透明计算

时间：2024-04-24 15:11:57 学人智库我要投稿

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透明计算

　　1月9日，由于在“网络计算的模式及基础理论研究”领域获得重大成果，中国工程院院士、中南大学校长张尧学领衔的团队获得国家自然科学一等奖。

　　这项成果有一个闪亮的名字，叫“透明计算”，是一个与“云计算”有一定相似性的成果。

　　1991年起，张尧学先后任职清华大学、教育部、中南大学等单位，这项成果的研究历经20多年。对于这次获奖，他说，自己运气很好。

　　何谓透明计算

　　与“云计算”有一定的相似

　　张尧学团队率先提出的“透明计算”，被国外同行称为“先于云计算、包含云计算”的网络计算模式。

　　从计算机诞生起，“冯·诺伊曼结构”就“一统天下”。由此带来的问题，例如网络安全性低，存在病毒、后门、监控;操作系统、芯片、中间件构成的产业链也受制于人;用户很难在同一电脑终端上实现跨平台操作。

　　手机不断更新换代，个人电脑、平板电脑同样推陈出新，一个软件被破坏了，安装起来麻烦。计算机都是厂商安排好的，买手机、PC机，软件也都是厂商搭配好的。这些费钱又费事。

　　张尧学说，“透明计算”针对的就是上述问题。他们希望通过这种方法，使用户有权利选择不同的软件和服务。

　　透明计算打破了这样的束缚，在一个特有的超级操作系统(METAOS)，“我们的想法是，前端放的只是一个虚拟的、看得见的图标，软件或数据跟你的机器分开了，放到网上去了。”张尧学说，从这个意义上来讲，“透明计算”跟云计算有一定的相似。

　　操作系统也能存在服务器上

　　张尧学说，透明计算是一种支持服务共享的网络计算模式，它实现了运算和存储的分离。

　　它包含两大部分。一是面向用户、面向服务的，只做提供服务的运算;二是支援或者操作系统，这部分放在服务器上，用户可通过网络获取。

　　这就意味着，通过透明计算，我们现在用的手机和电脑里的那些软件和操作系统都放到网上去，计算机变得“又轻又瘦”。

　　“此时服务器不仅存储资源，还存储操作系统。”张尧学说，用户拿在手上的终端就相当于裸机，只做需要的服务运算，相比现在的手机或者电脑，这个“裸机”要小很多，也要简单很多。

　　张尧学说，把资源和操作系统放到网上后，用户怎么获得，就需要用户自己去选择。到底是选喜欢的系统，或者是国产系统，都是用户自己的事情。

　　在透明计算的世界里，用户使用计算机就像使用iPad一样，通过网络获取想要的服务，在享受完服务之后，就可以再把它扔掉，再获取新的服务。

　　成果有啥用处

　　手机测量病情，医生远程看病

　　记者在中南大学与英特尔建立的透明计算联合实验室体验到两个场景。

　　第一个场景叫流式健康测量。

　　张尧学介绍，中南大学所属的湘雅医院，通过采集门诊、住院、手术的数据，将其电子化，数据系统不仅包含了患者的基本信息，还有他们身体健康方面的一系列数据。

　　有了这些基本信息之后，如果患者身体有一些小毛病，可以通过手机终端连接大数据提示自己诊断。有了这些实时的数据，再加上湘雅临床大数据系统里保存的患者病历资料，患者在家里也能获得医生的服务。

　　比如，我的私人医生在湘雅医院，想了解我的血压、血氧。我在家里可以这样做：在自己手机上安装METAOS-通过网络从服务器上加载血压等的测量软件到手机-测量-数据上传服务器-推送到医生手机。

　　湘雅医院目前已实现移动终端健康信息的采集和传输，手机领取体检报告，智能慢性病随访和监测管理等。中南大学启动建设的湘雅临床大数据系统就是透明计算的一项应用。

　　终端可随意切换不同的操作系统

　　第二个场景是跨越操作系统、不同智能终端的运行。

　　比如，我是一名工程师。我单位电脑、手机和家庭电脑，操作系统不同，但都安装了METAOS。我可以在不同地点用这三个终端工作。无需拷到盘里或存到邮箱。

　　透明计算秘诀有三：METAOS拓展了传统的冯·诺伊曼结构，可以像司令员一样兼容、调动、管理不同的操作系统;计算与存储分离，数据存储在服务器上，计算在移动终端上;软件和硬件分离。当然，这需要良好的网络环境。

　　“因为这两个分离了，移动终端可以非常轻小便携。应用软件像水一样，用时加载，不用时流走。最重要的是安全，METAOS会有一个你的专署密码，别人获取不了你的任何信息。”张尧学说。

　　“中国原创的技术非常少，但是透明计算就是原创的，并且跨越其他操作系统，具有颠覆性，已经具备了大规模推广的可能性。”英特尔亚太研发有限公司平台软件架构部总监卢炬说。

　　腾讯已成功将该成果应用于手机定位和微信。

　　其他奖项

　　国家科技进步奖特等奖

　　天河一号高效能计算机系统

　　可72小时对雾霾预警预报天河一号研制成功，实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。

　　天河一号在国际上首创“CPU+GPU”相结合的异构融合计算体系结构，部分采用了自主研制的“飞腾-1000”芯片，在体系结构、互连通信、并行操作系统和高性能微处理器等多个领域实现了一系列关键技术突破，具有高性能、高能效、高安全和易使用等显著特点。

　　天河一号研制成功后，迅速在国家超级计算天津中心、长沙中心和广州中心投入运行，天津超算中心与有关部门合作，在天河一号上构建的雾霾预警业务系统，已形成了72小时雾霾预警预报能力。

　　如今，天河一号的“融合式创新样本”已成功复制，天河二号目前已先后为国内外220多家用户提供了高性能计算和云计算服务，为近百个国家重大科技项目、国际合作项目提供了高性能计算支持。

　　国家科技进步奖二等奖：“有色冶炼含砷固废治理与清洁利用技术”

　　可安全处置砷污染

　　这个项目开发出了冶炼有害元素(砷)污染动态评价系统，创新开发了有价含砷固废中砷与相似元素锑、铋分离技术，研究开发了满足各种需求的固砷新技术，发明了脱砷后物料梯级深度回收锑、铋等多金属新工艺，实现了锑、铋的回收率由原有工艺的50%左右提高到95%以上。该技术工艺居国际领先水平。

　　目前，项目成果已经在铜陵有色金属集团、郴州市金贵银业、锡矿山闪星锑业等我国10多家铜、铅、锑冶炼龙头企业大规模推广应用。近三年累计清洁利用与安全处置含砷固废约16万吨，其中固砷约1.2万吨，回收有价金属新增产值约40.51亿元，利税2.39亿元，社会经济效益重大。

　　张尧学故事

　　当了3年校长，只能业余做科研

　　斩获国家自然科学一等奖，张尧学坦言自己是“运气好”。来中南大学任校长已经有3年时间，现在做科研，也只能用“业余时间”做。

　　“很多人认为我科研能力不行。”张尧学早在云计算概念出现之前，他就提出了透明计算，拓展了计算机的体系结构，带来了一场新的计算机革命。

　　张尧学平时虽忙得不可开交，空暇的时间里，他说自己最喜欢看书、看电视。

　　“我喜欢看有兴趣、好玩的书。”张尧学说，他最近在看的书包括《参与感》、《活着之上》等，短短的一个月时间里，他看过的书就有五六本，坐飞机的时候看，睡觉之前也看。

　　给年轻人提供宽松的科研环境

　　来中南大学3年了，谈及自己满意的地方，张尧学的话题始终离不开学生和教职工：

　　给学生提供了好一点的生活环境，尽管没做到尽善尽美，但是比以前好一点了，无论是上网、吃饭、睡觉、学习环境都好了一点。

　　给了青年教师一个相对宽松的空间。给了他们8年时间，进来就能够拿到万元以上的月薪、20万的研究费、10万元安家费。只要是博士毕业，一进中南大学，起码就有13万至14万的年薪。这8年时间他们可以玩、可以出国、可以干自己想干的事情，8年之后如果考核什么都没有，那就“滚蛋”。“我相信，宽松的环境总能长出好的树木。”

　　湖南部分获奖项目

　　奖项：国家科技进步奖特等奖

　　获奖项目：天河一号高效能计算机系统

　　获奖单位：国防科大

　　奖项：国家自然科学奖一等奖

　　获奖项目：网络计算的模式及基础理论研究

　　获奖单位：中南大学张尧学团队

　　奖项：国家自然科学奖二等奖

　　获奖项目：功能核酸分子识别及生物传感方法学研究

　　获奖单位：湖南大学谭蔚泓团队

　　奖项：国家技术发明二等奖

　　获奖项目：高速重载工程机械大流量液压系统核心部件