國家自然科學獎一等獎以寧缺毋濫著稱，1999年到2013年的15年間，竟有10年空缺。日前揭曉的2014年國家自然科學獎一等獎，則頒給了一種全新的網(wǎng)絡化計算模式——“透明計算”。

那么，“透明計算”究竟憑什么能摘得此項桂冠？它將給信息領域帶來哪些顛覆性改變？

這個年頭，一臺沒有安裝軟件的電腦，能干些什么？

在中南大學“透明計算”實驗室，這樣的一臺電腦，能玩“憤怒的小鳥”等好多游戲；在廣西有色華錫集團高峰礦業(yè)有限公司，能完成一兩萬元才能買到的工業(yè)自動化控制機能干的活；在貴州大山深處的學校，孩子們不僅可以用它打字編輯文檔，還可以通過模擬上網(wǎng)聆聽城市名校的著名特級教師講課。

牛吧，有了“透明計算”模式，小終端也能做大事。難怪英特爾高級副總裁詹睿妮評價說：“‘透明計算’使應用程序跨越操作系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)無縫運行，是把用戶放在計算體驗中心的一種新計算模式。透明計算將引領下一個計算時代?！?/p>

“‘透明計算’，就是用戶拿著裸機隨時隨地享受想要的服務，而不用操心如何得到服務?！敝袊こ淘涸菏?、中南大學校長張堯?qū)W說，秘訣就在于變“單機強大”為“網(wǎng)絡強大”。

1946年，隨著埃歷阿克在美國誕生，世界跨入了電腦時代。一直到現(xiàn)在，臺式機也好、手提機也罷，還有越來越小巧的平板機，全世界的電腦不管怎么變化，都跳不出“計算機之父”馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的掌心——那就是，任何一臺電腦都必須有存儲器、控制器、運算器，否則就干不了活。

在電腦不聯(lián)網(wǎng)的單機時代，這樣小而全的結(jié)構(gòu)，保證了每臺電腦的高效運行。但是，由于把軟件和硬件捆綁在一起，人們想讓電腦干活又多又快，就得在電腦里不斷擴大儲存和運算的“倉庫”，好讓各種各樣的軟件“住進來”。特別是軟件的軟件——操作系統(tǒng)，由于掌握了電腦運行的命門，也就常常操控用戶。

這樣下去，盡管每個用戶的電腦越來越高級，管理成本也越來越高，卻依然享受不到所有想要的服務，甚至被大量的無效服務所淹沒。更何況，單機再強也有極限。

隨著互聯(lián)網(wǎng)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，張堯?qū)W向馮·諾依曼締造的經(jīng)典結(jié)構(gòu)發(fā)起了挑戰(zhàn)，向世界倡導“透明計算”，開辟了一個嶄新的研究領域和發(fā)展方向。

中國原創(chuàng)的“透明計算”，就是要送你一個貼心的網(wǎng)絡管家。

這個網(wǎng)絡管家能幫你省錢，幫你殺毒打“補丁”，幫你調(diào)度程序和數(shù)據(jù)。你想要什么服務，只需在任何一臺近乎裸機的上網(wǎng)設備中輸入一個他能聽懂的暗號，就能唾手可得。你不需要服務了，告訴管家一聲，程序和數(shù)據(jù)就立馬從上網(wǎng)設備中消失，回到“透明計算”服務器。換句話說，是你輕松搞定電腦，而不是被電腦擺弄。

如今，在中南大學“透明計算”實驗室里，還有一些好玩的事。

打開一臺電腦，建立一個新文檔，保存到遠端的“透明計算”服務器后關(guān)機。然后，打開實驗室另外一臺電腦，輸入唯一的個人賬號登錄到“透明計算”服務器，輕而易舉就找到了之前的信息文檔，繼續(xù)操作。

揣著一個裝有“透明計算”軟件的U盤，插入任何一臺電腦，連接到自己的“透明計算”服務器上，下載自己的操作系統(tǒng)，就能將任何一臺計算機變成自己的那臺電腦。

比如，電視機里播放的連續(xù)劇很吸引人，可這時必須出門。打開手機輸入唯一的個人賬號登錄到“透明計算”服務器，就能在路上接著往下看了。到了房間，打開電腦登錄到“透明計算”服務器，又能接著往下看。

“還有就是我們的數(shù)字家電，現(xiàn)在的DVD、數(shù)字電視機、卡拉OK等都是分開的，線多得分不清是哪個的。運用‘透明計算’，將來可以只用一個設備就能提供多種服務，比如說電視機可以做計算，可以做點播，可以做卡拉OK等。在今后的智能化居家生活中，我們還能夠依靠一個遙控器實現(xiàn)對家里所有電器的跨平臺管理。在可穿戴設備上，‘透明計算’也能做好多事情。比如，老板戴上一只裝有CPU的手表，就能和員工的電腦接上頭，想找哪位員工就讓他的電腦發(fā)出振動?！睆垐?qū)W院士解釋。

預計到2015年4月，中南大學“透明計算”實驗室將拿出“透明平板機”和“透明手機”的設計方案。如果產(chǎn)業(yè)化順利，大家不久就能買到便宜、好用又安全的“透明終端”了。

“‘透明計算’會是一個巨大的產(chǎn)業(yè)，有可能成為世界上最好的計算模式?！睆垐?qū)W院士覺得自己很幸運。從1991年起，他先后任職于清華大學、教育部、中南大學等單位，透明計算的研究歷經(jīng)了20多年。對于這次獲獎，他說，自己運氣很好。

張堯?qū)W團隊率先提出的“透明計算”，被國外同行稱為是一種“先于云計算、包含云計算”的網(wǎng)絡計算模式。

從計算機誕生起，“馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)”就“一統(tǒng)天下”。由此帶來的問題，例如網(wǎng)絡安全性低，存在病毒、后門、監(jiān)控；操作系統(tǒng)、芯片、中間件構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈也受制于人；用戶很難在同一電腦終端上實現(xiàn)跨平臺操作。

手機不斷更新?lián)Q代，個人電腦、平板電腦同樣推陳出新，一個軟件被破壞了，安裝起來麻煩。計算機都是廠商安排好的，買手機、PC機，軟件也都是廠商搭配好的。這些費錢又費事。

張堯?qū)W說，“透明計算”針對的就是上述問題。他們希望通過這種方法，使用戶有權(quán)利選擇不同的軟件和服務。

“透明計算”打破了這樣的束縛，在一個特有的超級操作系統(tǒng)（METAOS）中，“我們的想法是，前端放的只是一個虛擬的、看得見的圖標，軟件或數(shù)據(jù)跟你的機器分開了，放到網(wǎng)上去了?！睆垐?qū)W說，從這個意義上來講，“透明計算”跟云計算有一定的相似。

張堯?qū)W說，“透明計算”是一種支持服務共享的網(wǎng)絡計算模式，它實現(xiàn)了運算和存儲的分離。

“透明計算”包含兩大部分。一是面向用戶、面向服務的，只做提供服務的運算；二是支援或者操作系統(tǒng)，這部分放在服務器上，用戶可通過網(wǎng)絡獲取。

這就意味著，通過“透明計算”，我們現(xiàn)在用的手機和電腦里的那些軟件和操作系統(tǒng)，都能放到網(wǎng)上去，計算機將變得“又輕又瘦”。

“此時，服務器不僅存儲資源，還存儲操作系統(tǒng)?！睆垐?qū)W說，用戶拿在手上的終端就相當于裸機，只做需要的服務運算，相比現(xiàn)在的手機或者電腦，這個“裸機”要小很多，也要簡單很多。

張堯?qū)W說，把資源和操作系統(tǒng)放到網(wǎng)上后，用戶怎么獲得，就需要用戶自己去選擇。到底是選喜歡的系統(tǒng)，或者是國產(chǎn)系統(tǒng)，都是用戶自己的事情。

在“透明計算”的世界里，用戶使用計算機就像使用iPad一樣，通過網(wǎng)絡獲取想要的服務，在享受完服務之后，就可以再把它扔掉，再獲取新的服務。

相關(guān)人士在中南大學與英特爾建立的透明計算聯(lián)合實驗室體驗到兩個場景。

第一個場景叫流式健康測量。

張堯?qū)W介紹，中南大學所屬的湘雅醫(yī)院，通過采集門診、住院、手術(shù)的數(shù)據(jù)，將其電子化，數(shù)據(jù)系統(tǒng)不僅包含了患者的基本信息，還有他們身體健康方面的一系列數(shù)據(jù)。

有了這些基本信息之后，如果患者身體有一些小毛病，可以通過手機終端連接大數(shù)據(jù)提示自己診斷。有了這些實時的數(shù)據(jù)，再加上湘雅臨床大數(shù)據(jù)系統(tǒng)里保存的患者病歷資料，患者在家里也能獲得醫(yī)生的服務。

比如，我的私人醫(yī)生在湘雅醫(yī)院，想了解我的血壓、血氧。我在家里可以這樣做：在自己手機上安裝METAOS-通過網(wǎng)絡從服務器上加載血壓等的測量軟件到手機-測量-數(shù)據(jù)上傳到服務器-推送到醫(yī)生手機。

湘雅醫(yī)院目前已實現(xiàn)移動終端健康信息的采集和傳輸，手機領取體檢報告，智能慢性病隨訪和監(jiān)測管理等。中南大學啟動建設的湘雅臨床大數(shù)據(jù)系統(tǒng)就是“透明計算”的一項應用。

第二個場景是跨越操作系統(tǒng)、不同智能終端的運行。

比如，我是一名工程師。我的單位電腦、手機和家庭電腦，操作系統(tǒng)不同，但都安裝了METAOS。我可以在不同地點用這三個終端工作，無需拷到盤里或存到郵箱。

“透明計算”的秘訣有三：METAOS拓展了傳統(tǒng)的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，可以像司令員一樣兼容、調(diào)動、管理不同的操作系統(tǒng)；計算與存儲分離，數(shù)據(jù)存儲在服務器上，計算在移動終端上；軟件和硬件分離。當然，這需要良好的網(wǎng)絡環(huán)境。

“因為這兩個部分分離了，移動終端可以非常輕小便攜。應用軟件像水一樣，用時加載，不用時‘流走’。最重要的是安全，METAOS會有一個你的專署密碼，別人獲取不了你的任何信息?！睆垐?qū)W說。

“中國原創(chuàng)的技術(shù)非常少，但‘透明計算’就是原創(chuàng)的，并且跨越其他操作系統(tǒng)，具有顛覆性，已具備了大規(guī)模推廣的可能性。”英特爾亞太研發(fā)有限公司平臺軟件架構(gòu)部總監(jiān)盧炬評價說。目前，騰訊已成功將該成果應用于手機定位和微信。（來源：《瀟湘晨報》 責任編輯/余風）

“天河一號”高效能計算機系統(tǒng)獲國家科技進步獎特等獎

“天河一號”的研制成功，實現(xiàn)了我國自主研制超級計算機能力從百萬億次到千萬億次的跨越，使我國成為繼美國之后，世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。

“天河一號”在國際上首創(chuàng)了“CPU+GPU”相結(jié)合的異構(gòu)融合計算體系結(jié)構(gòu)，部分采用了自主研制的“飛騰-1000”芯片，在體系結(jié)構(gòu)、互連通信、并行操作系統(tǒng)和高性能微處理器等多個領域?qū)崿F(xiàn)了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，具有高性能、高能效、高安全和易使用等顯著特點。

“天河一號”研制成功后，迅速在國家超級計算天津中心、長沙中心和廣州中心投入運行，天津超算中心與有關(guān)部門合作，在“天河一號”上構(gòu)建的霧霾預警業(yè)務系統(tǒng)，已形成了72小時霧霾預警預報能力。

如今，“天河一號”的“融合式創(chuàng)新樣本”已成功復制，“天河二號”目前已先后為國內(nèi)外220多家用戶提供了高性能計算和云計算服務，為近百個國家重大科技項目、國際合作項目提供了高性能計算支持。（來源：本刊資料室）