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黄罡新一代IT发展与国产化实践

2019-09-13 20:42:30来源:励志吧0次阅读

2014年5月25日,“第八届中国电子政务高峰论坛暨中国新一代IT产业推进联盟成立大会”在北京大学英杰交流中心隆重举行,来自全国各地领导、专家和各政府部门的CIO共200余人参加了此次盛会。本次论坛由北大信息管理系和北大信息化与信息管理研究中心主办,北大CIO班教务办公室和北达软协办,CIO时代网和锐捷网络承办。

北京大学软件研究所副所长、教授黄罡在下午的论坛上做了题为《新一代IT发展与国产化实践》的主题报告,以下为演讲实录:

北京大学软件研究所副所长、教授 黄罡

大家下午好!非常高兴有机会向大家分享,应该说北京大学软件所几十年来一直在软件的国产化和自主创新上做了很多探索和实践,中间有些成果和经验教训,尤其对于新一代IT我们认为是一个很好的发展机会,所以我们有些想法希望能和大家共享,并且也希望有机会把北大的技术投入到政府信息化里去。

我的报告分两个部分:第一部分,从学术角度回顾一下什么叫新一代IT.早上各位专家谈了很多,但是学术上什么时候出现所谓的新一代IT,它的发展脉络到底是什么,我希望和大家探讨;第二部分,介绍北京大学在软件方面的技术研究,尤其是国产化方面的工作。

IT技术发展分为三个要素,这三个要素几乎所有的科技领域都是这三个要素:能力,比如说追求高能力,CPU、存储要更快更大;另外一个就是成本,我们不仅要花钱买软硬件和服务,而且现在IT的耗电已经是世界排名第六了,光IT本身的耗能也非常大;其次是应用,可能IT和一般的科技领域的不同就是应用上,从来没有哪个科技领域能像IT一样发展应用这么快,包括生物、医学、制药、工业控制都没有像IT技术一样发展那么快。今天上午大家讨论的共鸣,就是政府的IT是用来干什么?包括我们搞研究的人,每年的课都要成倍。IT行当发展快主要是信息技术应用本身发展快。

什么叫IT的新和旧的交替?标志就是互联网计算。此前,IT技术等于是我们大家都很熟悉的摩尔定律来阐述,就是按照既定的规律一年,CPU里面的密度要增一倍,价格不变。这个时候计算能力上去了,你该做什么应用就做应用。摩尔定律之前主导了信息技术的发展,而且它的模式基本上是只要把计算能力提上去了就一定会有用。但是到2000年以后,甚至是2005年以来,我们发现摩尔定律快失效了。我们认为,互联网兴起以后,应用创新,面向应用的技术创新、集成创新成为了主线,出现了一系列的新平台、新模式、新思维,所以出现了新一代IT技术。

技术为主的驱动力为什么不行了?因为2000年学术界进行了大反思,发现IT技术搞了几十年了,它的所有基础理论、模型,我们熟悉的C语言等等全都没有任何新的变化,IT发展太快,所以当时的认识是,如果再以这样的速度发展下去,整个一套IT技术理论,2020年一定是没法儿再发展,包括熟知的摩尔定律,成本太高。还有ipv4到ipv6的变迁,其实还包括很多,当时提出来以后,我们搞IT的人说,不然就不玩了。当时大家大胆预测,2020-2040年IT的基础理论、基础模型会有一个重大的突破。也就是说,那个时候是从技术角度上会是个新IT,但是你说等20年以后再用你的新技术显然是不行的。另外,技术从2000年基本判断了传统IT整个技术理论和原理体系死刑以后,接下来学术界在努力寻找量子计算、DNA分子计算,但是现在可以看到它们离适用还很远。难道这20年信息技术就不发展了吗?不是。今天早上都说互联网公司去做这个事情,我们想探讨,为什么说互联网发展,为什么是以互联网计算为标准?鼎鼎大名的2000年左右的。com泡沫,“we put the dot in dot com”,当时的宣传是你公司只要把你所有的钱买成互联网的设备,把你的业务上到网上吸引大家眼球,你就等着坐着收钱。不停忽悠企业去买网络设备然后上网,但实际那个时候的互联网,互联网思维还没有出来,所谓的物流、支付、安全都没有解决问题,那个时候光是把大家忽悠到互联网上,看热闹,实际上挣不了钱,所以导致大家基本上花了大量的钱变成所谓的服务器、路由器、电源设备以后其实挣不到钱,所以一大批公司都倒闭了。这是美国金融危机之后美国政府给的一个规律,就是说不要说金融危机是华尔街引起的,比如石油危机、互联网泡沫、金融危机,所以他就说这个事情跟美国、华尔街没有关系,美国经济就是这样,反正是每10-15年就要经历一次所谓的危机。但我们可以看到互联网泡沫对当时美国GDP包括全球有一个很大的挑战。之后出了一个非常重要的因素,就是DOES IT MATTER,IT还重要吗,还有意思吗?他的观点是说,你们这些搞IT的把大家都忽悠投钱以后其实没有产生任何价值,他认为信息技术变成了商品,什么意思呢?商品在开放市场上可以用开放的价格购买到,所以这个时候任何一个公司买IT设备不是核心竞争力,他认为传统IT不对,因为不是专有技术、不是创新技术。2003年他出了这本书以后在业界引起了轩然大波,也有很多相应的论战。2009年他又写了一本书,他说2003年的书没有讲错,当然那是旧一代IT,新一代IT应该像云计算一样,这个书的附标题是“从爱迪生到Google”,他认为大家把精力花在新一代信息技术上而不应该再纠结于传统的CPU、内存等等。现在这个观点也得到了共识。

[page] 2003年以后,大家对互联网、IT技术产生了怀疑。所谓的新一代IT技术出现是什么呢?就是互联网本身实际上上了那么多互联网设备以后,其实放在家里也是闲的,所以很多公司和个人开始创新。我们看看创新是什么?这也是我希望从学术角度给出新一代IT的时间点。首先是Web2.0,2006年干了什么事呢?Web1.0只能从互联网上看到新闻,你不能往上写。Web2.0把www架构简单的在浏览器和功能层的传输以前是单向现在变成双向,相应的在上面加一些协议,这个协议叫REST,变成了互联网标准,Web从“只读”就变成了“可读写”;第二是云计算,2006年6月份亚马逊发布了EC2和S3,亚马逊的一个特点是,当时80%的销售量来自圣诞的两个礼拜,其他的时间只有20%.当时也是搞了很多钱买了很多设备,最后发现只支撑的两个礼拜,后来他们利用虚拟机技术,干脆把虚拟机切割成很多份,把它租出去在空闲的时候,所以从。com泡沫里头创造了新的商业模式,把服务资源租出去。亚马逊推出时叫做Web服务,在2006年Web1.0变成了2.0,同时在2006年出现了云计算,到2007年1月份,乔布斯在苹果大会上发布了iPhone,6月份正式推出。乔布斯当然还做了很多事情。从这些可以看到,基本上整个IT变迁应该说是由于互联网泡沫产生,有很多公司和个人在它上面做一些创新,集中在2006年产生了爆发。从学术界看,这个时候有一个很明显的变化是,旧一代IT看摩尔定律,而新一代IT看什么呢?显然不能看摩尔定律。看什么呢?2010年时摩根斯坦利的研究人员说应该看贝尔定律,摩尔强调计算能力越来越强,但它是说每10年计算机要换一代,这个换代的驱动力是变得更便宜,而且有一种新的用法。当时他只是预测,摩根斯坦利就对其进行了总结,大家可以看到基本上每10-15年,从大型机到服务器、PC、互联网终端、移动互联网终端一直到今天的可穿戴设备,基本是符合这个规律。所以从贝尔定律看新一代IT就变得很简单了。

首先是所谓的云计算,是以软硬件资源管理和服务化为核心的计算集中化,把它集中起来提供更强的能力,因为这是人的天性的追究,但是另外一个部分我们也发现,所谓的分分合合到了新一代IT是分合兼有,因为我们的计算要以人为本,所以以智能终端为代表的体现的是计算的泛在化。最后我们发现信息无处不在,这个时候信息就是数据,数据加上语意解释就是信息,大数据就自然而然产生,现在我们有那么多终端,上面产生的数据量自然是非常大,从贝尔定律就看到新一代IT是这么发展的。这是我自己总结的,我更多是从学术和技术角度给予总结。首先我们一定不可否认的是今天看到的云计算、移动互联网、物联网全都是上世纪80年代90年代已经有很多学者在做研究了,在加上我们此前的判断在2020年以后才可能出现IT技术在原理上的创新,所以今天新一代IT在技术上没有原理性或者根本性的创新,所以说理论、模型、结构和技术全都是经典的,包括操作系统。但是它在互联网上形成了新的平台,这个新平台是什么?以互联网为核心,有移动互联网、物联网,还有我们国家特色的三网融合,在这个上面产生了新的模式,像移动计算、云计算、嵌入式计算。当然还有一个很重要的是新思维,我个人认为新思维是新一代IT非常重要的一环,它让我们看到原来要用计算思维、互联网思维、大数据思维去看IT技术的应用,不是看技术,新一代IT我认为我们以前搞IT的那些理论、技术继续能用,但是一定要从应用的角度、从新思维角度看这个东西。所以现在的IT是螺旋式上升的发展。

远景是什么?这是我们在给科技部做规划时提出的远景,实际上现在已经看到了,这个是我们5年前在科技部做的规划提的,我们可以发现除了互联网把所有计算机连起来以后,还可以看到通过移动互联网、手机、人形成社会网络,而且越来越强;另外一方面,物理世界各种物体被嵌入信息技术以后形成了物联网,所以最终实际上就是信息世界、人类社会、物理系统形成所谓的人机物融合。这是我们当时在五年前提出的。现在基本上在国内一提,都是采用同样的观点来讲这个事情。

介绍了新一代IT发展之后,介绍一下我国新一代软件技术与国产化。IT领域到今天,软件在改变世界,软件始终都是IT技术的核心,到新一代IT以后它会更重要。这是我们在2000年的时候,北大的梅宏院士和南大的吕健院士当时观察到。com泡沫,产业界觉得世界末日到了,但是我们学术界一看,觉得很好,为什么?居然一下子带宽变得那么多,计算机那么多都连在一起,就是说想做的事就不一样了。当时也是学术界在猜想,互联网可能会慢慢演变为一台超巨型的全球泛在计算机,那么它上面存储等资源都在上面,显然这样一台计算机上面的软件一定是不一样的。那么在这上面软件会是什么样呢?我们归纳了一些特性,包括2000年提了一些观点,这是2000年时候的图,到今天来看还是这么回事儿。基于这个设想再看当时,包括今天软件理论,发现基本上全都不再适用,一个软件包括软件运行、软件开发、软件质量,我们发现都有各种各样的问题,具体的问题我们就不再剖析了。2000年我们提出一个设想,以前软件技术最开始的机器语言到面向服务,我们认为当互联网变成一台计算机时,上面的软件以及所需要的技术体系一定不一样,是什么呢?我们也不知道,但是它是互联网上的,所以我们取了名字叫Internet ware,网络化构建化软件,整个这个是2000年提出。当时背后还隐藏着一个思想,现在回想起来也挺幸运的,当时希望我们软件研究能不能不要再跟着老外走了。实际上我们看科学规律的话,实际上是一样,但是我们中国人能不能有中国人的思想,除了技术推断以外还需要国产化是在技术源头上,在思想上能不能坚持自己的国产化。经过十几年下来,整个国家几乎所有软件的投资基本围绕着网络的。而且世界上对我们这套理念至少已经开始慢慢认同。我们现在中国人可以提出一套互联网软件的新体系,所以思想上最开始的目标应该是达成了。

说了这么多最终还是要见真章。北大软件工程最早是杨芙清院士创建、由梅宏院士发扬光大的。我们在早期时,杨老师设计了操作系统,包括第一台百万次集成电路计算机、第一个大型计算机多道运行操作系统。上世纪80年代以前我们国家的操作系统和计算机都是自己做的,而且都能非常好的用起来。80年代以后,国家在操作系统层面从90年代就没有任何支持,所以也没有做。到2000年时发现不做不行,尤其是网络化操作系统,所以又重新进入操作系统领域,以中间件为突破口去做。至于软件工程我们一直都在做这个,我们每做一个东西一定是强调一定要在产业里用。

[page] 最后分享一下我们在做什么,我们提的网构概念之后,我所在的研究室主要是做网络操作性。所谓新一代IT基本可以简单概括:移动互联网、互联网、物联网,三个网分别找出移动计算、云计算、嵌入式计算,这些都是在上世纪80年代、90年代就开始做了,包括云计算就是典型分布式计算的东西,在这上面就长出大数据,去支撑新一代信息产业,包括现代服务业、现代制造业。怎么做呢?当我们真正要和产业说话的时候我们不得不用这个云。毕竟我们只是一群学者,能够想出技术上的新名词,但在产业上的新名词我们不得不跟着美国人走,所以我们把我们的技术用“云计算”的概念进行包装。我们做的云是跟一般的不太一样,我们用操作系统概念做的。而且操作系统的概念,今天讲的软件定义很火,所谓的就是把硬件所有管理功能软件化,供上面的应用和用户能够按需管理,这就是操作系统一出来就是这么干的。今天我们用操作系统,不管你是编程还是用软件根本看不到下面的硬件,而且硬件的很多东西你都可以进行管理,按需管理,所以我们认为操作系统是软件定义的集大成者,由此我们形成了一套对于云计算操作系统的认识。首先一定会有一个核心的管理内核,其他的像管理接口我们认为只是一些驱动程序,有了它就可以通过管理内核集成起来,上面提供各个高级管理和编程。目前我们所有技术都会找公司去孵化,现在我们已经推出正式版本。上面有一些特色,首先是软件定义一切。大家发现,软件定义好像刚刚开始火,实际上我们早就做了。我们可以统一管理powerVM和Vmware、HyperV、KVM和Xen等异构虚机。同时虚拟机我们自己没做,因为没有必要自己做,但是我们做了很强的定制和优化,比如秒级就可以创造X86的虚机,而且因为现在云计算的虚机只会装一个应用,所以我们会针对这个应用先做一些预先的监测和分析,我们会把Linux操作系统的内核自动的再现重编译,这样我们可以达到这个应用上运行的Linux内核是专门为他生成的,所以性能可以普遍提高。我们做了很多测试,性能提高3%-22%,而且这是一套通用技术。还有今天讲的所谓的IT运维人员能干什么?我们发现老外创造的云计算是有一定问题的,因为把所有物理资源屏蔽掉,比如一个虚机跑在你的机子上你都看不到,我们认为这是不对的,所以我们提出精细化资源管理,相当于把虚拟资源和物理资源绑定关系开放出来让你可以进行管理,这是软件定义要做的事情,而VMware那套并不是真正的软件即定义。我们还有业务感知的云服务,比如我可以自动发给成千上万之间的虚拟机之间的关系,至于是热备份还是其他都是可以的。

最后我们还有一套相对于燕风做的一套PaaS.PaaS是干什么的呢?实际上相当于现在政府办公系统绝大部分基于Web,那么显然它是for pc的,在手机上没法儿看。现在我们做了什么东西呢?相当于我们有一套自动转换技术,对原网站进行修改,所有信息发布的网站包括办公系统,我都能自动化的给你变成手机应用,Android的App和iOS的App,全面支持HTML5、CSS3、Javascript和AJAX.世界上现在除了我们没有人可以做到对于Javascript和AJAX动态内容的自动移动化,这个我们是可以有把握的。除了这个转换我们后来还有一套云的技术,所以我们采用移动为先、云感知技术,比如现在这是一台一体机,现在的测试是一天可以支持数千万的PV,大家都知道一天要支持数千万的PV是要花很多精力的,但是因为我们整个用了一个很漂亮的设计,基本上做到了每一部分都可以动态的,可以支撑非常好的流量。

接下来是SaaS.我们学校做应用不可能,所以我们做老本行--软件工程,可以有各种各样的软件开发工具在我们SaaS上都可以,目前已经支持了数十次国内外的软件竞赛和教学。比如说我们还搜集了网上各种各样的可复用的代码库和Web服务进行可信的评级,让你可以复用。还有我们把所有开源软件社区的所有信息都扒下来,现在已经收集了超过6T的数据,在上面可以挖掘出很多有趣的东西。最后我们抛出了一个新观点,叫KaaS.这是中科院陆院士提出来的,他认为软件从硬件分离出来以后接下来应该是知识从软件中分离出来,他提出把知识变成服务,这个实践了有三四年了,目前我们也正在结合医疗、税务等等在做相应的工作。

时间有限,主要是简单的向大家汇报一下,不管现在我们的信息技术面临着多么恶劣的环境,至少北大,包括南京大学、北航、中科院等等,有一帮人在过去十几年一直默默努力面向新一代信息技术在做自主创新和国产化的道路,也非常希望有机会和大家合作。当然合作前提是希望大家不要上来就让我们和IBM、VMware对标,目前这对我们要求太高了。但是现在我们能保证将来可以,因为我们此前做中间件过去10年做中间件已经做到垄断了中低端市场。如果我们能在电子政务方面有些合作的话,希望大家能够支持我们国家新一代IT技术国产化的发展。谢谢大家!

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