系统；有什么样的操作系统，就要求有什么样的芯片支持。

                                      三

        在物联网时代，各种智能终端应该统一标配什么样的交互方式呢？

        我认为，这个统一标配非触摸遥控莫属。

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        物联网交互首先是遥控交互。物联网世界本质上是个遥控世界。在这个世界里，我们身上的、身边的每样物品都要遥控，遥控无处不在，遥控无时不有。

        智能电视要遥控，智能家电要遥控、智能家居要遥控、智能玩具要遥控、智能穿戴要遥控，智能车、无人机、机器人也要遥控，就是智能手机、智能手表，也离不开遥控，因为智能手机、智能手表不遥控不便单手操作。

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        物联网交互其次是触控交互。在按键遥控、触摸遥控、语音遥控、体感遥控、脑波遥控、眼球遥控等众多遥控方式之中，为什么唯独是触摸遥控，这是因为触摸遥控比按键遥控更高效，比语音遥控、体感遥控、脑波遥控、眼球遥控更可靠，并且符合用户长期养成的手指操作习惯。

        遗憾的是，目前的触控方式并不适合遥控操作，最大难题是无法做到触屏全程盲操作，乔布斯到死也没能解决这个难题，导致苹果公司始终无法引领全球智能电视和可穿戴设备的世界潮流。

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                                        四

        在智能手机触屏上，乔布斯用手指点击代替鼠标点击，用手指滑动代替滚轮滚动，模拟的是鼠标器操作方式，而不是遥控器操作方式。

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        无论是在智能手机触屏上用手指点击按钮，还是在电脑屏幕上用鼠标点击按钮，用户都无法仅凭直觉就能准确无误地点击各个按钮，而必须眼手脑并用才行。

        这给我一个启迪：如果能够找到一种交互模式，让用户仅凭直觉就能准确无误地点击各个按钮，那么，触控盲操作难题不就迎刃而解了吗？

        我联想到给行人指路的情形：虽然我不能准确地告诉行人目的地的具体位置，但是，我只需告诉行人目的地在某个地标性建筑附近的哪个方位即可。

        于是，我将按钮做成方形卡片，将九张卡片无缝连接成九宫格卡片群，并且制定出新的点击规则：在智能手机触屏任何位置上双击，都是点击九宫格卡片群在中心位置上的卡片；在智能手机触屏任何位置上滑动，都是点击九宫格卡片群在滑动方位上的卡片。

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        在我看来，点击即是滑动，滑动也是点击。在此交互模式下，用户手指不再接触所要点击的按钮，用户仅凭直觉就能准确无误地比划各种触摸手势，点击各个方位按钮。

                                      五

        乔布斯将滑动手势引入智能手机的翻页、滚动、缩放、解锁等操控，尤其是滑动手势解锁屏幕，相当于用滑动手势点击解锁按钮。

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        可是，乔布斯就此止步了，他没想到的是，既然一个方位的滑动手势可以点击一个按钮，那么，八个方位的滑动手势岂不可以点击八个按钮。

        不仅如此，乔布斯还严重忽略了长按手势的决定性作用，在智能手机上很少用到长按手势操作，其原因在于他不知道长按手势和点击手势是一对阴阳手势，构成了触控世界里的太极阴阳鱼，而八个方位的滑动手势则恰好对应八个卦象。

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        中国哲学认为，孤阴则不生，孤阳则不长，故天地配以阴阳。世间的一切事物都有两个对立面，在触控世界也不例外：向左滑动点击音量＋按钮，向右滑动则点击音量－按钮；点击按钮表达进入某项应用，长按触屏则表达退出该项应用。

        在智能手机触屏任何位置上长按，都是返回上一级页面；返回上一级页面后继续长按，则返回主页面。如此设计，便取消了智能手机触屏下方常设的返回键和主页键。

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        一直困扰着全面屏智能手机金刚键位置下沉所带来的操作不便难题，通过这一巧妙设计便获得圆满解决。

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                                      六

        乔布斯将触摸手势归类为点击、长按、轻触、滑动、拖动、旋转、缩放、摇动，这八种触摸手势缺乏逻辑联系，缺乏信息提示，用户常常是偶然发现或者要经别人指点。

        这是乔布斯仅从实用角度，而不是从科学角度分析归纳触摸手势造成的，因而限制了他无法深入到触摸手势的本质和内核，也导致了触控手势操作混乱局面和停滞不前。

        我在研究中发现，点击、长按、直线滑动才是最简单最基本最熟悉最易比划最易识别的触摸手势，它们都具有方位性，故统称为方位手势。

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        点击、长按、直线滑动可以组合为更多形态的方位手势，用以操控更多的内容。例如，八个方位的直线滑动手势加长按手势可以组合为八个方位的滑按手势。

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        我是这样理解滑按手势所表达的操作意义：用户手指先在触屏上滑动，滑动方位表明了所要按下的是哪个按钮；用户手指随即长按触屏，模拟的是按住这个按钮不放松；用户手指最后离开触屏，模拟的是松开了这个按钮。

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        如果这个按钮控制的是页面滚动，那么，只要用户手指还在长按，所操作的页面就会沿着手指滑动方向匀速地滚动下去，直到手指离开触屏才会停止滚动；如果这个按钮控制的是音量增加，那么，只要用户手指还在长按，智能手机音量就会逐渐加大，最后定格在手指离开触屏那一瞬间的音量。

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                                        七

        我将自己创建的触摸交互方式命名为触控2.0，将乔布斯创建的触摸交互方式称之为触控1.0。

        触控2.0交互方式不仅仅是触控1.0交互方式的升级版，而是对传统遥控方式的一次革命，代表着智能终端遥控的发展方向。

        触控2.0与触控1.0兼容，单击手势用于直接点击按钮，双击手势和滑动手势用于间接点击按钮，滑按手势用于控制翻页、页面滚动、焦点移动、参数调节，长按手势则用于返回等快捷功能操作。由此可见，在新触控体系中，手势分工明确，让用户一目了然。

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        触控1.0难以单手操作，用户手指要在全屏范围内移动；触控2.0则可以单手操作，用户拇指只需在一小块触摸介质上点按或者微微滑动，遥控器可以微缩至指甲盖大小，微缩的遥控器，如戒指，如纽扣，如硬币，可以佩戴在手上、穿戴在身上、粘贴在物上。

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        触控1.0的操作界面就是显示界面，触控2.0的操作界面则不一定是显示界面，不仅各种触屏智能终端，如智能手机、平板电脑、智能手表、智能戒指，都可以充当遥控器，可触摸、可导电、有感应、无显示的各种介质，如导电纤维、导电塑料、导电陶瓷，也可以用来制作遥控器。

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        从触控1.0时代进入触控2.0时代，触摸遥控器不仅具备按键遥控器的全部优点，而且具备按键遥控器所无法比拟的种种优点，宣告了六十多岁的按键遥控器正式退休。

                                      八

        从windows phone到windows 8，从windows 8 到windows 10，这些年来，微软公司一直在不遗余力地推行一种叫做动态磁贴的崭新用户界面。无独有偶，谷歌公司研发中的新一代操作系统fuchsia OS，同样采用了类似微软动态磁贴的界面设计。

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        所谓动态磁贴，通俗地讲就是可移动、可变化的卡片。相对于拟物化的按钮图标，卡片大而醒目，可以承载文本、图片、音频、视频、链接等多媒体信息。

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      卡片界面越来越广泛地应用于各种智能终端，甚至成为不少智能终端的主流交互方式，如智能电视、智能汽车、智能眼镜、VR头盔。即使在智能手机上，移动网页和app大都采用卡片界面。

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        无论是微软，还是谷歌，他们推崇卡片界面都是要达成各种智能终端采用一致化操作界面的目标，都是要构建起横跨多种智能终端平台的物联网操作系统。

        用户看见有浮凸感的圆形按钮时，立即会有一种按下去的冲动，而用户看见类似扑克牌的方形卡片时，立即会有一种想去翻开它、移动它、堆叠它、展开它、旋转它的冲动。这些动作都不是靠点击所能完成的，必须依赖于用户手指沿着各个方位的滑动才能完成。

        所以说，以点击为主的触控1.0与圆形按钮界面是绝配关系，以滑动为主的触控2.0与方形卡片界面是绝配关系。触控2.0是为卡片界面而生的，卡片界面只有采用触控2.0才会真正火起来。

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        微软的磁贴界面采用的仍然是点击操作，不仅未能显著提升人机交互效率，反而让用户觉得怪怪的，如果不采用触控2.0交互，最终难逃被遗弃的命运。

                                      九

        交互方式的变革，改变了人们接受、理解和控制数据的方式，也改变了信息组织、展示、抓取的方式，操作系统也会随之发生质的改变。

        每一代交互方式都有自己的主流操作系统。第一代交互方式是键控，其主流操作系统是dos；第二代交互方式是鼠控，其主流操作系统是windows，第三代交互方式是触控1.0，其主流操作系统是android，第四代交互方式是触控2.0，其主流操作系统会是什么样子呢？

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        新一代操作系统是个极简的、通用的、遥控的操作系统，具有主频低、内存小、响应快、高可靠性、低功耗、可用于多种物联网终端的优点。

        第一，触控1.0采用的是绝对位置点击模式，按钮的位置大小形状有着无穷无尽的变化；触控2.0采用的是相对位置点击模式，仅有八个方位的变化，遥控结果与卡片的位置大小形状无关，与用户手指的粗细无关。

        第二，触控1.0采用的是功能性页面，必须要有屏幕用以显示一个个用于点击操作的按钮；触控2.0采用的是提示性页面，屏幕上显示的只是一张张用于提示操作的图片，或者根本无需屏幕，直接将操作提示印贴在所要操作的、功能简单的智能终端上。

        第三，触控1.0采用的是非通用遥控程序，触屏遥控器需要集成不同的app，以遥控不同的智能终端；触控2.0采用的是通用遥控程序，触摸遥控器只需将检测到的、为数不多的方位手势予以统一编码，被控智能终端将接收到的统一编码对应为所要执行的指令并立即执行。 

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                                      十

        目前流行的操作系统，不断地集成许多原本不属于操作系统的软件，表面看它们的功能越来越强大了，界面也越来越漂亮了，实际上，它们成了软件大杂烩，不仅容易宕机死机，而且容易遭到木马和病毒的攻击。

        当今信息化时代，操作系统在不断地高级化，芯片在不断地高端化，软件巨头和半导体巨头相互提携，结成了事实上的垄断联盟。

        极端化制造、快速化迭代和生态化系统构成了极高的技术生态壁垒，他们要的是在高端信息技术领域拥有长期而又绝对的主导权与话语权，以便在足够长的时间内，向全球产业链上下游盘剥收割最大的利润。

        只要我们冷静地思考一下，他们的产业逻辑是不成立的。

        第一，随着5G的普及，网速越来越快，网带越来越宽，数据的分析与处理主要集中在云端，物联网终端主要完成数据的收集与传输，因而会降低对物联网终端的软硬件配置要求。     

        第二，物联网终端数量将呈现爆炸式增长，大多数物联网终端功能高度单一化，不像电脑手机需要处理复杂的、各式各样的任务。

        这就决定了物联网大量需求的是小巧、稳定、高效的操作系统和高性价比的中低端芯片；这就给触控2.0操作系统和中国芯片企业提供了大显身手的广阔天地。

                                    结语

        在苹果、谷歌、高通、微软、英特尔等巨头公司的率领下，电脑手机走上了一条通用型的发展之路，在这条本来就不长的直线跑道上，由于一路狂奔，很快就要跑到尽头了。

        在这个方向上，无论我们怎么努力，都无法超越他们，最多只是缩小点差距而已。但是，时代要求我们转身九十度向另一个方向奔跑时，我们惊讶地发现，我们和这些巨头公司站在了同一起跑线上。

        面对将要消失或被替代的电脑手机，巨头们在中低端芯片产业领域并无优势或者优势不大，要将臃肿的重量级操作系统瘦身为适合各种物联网终端的轻量级操作系统，要联手垄断种类众多的物联网终端市场，他们几乎没有胜算的把握。

        人机交互技术无论发展到什么程度，都要始终坚持以人为中心，我们要永远牢记，技术只是为人类谋福利的手段而非目的。我国在芯片和操作系统领域的发展不如人意，深刻教训在于我们过分追求所谓高端技术产品。

        印度第二大手机操作系统KaiOS，则是个成功逆袭的经典案例。搭载这款操作系统的Jio Phone功能手机不仅耐用经摔、耗电少、超便宜，而且可以下载和安装一些简单的应用程序，如聊天、导航、教育、购物。

        就是这款配置低端且不能触控的操作系统，由于面向全球30亿左右的低收入人群，实现了实惠功能手机与强大智能手机的完美结合，很有机会成为全球第三大手机操作系统。

        触控2.0交互方式也不怎么高大上，研发过程中，遭到不少人的不屑一顾，甚至非议，但是，我看到了这种交互方式很简单、很实用、很解决问题，很有机会成为物联网世界的第一交互方式，所以我义无反顾地一条路走到黑，于是在中国西部的成都，诞生了一个个解决人机交互世界性难题的设计方案，做了IT巨头们想做而没能做到的事情。

        大巧不工，大道至简。真正的颠覆往往来自于那些人们不太注意的地方，真正有生命力的高科技都趋于简单经济实用。

    （本文由中国汉字工程院院长钟林撰写）