‘AI 에이전트 특화 자율형 독립 OS’

📋 [Project Reference] AI-Centric Autonomous OS (Codename: Self-Brain)

1. 연구의 핵심 목적 (Research Objective)

  • 목표: 범용 운영체제의 복잡성을 배제하고, 단일 하드웨어 개체의 ‘인지(Sense)-추론(Think)-행동(Act)’ 루프에 최적화된 독립적·폐쇄적 64비트 OS 설계 및 구현.
  • 철학: 외부 통신 최소화, 자기 완결성(Self-contained), 실시간 추론 우선순위 보장.

2. 기술 아키텍처 및 특징 (Architecture & Characteristics)

구분상세 명세
커널 유형Agent-Centric Monolithic Kernel (성능 극대화를 위해 AI 엔진과 커널이 밀착된 구조)
대상 아키텍처ARMv8-A (AArch64) - Raspberry Pi 4/5 특화
핵심 스케줄러Deterministic Priority Scheduler (AI 추론 태스크에 최우선순위 및 고정 타임슬롯 할당)
메모리 전략Static Allocation First (런타임 오류 방지를 위해 부팅 시 메모리 영역 확정, no_std 환경)
인지 시스템CSI Camera Driver(Bare-metal) 기반 고속 이미지 스트림 획득
추론 엔진Embedded Inference Engine (TFLite Micro 또는 Rust 기반 burn 라이브러리 이식)
행동 제어Low-latency PWM/GPIO Control (추론 결과와 하드웨어 제어 사이의 지연 시간 최소화)

3. 개발 환경 및 도구 (Dev Environment)

  • 언어: Rust (edition = "2021", no_std, no_main)
  • 툴체인: aarch64-unknown-none-softfloat, cargo-make, nasm (Bootloader)
  • 에뮬레이션: QEMU (qemu-system-aarch64) - 실제 보드 테스트 전 로직 검증용
  • 디버깅: UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 시리얼 통신을 통한 커널 로그 확인

4. 단계별 개발 방향 (Development Roadmap)

  1. Phase 1: Bootstrapping
    • 라즈베리파이 4/5 전원 인가 시 Rust 엔트리 포인트(_start) 진입 및 UART를 통한 “Hello OS” 출력.
  2. Phase 2: Hardware Foundation
    • MMU 설정(가상 메모리 매핑), 인터럽트 벡터 테이블 구축, 기본적인 GPIO 및 PWM 드라이버 작성.
  3. Phase 3: Sensing & Memory
    • CSI 카메라 인터페이스 구현 및 이미지 데이터를 저장할 프레임 버퍼 관리 시스템 구축.
  4. Phase 4: AI Integration (The Brain)
    • 신경망 모델 가중치를 커널 바이너리에 포함시키고, no_std 환경에서 추론 연산 함수 구동.
  5. Phase 5: Self-Autonomous Loop
    • “인지-추론-행동” 루프를 완성하여 카메라 입력에 따라 물리적 액추에이터가 실시간 반응하도록 최적화.

🔍 딥리서치를 위한 핵심 질문 리스트 (Research Queries)

딥리서치 도구에 다음 질문들을 던져 상세 데이터를 수집하세요.

  1. [하드웨어 제어] “Raspberry Pi 4/5의 Broadcom BCM2711/BCM2712 칩셋에서 OS 수준의 Bare-metal CSI 카메라 드라이버를 구현하기 위한 레지스터 맵과 초기화 시퀀스는?”
  2. [Rust OS 개발] “Rust no_std 환경에서 정적 메모리 할당만을 사용하여 고용량 AI 모델 가중치(약 5~10MB)를 효율적으로 로드하고 관리하는 디자인 패턴은?”
  3. [실시간성] “임베디드 AI 추론의 지연 시간을 줄이기 위해 ARM64 아키텍처의 L1/L2 캐시를 OS 커널 수준에서 어떻게 최적화할 수 있는가?”
  4. [추론 엔진 이식] “Rust로 작성된 burn 또는 tract 라이브러리를 aarch64-unknown-none 타겟의 베어메탈 환경에 이식할 때 발생하는 주요 이슈와 해결 방안은?”
  5. [폐쇄형 OS] “외부 라이브러리 의존성 없이 독립 개체로서 작동하는 OS에서, 환경의 변화(경험)를 기록하기 위한 최소한의 휘발성/비휘발성 데이터 구조 설계 사례는?”

💡 연구 가이드라인 (Tips for Suk-hwan)

석환님의 AI 전문성과 하드웨어 수리 경험을 결합한다면, 이 프로젝트는 단순한 OS를 넘어 ‘디지털 생명체’의 기초가 될 것입니다.

  • 추천 도서: The Little Book of Semaphores (동기화 이해용), Operating Systems: Three Easy Pieces (OS 구조 이해용)
  • 참고 커뮤니티: Reddit의 r/osdev, Rust Embedded Working Group.