李科

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 432200）

1 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

記得曾任美國(guó)總統(tǒng)信息技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì)主席，同時(shí)也是IBM百億美元網(wǎng)格計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)人的Wladawsky-Berger在GGF上曾做過(guò)著名的“BeyondTechnology：on-DemandComputing”的主題報(bào)告，他在報(bào)告中提到“：計(jì)算機(jī)的第一階段是專家使用期，是大型機(jī)一終端時(shí)代；第二階段是早期流行期，是客戶機(jī)-服務(wù)器時(shí)代；第三階段是公眾認(rèn)識(shí)期，是因特網(wǎng)時(shí)代；第四階段是廣泛使用期，是即將到來(lái)的按需計(jì)算，即網(wǎng)格時(shí)代。網(wǎng)格技術(shù)將影響整個(gè)IT基礎(chǔ)設(shè)施，從高性能服務(wù)器、操作系統(tǒng)，到應(yīng)用模式、使用方式。”[1]按照Wladawsky-Berger的提法，網(wǎng)格即是下一代的互聯(lián)網(wǎng)，是信息化應(yīng)用的第四階段。也的確如此，我們知道，第一代互聯(lián)網(wǎng)主要是設(shè)備級(jí)的互聯(lián)，即將世界上的計(jì)算機(jī)硬件連通，形成因特網(wǎng)；而第二代互聯(lián)網(wǎng)是萬(wàn)維網(wǎng)，即實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁(yè)的連通，將各種信息資源連接起來(lái)，由硬件相連的因特網(wǎng)向網(wǎng)頁(yè)相連的萬(wàn)維網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展跨越了兩大里程。而21世紀(jì)初出現(xiàn)的網(wǎng)格技術(shù)則是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三大里程碑，也可以稱為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三次浪潮，或者可以稱為第三代互聯(lián)網(wǎng)。

2 什么是網(wǎng)格和網(wǎng)格計(jì)算

負(fù)責(zé)美國(guó)計(jì)算網(wǎng)格項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)人之一的伊安·福斯特在1998年他所主編的題為《網(wǎng)格：21世紀(jì)信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的藍(lán)圖》一書中這樣描述網(wǎng)格：“網(wǎng)格就是構(gòu)筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術(shù)。它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，為科技人員和普通百姓提供更多的資源、功能和交互性?；ヂ?lián)網(wǎng)主要為人們提供電子函件、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等通信功能，而網(wǎng)格的功能則更多更強(qiáng)，它能讓人們透明地使用計(jì)算、存儲(chǔ)等其他資源。”

網(wǎng)格計(jì)算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)而迅速發(fā)展起來(lái)的，專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式。這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)都是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算是由成千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”、所以這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。這樣組織起來(lái)的“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)成為復(fù)雜科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的主宰。但超級(jí)計(jì)算機(jī)造價(jià)極高，通常只有一些國(guó)家級(jí)的部門，如航天、氣象等部門才有能力配置這樣的設(shè)備。而隨著人們?nèi)粘９ぷ饔龅降纳虡I(yè)計(jì)算越來(lái)越復(fù)雜，人們?cè)絹?lái)越需要數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，而超級(jí)計(jì)算機(jī)的昂貴的價(jià)格使得它很難進(jìn)入普通人的工作領(lǐng)域。

3 網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代給我們帶來(lái)了什么

總體上說(shuō)，網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代的到來(lái)能使我們比較輕松地實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）按需計(jì)算（ComputingonDemand）。有了計(jì)算網(wǎng)格，我們可以進(jìn)行復(fù)雜而費(fèi)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算，而不必關(guān)心計(jì)算機(jī)放在何處、是什么型號(hào)、有多少CPU和存儲(chǔ)資源，只求所用，不求所有。（2）個(gè)性索?。‵etchingonDemand）。因數(shù)據(jù)網(wǎng)格的存在，我們可以按一定的規(guī)則隨意地去訪問(wèn)我們所要的數(shù)據(jù)（可以公開的數(shù)據(jù)），如有關(guān)天體的軌道參數(shù)、地球上的各種氣象數(shù)據(jù)，而且可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理。（3）信息共享（InformationShare）。信息網(wǎng)格的應(yīng)用可能是我們最為關(guān)心且使用最為頻繁的一件事情，如查詢各種信息，甚至還可以對(duì)所取信息進(jìn)行各種集成，最后提供給我們的可能是一份報(bào)告、一份建議書、一個(gè)實(shí)施方案、一份關(guān)于某個(gè)主題的總結(jié)或摘要、一份商品的全球報(bào)價(jià)表等等。（4）服務(wù)點(diǎn)播（ServiceDemand）。服務(wù)網(wǎng)格可能是全面提高我們生活質(zhì)量的另一個(gè)不可缺少的應(yīng)用工具，如應(yīng)用面非常廣泛的視頻點(diǎn)播服務(wù)就是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)，我們可以觀看到任何一部已經(jīng)在國(guó)內(nèi)甚至是國(guó)外發(fā)行的影片或電視劇，不受任何時(shí)間和空間上的限制。（5）協(xié)同工作（CooperativeWork）。有了應(yīng)用網(wǎng)格，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面可以完全不受空間的限制，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師們可以通過(guò)應(yīng)用網(wǎng)格來(lái)協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)行異地團(tuán)隊(duì)合作和跨國(guó)協(xié)同工作，即節(jié)省了交通、住宿等費(fèi)用，又提高了工作效率和縮短了研發(fā)周期，使得整個(gè)地球真正地成為了一個(gè)“村莊”。在計(jì)算機(jī)輔助制造方面的出色表現(xiàn)也是令人興奮的，當(dāng)設(shè)計(jì)人員在美國(guó)的某個(gè)設(shè)計(jì)室設(shè)計(jì)好了汽車模型，位于美國(guó)本土的加工工廠和中國(guó)的合資工廠就同時(shí)開始了生產(chǎn)，可以以最短的時(shí)間將新車型投放全球市場(chǎng)。（6）普適計(jì)算（PervasiveComputing）。它是計(jì)算、通信和數(shù)字技術(shù)等多種技術(shù)的融合，它把信息空間與人們生活的物理空間集成在一起成為一個(gè)整體，從而使計(jì)算和通信像水、電、空氣這樣的生活必需品。它充分滿足了人們以“5A”方式使用計(jì)算設(shè)備的愿望，即任何人(Anybody)在任何地點(diǎn)(Anywhere)、任何時(shí)間(Anytime)可以使用任何設(shè)備(Anydevice)訪問(wèn)任何信息資源（Anything）。從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度看，普適計(jì)算本質(zhì)上是一種繼主機(jī)計(jì)算 (MainframeComputing)和桌面計(jì)算(DesktopComputing)之后的全新的計(jì)算模式，它是移動(dòng)計(jì)算(MobileComputing)和分布式計(jì)算(DistributedComputing)的自然發(fā)展，而移動(dòng)計(jì)算和分布式計(jì)算將隨著普適計(jì)算技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善。一般地，學(xué)術(shù)界把“普適計(jì)算”對(duì)應(yīng)為PervasiveComputing，而工業(yè)界則對(duì)應(yīng)為UbiquitousComputing。

4 網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代離我們有多遠(yuǎn)？

當(dāng)然，綜上所述的景象目前還只是實(shí)現(xiàn)了很小的一部分，還有大量的法律上、技術(shù)上、環(huán)境及規(guī)則上的問(wèn)題有待解決，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）計(jì)算模型方面還存在著諸如適應(yīng)范圍不夠?qū)挕⒛Ｐ筒粔驅(qū)嵱?、編程工具不夠齊全等問(wèn)題；存儲(chǔ)模型方面存在存儲(chǔ)效率不夠高、數(shù)據(jù)組織與分布的異構(gòu)性、尋址與訪問(wèn)方法復(fù)雜且不夠有效等問(wèn)題；在信息模型方面主要有信息表示的標(biāo)準(zhǔn)性和一致性、模式轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和有效性、信息抽取的歧義性和多義性等。（2）資源管理及調(diào)度的高效性問(wèn)題；服務(wù)的部署、定位及使用問(wèn)題；安全性方面包括信賴關(guān)系、安全保護(hù)、用戶資料保密等問(wèn)題。（3）普適計(jì)算方面目前還遠(yuǎn)未達(dá)到它的應(yīng)用程度。普適環(huán)境主要包括網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備和服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括Internet、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)和各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等；普適計(jì)算設(shè)備更是多種多樣，包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、汽車、家電等能夠通過(guò)任意網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)的設(shè)備；服務(wù)內(nèi)容包括計(jì)算、管理、控制、資源瀏覽等。（4）標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題主要包括互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)、互操作標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范及新舊標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡問(wèn)題。（5）網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境方面包含經(jīng)濟(jì)模型、盈利機(jī)制、利益分配機(jī)制、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制等。

5 高度信息化催生智能化社會(huì)的誕生

綜觀以上敘述不難看出，網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代實(shí)際上是信息化社會(huì)的高級(jí)發(fā)展階段，有些應(yīng)用甚至已經(jīng)是非常智能化的，隨著社會(huì)的高度信息化，人類必然會(huì)逐漸邁向智能化時(shí)代，從而離智能化社會(huì)也就不遠(yuǎn)了。

[1]何寶宏，于群.40年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展歷程.《中興通訊技術(shù)》，2010年Z1期.