上海交大AI生成操作系统新突破：提出文件系统开发新范式
（图片来自网络）
还记得《流浪地球2》里550W量子计算机吗？电影里MOSS能实时生成底层操作系统，如今现实已迈出关键一步。上海交大IPADS实验室团队，针对自动生成操作系统核心组件难题，提出全新开发范式，研究成果即将亮相文件系统与存储领域顶级学术会议USENIX FAST’26。
操作系统（OS）如同数字世界的“基石”，向下管理硬件资源（CPU、内存、硬盘等），向上为应用提供稳定可靠的运行环境。无论是手机上的应用，还是云端强大的AI模型，都构建在这块基石之上。但OS需随硬件和应用变迁而迭代：一方面，硬件发展日新月异（如存储设备从机械硬盘演进到闪存、非易失性内存），OS必须快速迭代以榨干新硬件性能；另一方面，新应用（如大数据分析、AI训练等）不断涌现，对OS功能和性能提出新要求（如优先级调度、I/O性能等）。这些需求为操作系统带来了高昂人力成本。上海交大研究团队剖析Linux核心组件Ext4文件系统20年演进历史，发现82.4%的代码提交用于Bug修复和代码维护，真正新增功能的仅5.1%左右——这体现了“开发一时爽，维护压力大的现象”，成为OS高效演进瓶颈。
既然人类维护难度大，是否让大模型接手？现实中大模型写代码能力提升，但生成复杂操作系统易出错。研究团队发现，用大模型生成OS面临三重挑战：一是自然语言描述模糊，大模型生成的代码可能漏洞百出；二是系统模块深度耦合，大模型难以全局设计；三是并发控制逻辑复杂，大模型难以处理“避免死锁”等要求。这就像“用嘴巴指挥造摩天大楼”，风险极高。
上海交大团队给出解决思路：“给大模型写详细说明书”。他们提出SysSpec（基于规约的操作系统生成方法），用形式化规约指导大模型。形式化方法常用于航空航天等高可靠性领域，通过严格数学公式定义程序行为，现在逆向用于“从规约生成实现”，让大模型按说明书做事。SysSpec分功能规约、模块化规约、并发规约，配合工具链（SpecCompiler、SpecValidator、SpecAssistant）实现从规约到代码。此外，提出DAG结构化规约补丁，让系统演进更高效。
基于此，团队构建了SpecFS（基于规约的文件系统）。开机时自动生成C语言文件系统，无需人工干预，还能自我演进。SpecFS包含约四千三百行代码，在Linux内核文件系统列表中排到第42位，正确性与人工编写系统相当。测试显示，新引入的特性（如延迟分配）能提升性能，引入后写操作减少99.9%；开发效率也提升3 - 5倍。
从Ext4文件系统20年修补到SpecFS自动生成，SysSpec展示了一种操作系统开发新范式（“Sharpen the Spec, Cut the Code”）。在生成式AI时代，程序员或许能从易错的底层代码中解放出来，更多关注系统设计，让大模型负责繁琐的代码生成工作，为软件行业带来颠覆性新范式。
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