计算机世界的未来“神话”

    2005年是现代计算机发明60周年，也是个人电脑发明30周年。 可以不夸张地讲,计算机以及计算机网络的广泛应用，推动了整个世界 的高速发展，是人类利用了它才使我们创造出现今世界的繁荣。由美 国IEEECS、ACM、IFIP与中国计算机学会联合主办的2005年"国际计算 机创新大会(简称CI6016)"日前在中国北京国际会议中心召开。本次 活动对未来世界计算机领域的发展趋势进行了预测和研讨。在这样的 日子里，人们不禁要想---未来计算机和网络的发展还会给我们人 类带来怎样的神话呢？
    未来的计算机将无处不在
　　早在1999年，美国政府的国家情报委员会委托著名的位兰德公 司组织一次未来研究，探讨2020年全球信息技术的景象。兰德公司经 过近两年的研究，得出了具有高度共识的结论，认为下列五项技术将 成为今后20年的突破性创新技术，并对信息技术市场产生广泛影响。 　　光通信。全部采用光学原理的通信技术将能提高通信速度数千倍， 达到每秒数万亿比特。这将大大改变计算机体系结构、操作系统、网 络协议和应用软件。广泛互联。通过各种无线和有线的互联技术，人 们将随时随地都可以连在网上。而这将产生各种各样的新产品和服务， 改变政府、企业、金融业的运作模式。普遍计算。计算机将无所不在。 各种嵌入式计算机将存在于各种设备、工具和设施当中，为人们的衣 食住行和工作提供智能监控与服务。传感器。传感器将无所不在，通过各种各样的廉价的传感器和短距离无线通信技术，人们的物理世界 将与虚拟世界耦合于一体。全球信息功用设施。人们将实现20世纪60 年代提出的信息网格梦想，像使用电力、电话一样方便地获取信息服务。
　　在本次的创新大会上，与会的专家、学者在探讨未来计算机发展创新和趋势时，让人们对上述的分析有了更清晰的认识。著名“牧村 曲线”的发明者—牧村次夫博士认为，我们现在正处于一个可重构阶 段，即半导体产业界的技术是标准化主导，但市场却是专用化主导。 而标准可重构芯片正是解决标准化技术和专用化市场这一矛盾的最好途径。需要可重构的另一个原因是产品升级太快，一个芯片的使用周 期从3-5年降到了1年。可重构才能适应这样的变化。牧村次夫预测， 这将适应我们正在进入的以微机为代表的第一次数字浪潮以后的第二 次数字浪潮，它的特点将是数字化消费电子和网络产品，其市场将超过第一次数字浪潮。
　　基于此，在本次大会上，中科院计算所徐志伟副所长认为，应用将成为未来计算机的学科主题。由于广泛普及，信息技术市场年产值 将增长到20万亿美元，而这之中大部分将是应用。就像今天我们有这 么多的“电X”一样，2020年的世界市场上将充满各种各样的“信息X”、 “数字X”、“电子X”或“X信息”、“X数字”、“X电子”的产品和服务。他们还可能被赋予更“酷”的名字。
　　最后，低成本、使用方便、易于传播将成为流行技术的主要特征。 尽管高端技术仍然会不断发展，技术提供者将不再单纯以功能和性能作为产品和服务的主要竞争力。电脑界长期以来的这种以技术为中心 的做法将逐渐让位于以人为中心、以用户为中心的模式。
   网络效应主导未来计算机产业
　　看未来，电脑产业将从摩尔定律主导变为网络效应主导。在本 次大会上，多位专家的演讲再次证明了这点。
　　网络效应在经济学界早已熟知了，那就是一种商品的价值随着其 消费者的增多而提高。电话就是一个例子。如果全世界只有几百个电 话用户，则电话的价值是不大的。公众之所以认识到了电话的价值， 电话之所以能够广泛普及，在于电话用户达到了一定的临界量。用户 越多，则电话的价值就越大。
　　对计算机而言，人们还有更精确的规律。比如，麦特考夫定律认 为，电脑网络的价值正比于用户数的平方；布朗定律则称电脑网络的 价值正比于网络中社区个数的指数。有的民间人士将价值称为生产力， 而一些军方人士则将其价值称为战斗力。
　　这两条定律有三个关键点：第一，网络要普及，不仅要有物理层 面的联通，而且必须是用户看到的，能够方便地使用起来的连通。只 是把电脑用网线连起来是不够的，必须在应用层面联通起来，让用户 享受到高质量的服务。
　　第二，网络的价值随着用户数增多而超线性的增长。因此，最优 化的方法是将全世界的用户(和系统、应用)都连在一个大网里，彻底 消除信息孤岛。同时，在这个连通所有用户的大网里提供尽量多的社 区(以及社区带来的高质量服务)，供用户选择。
　　第三，信息的价值正比于共享程度。网络效应的根本原因是它鼓 励信息共享。因此，今后的价值优化发展趋势是，在安全和合法的范 围内，最大限度地鼓励信息共享。
　　网络效应说明了，必须把全球的电脑资源连通为一体，最大限度 地共享，方便地提供用户使用，才能最优地增大电脑网络的价值，才 能促进电脑的广泛普及。
　　与会的学者认为，今后20年，摩尔定律仍然将是电脑产业界的基 本定律。但是摩尔定律是电脑产业共同的定律，它的一个后果就是大 路货化、同质竞争。每一个创新团队要想突破同质竞争、提高竞争力， 必需深入思考如何有效地利用摩尔定律去最大限度地发挥网络效应。 在今后10年之内，我们将看到两种趋势：
　　首先是网络应用，即网络服务将成为最重要的电脑应用。其次是 计算机电子中的多种接入设备(如数码相机)和传感器设备(如RFID设 备)在很多时候将可能是离线方式工作，成为看起来是单独工作的计 算机电子设备。如果我们将时间尺度拉长到今后20年，随着无线通信 技术的进展，计算机电子设备(第二次数字浪潮)的缺省方式将有可能 变成在线方式，随时随地连通到信息网络的虚拟世界。
　　其次，Internet路线将成为主流技术路线。基于先进技术和 同行共识的开放标准是主要的目标。人们更加主动地参与电脑网络的 创新和应用；人们的利益更加得到体现。广大用户不仅是被动的用户 和消费者，他们同时将成为信息技术和信息资源的生产者和开发者。 信息技术厂家和运营商将难以垄断市场，控制人们的行为。由于网格 化趋势，以及由此产生的网络效应、小世界现象、病毒性市场现象， 信息产业的技术门槛降低。个人、志愿者团体、小公司产生的先进技 术比现在更有可能流行。一个优秀的、领导性的小团队也可能影响产业。
   网格计算---未来计算的时代标志
　　如果我们从用户角度看计算机系统总体结构从1960年到2020年 的演变，我们可以总结一条历史经验，姑且称之为三国定律：“天下 大势：分久必合、合久必分”；每个分、合阶段大约主导15年。我们 已经经历了三种模式。大型机/终端是早期的主导模式，其主要优点是 使用方便和易于管理，其主要缺点是开放性差、不易扩展以及价格昂 贵。为克服这些缺点，客户/服务器模式应运而生。集中在大型主机中 的服务器功能被打散分布到多台独立的开放式服务器，通过网络与各 类客户机(工作站、PC，网络终端，NC等)相联。服务器聚集又被称为 互联网数据中心(IDC)和服务器堆模式。它用一套物理上集中式服务器 同时提供多台独立服务器的功能，并将尽量多的功能从客户端移回集 中式服务器端，以提高系统的可管理性。
　　中科院计算所徐志伟副所长认为，我们目前正在进入一个新的 “分”的阶段，即服务器聚集物理上分散到各地，但仍然保持虚拟的单 一系统映像。这也可以看成是一种特殊的“合”，即多个IDC的资源 被互连成为一个虚拟的网格计算机，各种客户端设备通过功用方式使 用网格资源。在这个网络计算时代，孤立的计算机系统、软件和应用 将被网络化的产品和服务取代。世界将被互连成为一个开放的、一体 化的、资源共享的全球电脑网络，也称为全球大网格，这是电脑广泛 普及的必然要求。在兰德公司对于未来信息产业的5项预测中，后4项 (广泛互联、普遍计算、传感器、信息网格)都是网格化趋势的一个侧 面。
　　本次大会的相关专家认为，网格化趋势将是计算机广泛普及的主 要技术推动力。网格化的特征是网络化、服务化。它将使得网络效应 逐步得到充分发挥，从而推动电脑的广泛普及。全球电脑网络将演变 成为有结构的小世界。它通过自我组织、通过成长，演变成为一个符 合幂数律的动态开放的人机社会。物理世界、数字虚拟空间、人类社 会三个世界将通过接入设备(接口设备)和传感器连通成为一个三元世 界，组成数字社会。
　　对于企业来讲，网格计算的核心思想是作为公用设施进行计算。 企业用户不用关心数据的位置，或者由哪台计算机处理他的请求，他 都能够请求信息或计算，然后发布。这与电力公用设施工作的方式类 似，用户并不知道发电机的位置，也不知道电力网的连接方式，用户 只需要提出供电请求，就可以获得电力。网格计算的目标就是使计算 成为一项公用设施。
　　实现公用计算有很多途径。最常用的方法是简单地对已有技术提 供新的许可政策。例如，一些服务器厂商提倡对大型对称多处理(SMP) 服务器进行划分，然后在需要时启动备用处理器功能。这种模式 在多年以前就曾在大型机上推行过。
　　虽然这些大型SMP服务器可以按需提供计算能力，从而实现公用 计算，但这些系统的成本并不低。最后，SMP服务器还是需要使用特 殊且昂贵的技术来构建，并存在可伸缩性问题。实际上，这种按需计 算就像一个大型机，存在高成本和局限性等问题。因此实现真正的技 术革命需要寻找其他途径，而这种其他的途径之一就是网格。
　　从根本上说，网格计算是一个全新的计算体系结构，是为解决公 用计算需求而设计的。网格计算将大量服务器和存储器集中在一起， 成为一项满足所有企业计算需求的灵活的资源。商务应用程序通过用 于身份管理、资源供应等的通用Web服务与网格计算基础架构连接在 一起。网格计算基础架构不断分析资源需求，并相应调整资源供应。