网络计算（李德毅）

 

网络计算（李德毅）

(2009-08-09 23:48:44)

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教育

分类： 工作篇

  　1、互联网改变了计算机和软件的工作模式。我们这些老的软件工程师在计算机上度过了我们一生，最最基础的问题就是图灵，我们回顾一下图灵重要的1936年论，这是问题一个方面，现在网络怎么超越了图灵的计算。
　　2、回顾一下十年来风起云涌全世界网络科学的发展，网络科学的三个载体，社会网络、生命科学的网络、一个是图灵网络。我们认真看一下图灵操作是什么。
　　3、云计算对网络社会的影响。
一、回忆一下从图灵计算到网络计算的历史。
　　从1936年图灵论以后，到了现在73年了，我们看一下给我们人类留下宝贵财富的人物，图灵论文，计算机和软件工程都是在41年前了，获得图灵奖的著名人物，把兴趣转移到互联网、万维网和网络科学上。我们又经历了一个从IP到WEB。我们看到为什么有这样的变化呢？就是互联网、万维网和网络科学的发展。现在家庭的通信不成问题了，家庭的宽带已经达到很高了。
　　通信尤其是光通信和移动通信，和网络科学，尤其是互联网，比可计算模型和软件理论的发展快，而且很快渗透到人类生活中去，加快了从图灵计算到网络计算的转变。
　　IT大公司纷纷宣布了自己的云计算计划，如此一致的行动在IT产业的历史上是很难一见。
　　我们看一下图灵的这篇文章，如果大家认真的阅读文章的时候，你会很尴尬，因为这里面有一个字一般人翻译不出来，因为它是一个德语，我们看一篇论文要看它的背景，这个德语，就是可计算数据对计算问题的应用。是不是所有的数据问题都是在逻辑上解决的，图灵的贡献就是说有些数据问题是不可能解决的，有些数据不是在逻辑下可以全部解释的，为了说明这个问题，在这个论文的脚注里面，图灵给了一个简单的模型，这个模型就是图灵命题。可以说这篇文章叫歪打正着，脚注这个命题奠定了我们发表图灵的基础。而且从此设置了图灵奖。获得图灵奖的人在图灵以外的范围内也做了很多事。
　　图灵机是一条双向可无限延长的机器。大家说图灵先生是天才的数学家，英年早逝，但是冯诺伊曼把这个事情集成下来了，计算机的诞生是从1936年开始的，他按数据进行存储，自动完成程序所描述的处理工作，这就是图灵机最基本的功能。
　　按照冯诺伊曼制作的计算机，我们就有一个CPU核，操作系统是包在核外面的一个系统软件，我们重大专项和高基就是从这个思想来的。计算机由软硬件组成的多级层次结构，由卫程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言等组成。
　　程序设计和软件工程在每一个层次上都能够进行程序设计，高级语言程序设计过程是“分析问题，建立数需模型，数据结构，设计算法，编程，编译器逐层向下编译成为机器可执行代码的过程。在互联网发明之下就是在这样一个大贡献作出我们的贡献。
　　因为IT的发展，因为互联网的发展，因为万维网的发展，使我们已经进入一个无处不网、无时不网的时代。用运作为LOGO表示网络环境和网络资源早就有，是我们的一种习惯。现在网民数量很多了，网民的特点有两个，一是大众，二是草根。这件事情推动了整个社会。
　　人们已经从一个封闭的，可控的图灵模式，踏入到一个开放的，没有统一调度的，自治、异构的，互操作，共享公用的时代。
　　30年前电脑被送进千家万户，20年前网络被送进千家万户，现在，服务被送进千家万户，变化是什么？我用三个典型案例说一下。
　　想一想，电子邮件客户端的变化，一个物理的邮箱在每个家庭门口挂着，从电子邮件变迁看软件由制造业到服务业的趋势，原来那个软件很小，得好几张盘才可以把客户端装起来。现在你不花一分钱给你提供无限大的空间。客户端越来越少，WEB越来越多，这是早期的服务的思想。
　　想一想，Windows操作系统的变化。由于WINDOWS面向太多的企业，服务器和个人等不同应用，成为“千人一面”的操作系统，软件规模越来越庞大。在操作系统规模不断扩大当中，除了千人一面，它的功能扩大了很大的网络功能。我以前搞计算机的时候，规模越来越多，网络联系越来越多，操作系统对硬件配置要求越来越高。
　　现在从绿色基地思想来说，人们已经意识到，尤其服务器中心、路由中心的建立，我们在电脑能耗成为全球变暖的祸首之一。因为电脑开着就消耗电，用户需要的是便宜的，简单的，省电的，多元化的网络，很快可演化的网络。
　　想一想，软件工程师建一个网页要多久。我们原来把精细编程到现在的大块编程，大块编程可能一个礼拜才把网页建起来，现在你的孩子一个下午就可以把一个漂亮的网页做起来。我们就把一个软件重新改变、沿用、捆绑又是一个新的。
　　如果通信真的不是一个问题，如果网络真不花钱，如果沟通不是问题，这三个层次是不一样的，通信不是问题，网络才不是问题，如果网络不是问题，沟通才不是问题，这样世界就小了，扁平化了。
　　互联网的计算以交互为中心，此计算机可以通过数据影响另外一台计算机的运行状态，和物理距离几乎无关。CPU只是网络上一个个自治节点中的可计算部分。节点可以是异构的，节点之间可存在弱耦合的关系，不存在集中统一调度。这个情况下，顺序的确定的输入，不能描述互联网同时存在的人机、机机、机人交互，互联网不等于统一台虚拟的图灵机模型。有一些网络介绍的书说网络就是一台计算机，这是错误的。
 二、网络科学的十年形成对互联网新的认识。
　　人们一般把1998年若斯发表的文章作为网络科学的研究起始标志时间，所以大家把2008年作为十周年纪念。
　　2006年全球召开了网络科学第一次大会，2007年、2008年又开了两次。他们研究什么呢？他们把各种网络进行研究。怎么解释计算机病毒的传播，怎么解释一个电站的崩溃是由几个微量子造成的，他们就研究控制的方法。我们要研究就是让一个病毒传播开，或者怎么让一个病毒闭掉。
　　如果处理适当的话，基于互联网沟通，互相利用，数据可以跟上我们人类行为的理解，
　　我们来看网络，严格来讲网络是一个无厘头，怎么理解网络呢？网络科学告诉我们，有几个点要理解，第一要研究每个网络的自治性，第二，要研究网络的影响力，第三，异构性，第三，演化生产能力。
　　因此如果把路由器看作节点，把光缆看作物理连接，这样一个网络是符合密度分布原理。
　　我们可以把网络看作不同层面的工程，把服务器看作节点，把网页看作节点，就有很多可分析性。这种网络的基础系数都可以得到一些统一的结果。
　　计算机工作者是一个承上启下的作用，我们这些人已经被PASS掉了，我们看一下70后的人们在干什么。乔恩写了一本书叫《算法书》，他获得了数学家最杰出的成就奖。
　　任何人，作为网络的端用户，其端机上的资源，无论是计算机，存储资源，软件资源和信息资源，和网络上资源相比都是微不足道。
　　无论用户是在进行网格计算，对等计算、还是信息搜索，哪些是由端机承担，哪些事情是由边缘网格承担，这就是我们云计算要研究的东西。
　　那就有一个问题，就是谁胖谁收？两个极端状况，网络上没有任何信息资源，网络仅仅实现即时的交换，回到传统通信的交换时代，所有信息资源都在主计算机上端机仅仅是人机即时交互，回到传统的主机、终端模式。
　　网格计算的发展可以用一个学术界热，企业界不热来形容，云计算是企业界热，学术界不热。
　　什么原因？
　　网格计算：依托专网或互联网，将部分处于不同地域的自愿参加的计算机组织起来，统一调度，利用闲散的计算资源，组成一台虚拟的超级计算及，形成超级计算能力。这个是一个很理想的事情。
　　云计算，广大用户依托互联网某些节点强大的信息资源、包括存储资源、计算资源、软件资源、数据资源，管理资源萎我所用，强调需求驱动，用户主导，按需服务，即用即付，用完即散，不对用户集中控制，用户不关心服务者在什么地方。
　　网格计算和云计算的比较，网格计算有统一的速度，云计算不存在集中统一控制。网格计算不承认异构，云计算承认异构。网格计算完成特定任务，云计算完成多样化服务。网络计算专网运营，云计算需求运作。
　　有了云计算，广大用户不再需要自购软硬件，不再需要知道是谁提供的服务。对大量中小企业，不再需要一开始就花费大量的投资来购买部署计算机软硬件设备和聘用维护人员，不必单位因为高估自身业务受欢迎的程度，而过渡部署造成资源浪费，或由于对广受欢迎的业务部署不足错失潜在的客户。
　　因此广大的用户买云计算干什么？买许可证干什么？买软件干什么，我们需要的是服务。
三、超出图灵机的云计算。
　　我们细细分析一下超出图灵机的云计算。
　　我们是无处不在的在线搜索，无处不在的实时交互，时刻发生的即时通讯和沟通，包括软件开发在内的各种基于网络的虚拟社区。
　　从以产品带服务，向以服务带产品的方向发展。今天如果有中小企业软件企业来讲，你要坚持以服务带产品。
　　网络的普及迫使软件工程寻找新的解决办法，从集中的软件到分散的软件，从单核计算到多核计算，从单体软件到群体软件的交互，我需要的只是服务。
　　我们认为需求获取成为软引工程的瓶颈。我们要强调软件在网络环境下工作，软件工程向需求工程倾斜，软件结构用网络拓扑表示，问题的形式化向本题描述发展，强调软件工程演化过程。
　　我们看一下软件工程危机走过四十年来我们得到一个很重要的经验，软件工程太多的关注图灵计算，忽视了人机交互，忽视了机器行为通过人群的参与引发的相互影响。
　　尽管图灵命题主要说的是数学的弱点，但是解决数学问题时图灵机不能够做什么，如停机的不可判定问题，但是计算机科学家们却逐渐开始讲图灵机用来说明可计算能力的模型，进而作为一种解决所有计算问题的模型，把图灵机作用扩大化了。
　　图灵自己也认为图灵机并不适合作为解决计算问题的通用模型，包括图灵和图灵奖获得者米尔纳等在内的学者尝试用交互机来扩展图灵机型。
　　凡是有集中控制的高性能计算机，集群计算机、虚拟机、网络系统，分布式系统等依然可以看作图灵计算。
　　互联网不等于世界上最大的计算机，按照图灵机构成的复杂网络，也不等于西格玛，不是替代，而是相互作用。
　　图灵等人提出基于图灵机的交互机器模型，如site机、交互机等，企图扩展图灵机的机型。
　　网络计算强调把计算机嵌入到网络，通讯发展太快了，因此可以让电脑消失，人们注意的中心回归到要完成的任务本身。
　　1991年施乐公司前首席科学家Wark提出普适计算思想，例如，他在办公室门前建造了一个喷水池，用喷水量和水柱高度来模拟显示网络上当前全球股价的走势。
　　类似于图片识别等任务对于人来说是很简单，但是转化为图灵机的可计算问题却是很大的挑战，因此，在CMU攻读博士学位的Luis 提出利用人工参与处理的计算模式来解决计算机很难处理的问题。这使每一个人不需要高教育培养，普通大众、每一个草民都可以，把一个图片打进去，看到信息再往下干活，让老太太都会玩网络，玩游戏。
　　类似于图片识别等任务对于人来说很简单，但要转化为图灵可计算问题确是很大的挑战，因此网络环境出现了可信计算和可信软件的研究，目前搜索引擎上的爬虫程序索索的只是文字资料，难以实现图片内容搜索，而如果能够让网络游戏者都能为这样的图片标签系统做贡献，甚至可以逐渐将整个图片定位搜索。
　　李德毅：大众既软件的使用者，也是软件的开发者，既是服务的消费者，也是服务的提供者，图灵没有考虑过这样的群体智能产生模式。维基百科的创始人吉米想到的。
　　云计算的兴起，是自2007年开始的，天空中的大量云滴构成的云，远观有形，近观无边，千姿百态，漂移不定，有时如朵朵棉花，有时一泻千里。量子物理中的电子云，量子物理中的电子云，在原子核周围运动的电子，不是一个确定的轨道，而是弥漫空间的运状存在，形成一个概率分布的密度函数。
　　云计算一定是基于网络，网络为大众提供了一个一个虚拟、丰富的按需即取的数据存储池，软件下载的维护池，计算能力池，提供了一个人与人沟通电子平台。
　　我对云计算的理解，先从水开始，水的生态当中，里面上有水，还有水库，我们可以成为若干个云数据中心看成是地面的水，水往外增长就是服务的方向，云滴更多就是云的聚合，降水就是按需即取。
　　我想特别讲一个克里斯兰顿讲过的一句话，生命的本质在于物质的组织形式，而不在于物质自身。信息资源网络的本质在于信息资源之间的组织形式，而不在于承载信息的图灵机替代。云计算提出有可能导致软件工程的重大变革，突破(促销产品主营产品)图灵机模型的束缚，不在于单台图灵机上的软件，而存在网络上软件之间的相互作用，引发对计算机云计算的研究。
　　软件是永远的BETA版，软件将没有版本的概念，采用永远试用的软件开发模式。软件即服务的思想已经被广泛接受。
　　这是网络时代的软件工程和图灵时代的软件对比表。
　　目前太多的定义和太泛的解释使得云计算有成为皇帝的新衣，迫切需要业界汇集智慧。
四、我讲一下云计算的影响。
　　第一，信息产业面临重新洗牌，大量的中小企业软件开发商面临着工作平台，工作对象，工作方式的重组，在云计算的大潮中是做大做强还是被淘汰，要么做大做强，成为大款，要么傍大款依附不能。
　　第二，软件产业结构面临调整。网络基础设施的发展使得信息服务的社会化成为可能。制造业中的服务化倾向也逐渐渗透到软件产业，催生新的服务业。
　　第三，软件生产组织方式面临变革。软件频繁地被重用和重组，出现各种各样的开源软件。
　　第四，大众普遍参与形成群体智慧，海量的草根用户在偏好依附发展，构成网络生态发展。
　　第五，网络端设备多元化个性化。端设备更加简洁、多样。
 

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