“网络计算模式及基础理论研究”:“中国造”新计算时代我是用户我做主

“网络计算模式及基础理论研究”:“中国造”新计算时代我是用户我做主

http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-01-11

“中国造”新计算时代：我是用户我做主

　　――记“网络计算模式及基础理论研究”

　　本报记者俞慧友

　　或许，不用多久，互联网世界就可以如此“梦幻”：用户将个人小型身份硬件卡，插入任意公共终端，它就“变”成了用户常用的“私人电脑”，数据、用户习惯完全一致。取走硬件卡时，公共终端使用记录如“水过无痕”。而且，互联网用户能随心所欲，选择操作系统与软件服务，不用再担心操作系统、软件不兼容，及终端设备不够先进。

　　这一天到来时，我们将进入“透明计算”时代――一个由中国学者原创性成果所引领的新计算时代。

　　1月10日，人民大会堂领奖台上，中国工程院院士、中南大学校长张尧学，从国家领导人手中，接过了国家自然科学一等奖的荣誉证书。

　　而他的获奖成果“网络计算模式及基础理论研究”，正在全球计算机领域，悄然酝酿一场前所未有的变革。结果或如P2P创始人之一、美国卡内基梅隆大学教授张辉所言，前者将取代已控计算机系统思想和实践至少60年之久的后者。

　　非同凡“想”：“瘦”终端与“超级操作系统”

　　2004年，张尧学团队首次提出了“透明计算”概念。

　　这是一个颠覆性概念：它从时空扩展了冯・诺依曼结构，使客户终端“瘦身”为无需安装任何软件的“裸机”，并在计算机芯片与操作系统间接口层的“黑匣子”区域，设计一套可管理包括其他操作系统在内的、各种网络资源的“超级操作系统”。这意味着，软硬件产品的选择，将不再是开发者决定，而是用户说了算。原来的资源共享提升到了服务共享。专家将这誉为“先于云计算，包含云计算”的新型网络计算模式。这比家喻户晓的“云计算”概念，早了3年。

　　自计算机诞生之日，冯・诺依曼结构就是计算机体系结构的主体。“瘦”终端与“超级操作系统”的提出，在当时看来，不仅是挑战权威计算机体系结构与计算模式那么简单，在国际权威眼中，无异于“天方夜谭”。最初几年间，团队的学术论文，均难刊载业界权威杂志。

　　为推广透明计算，张尧学团队频频出席相关国际学术研讨会，阐述这种全新的理论。

　　2007年，透明计算引起了英特尔公司的关注。张尧学想引入英特尔新一代硬件接口，从底层硬件芯片开始研发“超级操作系统”。英特尔则希望从硬件着手研究透明计算，并将其推向市场。双方由此展开了亲密的实质性合作。

　　“互联网技术的高速发展和大数据时代的来临，冯・诺依曼结构的局限性日益突显。如：网络安全性低（病毒、后门、监控）、产业链受制于人（操作系统、芯片、中间件）、用户难在同一终端实现跨平台操作等。突破这种结构束缚，打造安全、高效的新一代革命性计算机体系结构和操作系统，可以影响全球计算机产业链的发展。这种技术的推广应用，也可从根本上改变我国国家网络安全与操作系统技术长期受制于人的局面。”张尧学表示。

　　目前，团队已成功研制出具独立知识产权的、全新的“以用户为中心”的超级操作系统，形成了系列原创性、系统性重大创新成果：

　　透明计算将网络互连平台由较高网络层下降到计算机芯片和操作系统间的接口层，在接口层设计保护程序，防止上层软件系统受攻击和安全漏洞威胁。这种从计算机系统底层寻求安全保护的方法，创新地改变了计算机领域近70年的固有思维和产品结构模式，理论上可防御所有病毒对计算机系统的攻击，全面提升计算机安全级别；

　　针对当前软硬件系统相互捆绑、严重依赖所引起的封闭化问题，从时空扩展了传统的冯・诺依曼结构，设计出超级操作系统，使用户通过“瘦”终端，个性化获取不同操作系统平台的各种服务，大大降低对用户终端的要求；

　　根据“以用户为中心”的人本思想，分离计算、存储、管理，创造性地将图灵和冯・诺依曼提出的存储计算扩展为“流式计算”。

　　据悉，计算机领域顶级学术期刊IEEE Transactions on Computers，将出版透明计算专辑。这将是该刊有史以来，首次为中国学者原创性学术成果出版专辑。

　　牛刀小试：产业化应用前景无限

　　“透明计算不破坏、不反对、不消灭原有体系结构，但它能派生出很多新终端，从而改变商业模式和软件使用模式。”张尧学说。

　　国际产业界，英特尔公司自2007年起，就开始研究并大力推广透明计算。惠普、IBM等计算机领域跨国集团，正逐步跟进这一技术的研究。透明计算在我国的牛刀小试，也让它的产业化前景充满想象力：

　　在大健康产业领域，应用透明计算理论成功建设的中南大学湘雅医疗大数据系统，已管理着逾百亿条用户健康数据。它的推广，有望带来该产业领域8万亿的年产值；

　　在校园，采用透明计算模式的中南大学和上海交通大学等相关实验室管理与教学系统，不仅让实验室管理更便捷灵活，还优化了实验教学环境；

　　在工业领域，它已成功应用于我国大型冶金企业的工控系统与工程设计部门（如，广西有色华锡集团和中金岭南凡口铅锌矿），实现了工程设计和工业控制的安全性、高维护性和高可靠性；

　　在互联网企业，腾讯已成功将其应用于手机定位等方面。阿里巴巴、华为、联想等企业开始跟踪关注并试运用该成果?

[中科网-科技日报]

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