具身智能操作系统技术白皮书

Embodied AI Operating System Technical Whitepaper 版本v0.1 机构：CCF泛在操作系统开放社区协议：MulanPSL‑2.0时间：2026年1月29日 目录 摘要 6 1引言 1.1具身智能有望形成新的万亿产业. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71.2目前具身智能缺乏能支撑万亿产业生态的共性关键基础设施. . . . . . . . . . .81.3白皮书的工作与意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 2具身智能系统技术现状 10 2.1具身智能的定义与范式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 2.1.1具身智能的机理与内涵. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102.1.2泛在计算视角的具身智能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 2.2.1具身智能硬件系统（身体）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142.2.2具身智能软件系统（大小脑）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 2.3具身智能软件系统的实现路径. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 2.3.1基于确定性模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .162.3.2基于概率性模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172.3.3基于视觉‑语言‑动作模型VLA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182.3.4基于分层行动模型H‑VLA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202.3.5引入世界模型（World Model）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 2.5具身智能系统对新型操作系统的迫切需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 3具身智能操作系统的架构设计26 3.1设计目标与核心定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 3.2核心概念与抽象体系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283.2.1任务层：意图与目标抽象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293.2.2技能层：可复用行为单元. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293.2.3服务层：运行时功能组件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313.2.4原语层：硬件抽象接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313.2.5对象：内部世界表征的统一抽象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323.3感知空间：环境与本体的数字化重构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 3.3.1环境与地图构建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333.3.2本体状态表征. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .343.3.3地图服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .343.3.4数据采集服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.3.5物体识别服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.3.6校准服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.4认知空间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.4.1世界模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.4.2价值伦理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363.4.3人机交互与协同服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363.4.4任务规划服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373.4.5方案推演服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373.4.6决策服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373.4.7记忆服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .383.5动作空间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .383.5.1技能库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .383.5.2任务集合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393.5.3技能管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393.5.4安全规则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403.5.5任务执行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .403.5.6结果反馈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413.6具身模型与EAIOS抽象概念的关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413.7支持现场实时智能计算的安全内核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .413.8运行视图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .423.9案例：基于厂商VLA模型的“室内巡检”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .433.10案例：基于标准原语的“室内巡检”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 4新型具身智能计算硬件48 4.1.1架构专用性与原语调度的适配鸿沟. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .484.1.2实时性与确定性调度的硬件短板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .494.1.3生态碎片化与系统适配的成本黑洞. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .494.1.4模型部署兼容性与端边云一致性的障碍. . . . . . . . . . . . . . . . . .49 4.2下一代具身智能计算硬件：原则、参考架构与接口. . . . . . . . . . . . . . . .50 4.2.1具身硬件需求：面向闭环数据流与安全边界. . . . . . . . . . . . . . . .504.2.2三域层次化硬件设计思路：从设备堆叠到可调度资源. . . . . . . . . .514.2.3下一代具身硬件参考架构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .514.2.4具身操作系统软硬件接口：以原语为中心的规范化要求. . . . . . . . .524.3基于虚拟机监控器的具身智能软硬件协同架构. . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 5测试与验证 5.1系统基本能力测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555.2运行时行为与故障场景测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .555.3回归测试与基准用例集. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 6开放生态与社区 57 7典型应用场景59 7.1酒店服务机器人. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .597.2巡检机器人（楼宇/园区/工厂）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .597.3物流机器人（仓内搬运/转运）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .607.4智能工业机器人（装配/协同/