透明計(jì)算：能否讓中國信息技術(shù)“彎道超車”？

本報(bào)記者彭訓(xùn)文

如今，當(dāng)臺(tái)式電腦、筆記本、PAD、智能手機(jī)等設(shè)備成為人們生活中的常用裝備時(shí)，你是否也長(zhǎng)期為一些問題苦惱：比如智能手機(jī)里軟件圖標(biāo)排了好幾個(gè)頁面，各種程序都要定期更新和維護(hù)，還占用大量?jī)?nèi)存，導(dǎo)致你的手機(jī)慢得像蝸牛；比如經(jīng)常搞不清自己的資料到底存在哪個(gè)設(shè)備里，只能在本就雜亂的存儲(chǔ)庫里瘋狂翻找；比如伴隨蘋果公司承認(rèn)iPhone可竊取用戶信息、12306網(wǎng)站用戶信息大規(guī)模泄露這樣的新聞不斷曝光，你開始時(shí)時(shí)擔(dān)心自己的隱私數(shù)據(jù)有一天會(huì)不會(huì)也被人竊??；再比如一個(gè)信息技術(shù)發(fā)展滯后的國家如何維護(hù)自身的信息安全……

所有這些苦惱，隨著一個(gè)名為“透明計(jì)算”的基礎(chǔ)研究課題在本月上旬榮獲2014年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)而迎來解決的曙光。這項(xiàng)由我國科學(xué)家耗時(shí)20余年提出、定義、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的原創(chuàng)成果，創(chuàng)造了我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多項(xiàng)第一。

隨之而來的話題演變?yōu)椋该饔?jì)算能否讓我國的信息技術(shù)借此實(shí)現(xiàn)后發(fā)趕超、“彎道超車”？這其中有爭(zhēng)議，更有期許。

①為什么會(huì)出現(xiàn)透明計(jì)算？

人類實(shí)現(xiàn)的每一次重大變革，都是為了解決現(xiàn)實(shí)的困境。要理解什么是透明計(jì)算，我們首先應(yīng)該先了解它出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)原因。

計(jì)算機(jī)自出現(xiàn)以來，以美國的馮·諾依曼教授為代表的科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)的編碼程序占據(jù)主流，這些關(guān)于計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)理論被統(tǒng)一命名為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，并一直沿用至今。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，這一經(jīng)典結(jié)構(gòu)的問題也不斷暴露：比如網(wǎng)絡(luò)安全性低、難以抵擋病毒侵入，存在后門、監(jiān)控；操作系統(tǒng)、芯片、中間件構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)苤朴谌耍挥脩艉茈y在同一電腦終端上實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作。手機(jī)、個(gè)人電腦、平板電腦不斷更新?lián)Q代，軟件也都是廠商搭配好的，一個(gè)軟件被破壞了，安裝起來麻煩——總之是費(fèi)錢又費(fèi)事。

有沒有一種方法，讓用戶不必再為這些操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用程序鬧心，而是根據(jù)個(gè)性化需求，自行低廉地選擇相關(guān)服務(wù)。簡(jiǎn)單地說，用戶不用知道這些程序和服務(wù)是怎么來的，只需要得到自己想要的服務(wù)就行。

對(duì)此，透明計(jì)算的發(fā)明者，清華大學(xué)教授、中南大學(xué)校長(zhǎng)、中國工程院院士張堯?qū)W打了這樣一個(gè)比喻。如果把計(jì)算機(jī)比作一個(gè)旅客，“運(yùn)算”就是這個(gè)旅客要穿的衣服，外出旅行當(dāng)然要帶很多衣服，按照馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，這些衣服會(huì)通通被裝進(jìn)一個(gè)叫計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的“旅行箱”里。尷尬的是，這名旅客心思越來越花哨，要穿的衣服不斷增多，自然，旅行箱變得越來越重。

那么問題來了，假如這名任性的旅客既要穿這些衣服又不愿意帶旅行箱，這怎么辦呢？“透明計(jì)算”的出現(xiàn)正充當(dāng)了這樣一位隨叫隨到的“旅行助理”，它的工作就是在旅客需要時(shí)便立刻把合適的衣服送來。作為旅客的計(jì)算機(jī)、手機(jī)等則“甩”掉了存儲(chǔ)器這個(gè)沉重的旅行箱，而變身為真正的“裸機(jī)”，實(shí)現(xiàn)從里到外的“瘦身”。

②透明計(jì)算都讓計(jì)算機(jī)哪里“瘦”了？

具體來說，透明計(jì)算對(duì)計(jì)算機(jī)的“減肥”作用明顯。

首先就是成功將“計(jì)算機(jī)的大腦”——操作系統(tǒng)“減掉”。在透明計(jì)算的世界里，通過個(gè)人賬號(hào)登錄電腦、手機(jī)、PAD等任何終端，都能從指定服務(wù)器調(diào)用數(shù)據(jù)和軟件，把當(dāng)前終端變成自己常用的電腦；并且，可以任意安裝Windows、Unix、linux等多套操作系統(tǒng)，任何一臺(tái)手機(jī)則既可以使用安卓系統(tǒng)也可以使用蘋果系統(tǒng)。同時(shí)，這些個(gè)人數(shù)據(jù)都完整保存在服務(wù)器里，用時(shí)才拿出來。

據(jù)介紹，只要網(wǎng)絡(luò)正常，在世界上任何一個(gè)地點(diǎn)登陸，都可以感受到同樣的上述用戶體驗(yàn)，而且不必?fù)?dān)心大量的流量使用。

要實(shí)現(xiàn)這些酷炫的操作，只需要借助張堯?qū)W團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一個(gè)名叫“meta OS”的超級(jí)操作系統(tǒng)。其“超級(jí)”之處在于，它是“管理操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)”。張堯?qū)W認(rèn)為，各大信息技術(shù)公司依靠自己開發(fā)的操作系統(tǒng)，都把著自己那一畝三分地，“九龍治水，我不當(dāng)?shù)谑畻l龍，而要當(dāng)管龍的‘龍王’?！?/p>

這即是透明計(jì)算的基本思路——通過網(wǎng)絡(luò)將存儲(chǔ)、計(jì)算與管理分離，不僅能像云計(jì)算那樣把數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件放在云端，而且把操作系統(tǒng)也放到了云端。中南大學(xué)計(jì)算機(jī)所所長(zhǎng)王國軍指出，“這破解了人們對(duì)電腦、手機(jī)性能的無止境追求，推動(dòng)終端向輕便、低價(jià)、安全方向發(fā)展，最終方便所有人?！?/p>

其次，殺毒軟件、防火墻基本可以退出歷史舞臺(tái)了。按照張堯?qū)W的解釋，透明計(jì)算理論上已經(jīng)解決了困擾人們幾十年的網(wǎng)絡(luò)安全問題。其方法是——“釜底抽薪”。這“薪”抽了兩次：第一次，透明計(jì)算將網(wǎng)絡(luò)資源存在用戶指定的服務(wù)器（比如家庭電腦）里，而不是廠商的服務(wù)器，這就好比把個(gè)人信息從“公共倉庫”轉(zhuǎn)到了“私人倉庫”了。

接下來的問題是，“私人倉庫”雖然有殺毒軟件來防范操作系統(tǒng)所禁止的“外賊”，但由于操作系統(tǒng)自身存在后門，對(duì)于“內(nèi)賊”，殺毒軟件這條“警犬”一籌莫展，因?yàn)閷?duì)這些“警犬”的設(shè)定就是——拿鑰匙的百分之百是“主人”。運(yùn)行于CPU和操作系統(tǒng)之間的“meta OS”，它充當(dāng)?shù)恼莻}庫外增派的“倉庫管理員”，無論任何訪客，沒有主人親自通過“貓眼”甄別，它都不會(huì)放進(jìn)倉庫。這就是第二次抽“薪”。張堯?qū)W預(yù)言，“‘透明計(jì)算’對(duì)我國信息安全的貢獻(xiàn)，將超乎人們的想象?！?/p>

③關(guān)于透明計(jì)算的爭(zhēng)議何以持續(xù)發(fā)酵？

“透明計(jì)算將引領(lǐng)下一個(gè)計(jì)算時(shí)代?！?早在2012年9月，在美國舉行的英特爾全球信息技術(shù)峰會(huì)上，時(shí)任英特爾副總裁、現(xiàn)任英特爾總裁的詹睿妮這樣評(píng)價(jià)透明計(jì)算。國外媒體評(píng)論說：“中國人把計(jì)算機(jī)的大腦推入了云中。”

然而在透明計(jì)算獲獎(jiǎng)的消息公布后，這項(xiàng)凝聚著張堯?qū)W及其團(tuán)隊(duì)多年心血的研究卻不斷遭到各類質(zhì)疑。

比如，有網(wǎng)友認(rèn)為，透明計(jì)算其實(shí)質(zhì)與云計(jì)算虛擬化概念類似，且其評(píng)獎(jiǎng)公示材料中提到的8篇論文沒有發(fā)表在主要學(xué)術(shù)雜志上，因此顯得“不夠分量”。

同時(shí)，透明計(jì)算得到產(chǎn)業(yè)界，尤其是國際IT巨頭認(rèn)可的說法也遭到質(zhì)疑。有網(wǎng)友認(rèn)為，英特爾公司所稱的透明計(jì)算是指透明計(jì)算平臺(tái)，如HTML5（HTML最新的修訂版本。HTML指超文本標(biāo)記語言，它是一種制作萬維網(wǎng)頁面的標(biāo)準(zhǔn)語言），與張堯?qū)W所主導(dǎo)研究的透明計(jì)算并不對(duì)等。

總結(jié)來看，質(zhì)疑焦點(diǎn)主要指向該研究的獨(dú)創(chuàng)性和創(chuàng)新性。

應(yīng)該說，出現(xiàn)這些質(zhì)疑是正常的，這說明大家對(duì)透明計(jì)算這樣的新事物的關(guān)注度在不斷提高。需要指出的是，對(duì)于這些質(zhì)疑，沉默或者逃避解決不了問題。只有人們對(duì)透明計(jì)算有了充分深入的了解，質(zhì)疑才會(huì)自然消除。

事實(shí)上，早在1988年，時(shí)任清華大學(xué)教授的張堯?qū)W就開始帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，探索如何突破網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式。2004年，他正式提出“透明計(jì)算”思想，這比云計(jì)算提出時(shí)間還要早。一般來說，云計(jì)算是指通過對(duì)各類信息資源的集中使用和共享，為用戶提供各類個(gè)性化服務(wù)，包括海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、搜索、瀏覽等。透明計(jì)算則實(shí)現(xiàn)了由信息共享、資源共享向服務(wù)共享的發(fā)展，是更廣義的云計(jì)算模式。

當(dāng)前，各大IT巨頭沒自己的“云”都不好意思打招呼，但囿于自身利益，各個(gè)云平臺(tái)各自為戰(zhàn)，服務(wù)有限，且不能兼容共享。這種局面最終受害的還是用戶，因?yàn)樵絹碓健爸亍?、越來越?fù)雜的軟硬件，使各個(gè)云平臺(tái)的安全性、可靠性、功耗、成本得不到保障。

作為云計(jì)算的更高級(jí)模式，透明計(jì)算代表著自由、兼容、穿越、跨平臺(tái)、打破壁壘、共應(yīng)用、共操作系統(tǒng)。其核心是，根據(jù)中央處理器一次只執(zhí)行一條指令的運(yùn)算規(guī)則，建立起虛擬的網(wǎng)上交換與調(diào)度方法，讓用戶只管輕松、任意調(diào)用，而不用考慮兼容、存儲(chǔ)、安全等問題。

更為重要的意義是，這種以“服務(wù)共享”為核心的計(jì)算模式，創(chuàng)造了一種第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新模式，代表著我國信息、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等領(lǐng)域未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的方向。因?yàn)殚L(zhǎng)期以來，我國IT技術(shù)的發(fā)展，總是停留在“別人做了什么，我們就要做一個(gè)替代它”的模式下，其實(shí)，這是非常艱苦的策略。面對(duì)別人成熟的市場(chǎng)和技術(shù)壟斷，我們要實(shí)現(xiàn)超越，困難可想而知。

作為信息技術(shù)領(lǐng)域的后發(fā)國家，要實(shí)現(xiàn)超車，最好的方法是借力打力。按照張堯?qū)W的說法，就是“不破壞、不反對(duì)、不消滅”原結(jié)構(gòu)，但派生出很多新終端，“如果是在產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)話語權(quán)，哪怕一兩個(gè)點(diǎn)，那就能拉動(dòng)我們產(chǎn)業(yè)大發(fā)展?！?/p>

從這個(gè)意義上來說，對(duì)于那些暫時(shí)還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)用但包涵巨大潛力的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，我們是否應(yīng)該給予一些必要的等待時(shí)間呢？

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張堯?qū)W和透明計(jì)算

張堯?qū)W，1956年1月生于湖南省常德澧縣，中國工程院院士、中國作家協(xié)會(huì)會(huì)員、國務(wù)院信息化咨詢委員會(huì)委員、國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)委員、《電子學(xué)報(bào)》中英文版副主編、中國電子學(xué)會(huì)常務(wù)理事、解放軍總裝備部軍用計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)組成員專家，兼任清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。

1995年，張堯?qū)W主持研制成功國內(nèi)首臺(tái)網(wǎng)絡(luò)路由器，并推動(dòng)了這一事關(guān)國家安全和信息產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。

其率先在國際上開展主動(dòng)服務(wù)和透明計(jì)算領(lǐng)域的研究，提出了在時(shí)空上擴(kuò)展馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，把信息存儲(chǔ)、運(yùn)算和管理分開的透明計(jì)算理論與方法，并研究成功了基于該理論的內(nèi)核分布式操作系統(tǒng)和無操作系統(tǒng)的透明計(jì)算終端，廣泛用于中國軍事、商務(wù)、教育和管理等領(lǐng)域，受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重視，被國外同行認(rèn)為是“先于云計(jì)算，并包含了云計(jì)算”的原創(chuàng)性學(xué)術(shù)成果，并正向服務(wù)手機(jī)、云手機(jī)等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、家庭網(wǎng)等領(lǐng)域擴(kuò)展。

張堯?qū)W主要的研究方向是透明計(jì)算和主動(dòng)服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論方面，張堯?qū)W提出了被美國同行稱為“Zhang’s method”（張氏思路）的交互式協(xié)議綜合法，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的發(fā)展和進(jìn)步。曾以第一獲獎(jiǎng)人獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；何梁何利科技進(jìn)步獎(jiǎng)，美國IET教育基金會(huì)教育領(lǐng)先獎(jiǎng)，以及亞洲開放大學(xué)聯(lián)合會(huì)功勛服務(wù)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。