Linux или Windows 10 IoT? Как выбрать лучшую ОС для медицинского устройства?

Когда дело доходит до выбора операционной системы, у многих производителей медицинского оборудования могут возникнуть следующие вопросы: Какая ОС лучше других подходит для медицинских устройств? Стоит ли брать продукт Microsoft? Linux лучше, чем Windows 10 IoT? Список можно продолжить. Небольшой спойлер: нельзя однозначно ответить, какая платформа лучше подходит для медицинского оборудования – Linux или Windows 10 IoT. Обе операционные системы обладают широким спектром возможностей и функций, позволяющих использовать их в разработке IT-решений для медицины.

Главное отличие Windows 10 IoT от Linux в том, что первая – проприетарная ОС, а вторая – ОС с открытым исходным кодом. Отсюда проистекает ряд дальнейших различий между этими двумя системами, на которых мы и остановимся в данной статье.

Для начала кратко пробежимся по каждой операционной системе.

Linux стала одной из самых популярных операционных систем с момента ее релиза в 1991 г. Основанная на ядре, объединенном с проектом GNU, она фактически была первой завершенной операционной системой с открытым исходным кодом.

Linux отличается универсальностью. Ее можно запустить на одноплатном компьютере размером с кредитную карту, таком как Raspberry Pi, чтобы обучать школьников информатике. В то же время Linux помогает выполнять вычисления по квантовой механике на самых мощных суперкомпьютерах.

Linux часто используется во встроенных системах благодаря своей гибкости. Специалисты по разработке системного ПО могут кастомизировать ОС в соответствии с конкретными требованиями к продукту.

Linux совместима практически с любой электроникой. Если возникнет необходимость перейти на новую аппаратную платформу или модернизировать существующую, портирование ОС не вызовет трудностей. Linux без проблем запустится и на новой настольной платформе, и на системе на кристалле.

Чтобы узнать больше о преимуществах Linux для проектов в сфере здравоохранения, прочтите нашу статью о преимуществах применения Linux в медицинских устройствах.

Этот продукт Microsoft, основанный на ядре Windows 10, был специально создан для разработки встраиваемых устройств и решений Интернета вещей. Эта ОС представлена двумя базовыми версиями: Windows 10 IoT Core и Windows 10 IoT Enterprise.

Windows 10 IoT Core в первую очередь предназначена для небольших умных устройств с функциями Интернета вещей. У платформы низкие системные требования, она содержит все основные компоненты Windows 10 и поддерживает архитектуру ARM. Однако функционал этой ОС весьма ограничен, и она не предназначена для высокопроизводительных решений. Windows 10 IoT Core – это операционная система без собственного GUI-стека, которая имеет ограниченную совместимость с устройствами и приложениями Windows.

Windows 10 IoT Enterprise – традиционная операционная система семейства Windows Embedded. Это расширенная версия Windows 10 с множеством функций для разработки встраиваемых систем. В Windows 10 IoT Enterprise можно запускать любые приложения Win32, но эта ОС не поддерживает процессоры на базе ARM. Эта версия широко применяется в медицинских устройствах, телекоммуникациях, банкоматах, различных промышленных решениях и других сферах.

Платформа Windows 10 IoT позволяет использовать в IoT-решениях облачные сервисы Microsoft Azure IoT. В числе прочих важных функций платформы – искусственный интеллект и машинное обучение.

Учитывая развитие Интернета вещей и облачных вычислений в здравоохранении, можно уверенно сказать, что Windows 10 IoT вполне подходит для разработки медицинских решений.

У каждой медали есть две стороны, и у каждой операционной системы есть свои плюсы и минусы. Вот почему сравнение Linux и Windows 10 IoT может показаться в некоторой степени странным. Каждая из этих платформ может отлично подходить для проектирования медицинского устройства. Все зависит от ряда факторов: от технических требований к продукту до корпоративной политики поставщика оборудования.

Мы решили перечислить те факторы, которые лично мы считаем важными для операционной системы, устанавливаемой на медицинском устройстве. Итак, давайте рассмотрим возможности, которые предлагают пользователям Linux и Windows 10 IoT.

Открытый исходный код Linux не означает, что это полностью бесплатное решение. Разработка любого проекта, будь то с применением проприетарного или открытого программного обеспечения, требует затрат на его реализацию и сопровождение.

Самая очевидная разница между этими двумя операционными системами с точки зрения их стоимости – это тип лицензии. Linux, доступная по лицензии General Public License, предлагает множество возможностей для разработки. Можно выбрать дистрибутив Linux, бесплатно настроить и установить его на все свои медицинские устройства, что невозможно при использовании Windows. Вы не можете легально использовать продукт Microsoft без покупки лицензии.

Продукты и услуги Microsoft распространяются под разными лицензиями. У Windows 10 IoT Core есть бесплатная и платная версии. Однако бесплатная доступна только для некоммерческого использования. Windows 10 IoT Enterprise распространяется только платно. У этой версии есть три варианта лицензии, а ее стоимость зависит от модели процессора.

Конечно, существуют и платные дистрибутивы Linux, предоставляемые проприетарными поставщиками, но любой из них в среднем дешевле полноценного решения Microsoft.

Ранняя и всесторонняя поддержка крайне важна для медицинских изделий класса IIa, IIb и III по классификации европейского Регламента MDR (ЕС) 2017/745 и российского ГОСТ 31508-2012, а также класса III по классификации американского FDA. Это медицинские изделия высокого риска, и производитель обязан гарантировать их бесперебойную работу.

Коммерческие операционные системы, такие как Windows 10 IoT, дороги. Но с другой стороны, поставщик проприетарного решения обеспечивает полную поддержку, регулярные обновления и всю необходимую документацию. Это важное преимущество для производителей медицинских изделий, поскольку облегчает сертификацию продукта и его дальнейшее обслуживание.

Всю необходимую поддержку можно получить и для ОС Linux. В сети есть множество форумов, посвященных этой ОС, и целое комьюнити пользователей и разработчиков, которые всегда готовы предложить помощь. Однако чтобы получить помощь по конкретному вопросу или проблеме, иногда может потребоваться время. Если вам нужна гарантированная оперативность, стоит положиться на платную поддержку от поставщиков коммерческих дистрибутивов Linux.

При внедрении регулярных обновлений и исправлений уязвимости следует учитывать все изменения и проводить соответствующие испытания.

Многие медицинские системы работают онлайн, используют облачные решения и передают большие объемы конфиденциальных данных. Как следствие, такие устройства уязвимы для кибератак.

Среди разработчиков и пользователей бытует мнение, что Linux безопаснее любых других операционных систем. Конечно, это субъективное мнение, и все зависит от конкретного дистрибутива Linux и его применения. Однако открытость исходного кода является большим преимуществом этой ОС с точки зрения безопасности. Глобальное сообщество разработчиков Linux отслеживает и устраняет любые уязвимости и «лазейки» этой платформы. Будучи устойчивой к вредоносному ПО, Linux может использоваться в самых разных медицинских IoT-устройствах вплоть до изделий класса III, представляющих наибольший риск для здоровья пациентов.

Большинство частных лиц и предприятий предпочитают Microsoft Windows. На протяжении десятилетий она остается одной из самых популярных ОС в мире. По данным GlobalStats, в октябре 2023 г. Windows занимала 31,28% рынка операционных систем и 68,93% рынка настольных операционных систем во всем мире. В то же именно из-за такой популярности Windows стала одной из самых уязвимых платформ для кибератак.

Однако Microsoft постоянно борется с уязвимостью своих продуктов, делая их все более безопасными. Так, в Windows 10 IoT добавили некоторые функции, благодаря которым система стала безопасной для применения в медицинских устройствах. Для защиты конфиденциальной медицинской информации и предотвращения несанкционированного доступа к данным пациентов можно использовать специальные инструменты шифрования и аутентификации. Можно также следить за процессами, которые выполняются на устройствах, чтобы предотвращать нежелательные действия.

Linux и Windows 10 IoT почти не отличаются по производительности. Но если к разрабатываемому устройству предъявляются очень специфические требования, вам может понадобиться кастомное решение. В этом Linux превосходит Windows 10 IoT. Самые популярные дистрибутивы Linux имеют продвинутую систему для доработки ОС, которую также можно модифицировать. Что касается Windows 10 IoT, то ее возможности кастомизации весьма ограничены.

Разработка нового изделия может потребовать использования периферийных устройств, для которых нет стандартных драйверов. Для интеграции такой периферии мы предоставляем услуги по разработке системного ПО, в том числе ядра и драйверов Linux. Создание драйверов для Windows требует больше времени и усилий, поскольку продукт Microsoft менее гибок. Но это тоже возможно, так что смело обращайтесь к КЕДР Solutions.

Linux в целом гораздо более гибок – главным образом потому, что это операционная система с открытым исходным кодом. Это хорошо видно по совместимости платформ. Linux может работать на различных процессорах, в том числе ARM, ARC, RISC-V, PowerPC, MIPS, x86, x64 и др. Windows 10 IoT Core поддерживает архитектуры x86, x64 и ARM, а Windows 10 IoT Enterprise поддерживает только x86 и x64. Таким образом, если вы не хотите проблем с совместимостью оборудования в будущем, вам, вероятно, следует отдать предпочтение Linux.

Еще один аспект, который следует учитывать, – это долговечность продукта. У Linux обширное комьюнити. Вы можете рассчитывать на постоянную поддержку и регулярные обновления в течение многих лет. С проприетарными ОС все иначе. Всегда есть риск, что компания прекратит продажу и поддержку продукта. Ранее мы писали рекомендации по миграции с Windows CE именно из-за того, что Microsoft прекратила поддержку этого семейства ОС.

Все продукты Microsoft имеют определенный жизненный цикл. Последний продукт Windows 10 IoT был выпущен в 2021 г., а его расширенная поддержка прекратится 13 января 2032 г. Тогда вам придется перейти с текущей ОС вашего медицинского устройства на новую. Поскольку миграция является дорогостоящим процессом, бюджет следует подготовить заранее.

Независимо от того, должно ли ПО вашего медицинского устройства соответствовать международному стандарту IEC 62304, идентичному ему российскому ГОСТ IEC 62304-2022 или требованиям FDA, продукт должен сопровождаться соответствующей документацией. Это чрезвычайно важно для медицинских изделий, требующих строгого нормативного контроля, таких как класс IIa, IIb и III Регламента MDR (ЕС) 2017/745 и ГОСТ 31508-2012, а также класс III по классификации FDA.

Поскольку ни Linux, ни Windows 10 IoT не разрабатывались в соответствии с требованиями IEC 62304, то оба продукта считаются программным обеспечением неизвестного происхождения. Поэтому что бы вы ни выбрали, для платформы необходимо подготовить всю необходимую документацию, которая подтвердит ее соответствие требованиям IEC 62304. Кроме того, необходимо выполнить следующее:

• определить функциональные и эксплуатационные требования (IEC 62304, пункт 5.3.3);
  
• определить требования к аппаратным и программным средствам (IEC 62304, пункт 5.3.4);
  
• указать обособленность, необходимую для управления риском (IEC 62304, пункт 5.3.5);
  
• верифицировать архитектуру программного обеспечения (IEC 62304, пункт 5.3.6).
  

Выбирая между Linux и Windows 10 IoT, следует учитывать ряд дополнительных аспектов.

Размер образа Linux обычно меньше, чем у Windows 10 IoT. Чем меньше образ, тем меньше флеш-памяти он занимает и тем дешевле решение. Кроме того, небольшой образ производительнее и загружается быстрее.

Для Windows 10 IoT разработан набор отличных инструментов, которые помогут создать высококонкурентный продукт. Microsoft Visual Studio позволяет разрабатывать графические пользовательские интерфейсы, а также создавать веб-приложения и сервисы. Azure IoT может расширить функционал устройства за счет множества облачных сервисов.

В некоторых компаниях разрешено использовать только проприетарное программное обеспечение. Тогда Linux с открытым исходным кодом для проекта не подойдет.

В 2021 году Microsoft выпустила Windows 11 IoT, преемницу Windows 10 IoT. Хотя новая версия использует ту же архитектуру, она имеет несколько важных отличий.

• Windows 11 IoT требует больше памяти, чем Windows 10 IoT.
  
• Если в проекте используются процессоры Atom или младшие модели семейства Core, то Windows 10 IoT будет более экономичным решением по сравнению с новой версией.
  
• Windows 10 IoT находится в основной фазе поддержки, т.е. она получает только исправления багов и патчи для устранения уязвимости. В то же время Windows 11 по-прежнему получает крупные ежегодные обновления, в том числе функционала, поэтому ее применение сопряжено с определенными рисками.
  
• Windows 10 поддерживает как 64-битные, так и 32-битные процессоры, тогда как Windows 11 может работать только на 64-битных процессорах.
  
  

В целом Windows 11 IoT скорее подходит для офисных задач. Что касается промышленного применения, где требуется долгосрочная доступность и поддержка различных аппаратных средств, здесь, как правило, предпочтение стоит отдать Windows 10 IoT.