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中科院院士李未:云計算為物聯網提供解決方案

作者:木森
來源:CNET中國
日期:2012-05-25 09:06:38
摘要:在第四屆中國云計算大會上,中國科學院院士李未分享了對云計算和物聯網的看法,他表示:“云計算為物聯網提供解決方案?!?/div>

  在第四屆中國云計算大會上,中國科學院院士李未分享了對云計算和物聯網的看法,他表示:“云計算為物聯網提供解決方案?!?/P>

  “我認為云計算實質在哪里?實質對用戶屏蔽有關計算、存儲、通信和控制的底層操作細節,目的為用戶提供簡單易用,安全可靠的服務。用戶變得很方便,為什么用戶變得方便了?因為對用戶所有的實現過程,前部對用戶屏蔽,想要什么取什么,這是云計算的一個基本思想。比如說我們大家都了解的事,云計算提出一個以服務為綱的體系結構,第一個就是軟件即服務,終端用戶無需關心使用哪些特定應用軟件和資源直接得到所需服務。平臺即服務就是應用軟件無需關心操作系統以及中間件的底層模塊具體操作和運行,直接獲得所需要的功能。什么是基礎設施及服務,平臺無需關心硬件設備的細節,直接得到所要求的計算和處理資源,這是最著名的三個S?!?/P>

  “云計算為各種物聯網實現,特別是軟件系統實現提供解決方案,作用是一種解決方案,理念是服務用戶,技術是怎么樣實現最核心的東西要屏蔽那些下層的東西?!?/P>

  以下是李未演講實錄:

  李未:大家下午好!我今天要談的題目叫做云計算和群體軟件工程。最近幾年大家關心云計算物聯網,我想和大家一起討論。

  什么是物聯網,1999年MIT教授在使用電子標簽時候首先提出了,物聯網是一個什么東西大家都知道,是面向特定領域和行業的,擁有超量數據的復雜信息應用系統。物聯網在各個方面,比如在智能交通,智能電網,現代物流,醫療健康等等方面,這些都是今后要使用物聯網技術完成。物聯網實際上是未來信息社會的一個基礎設施,我們現在目標搞工業信息化,工業信息化標志性成果,在戰略行業里都實現物聯網。也是我們戰略新興產業建設的切入點。突破關鍵技術,擁有自主知識產權今后信息領域主要任務。

  物聯網怎么樣實現?云計算提出一個實現方法,云計算是一種基于互聯網的大眾參與的計算模式,計算資源包括計算能力存儲能力,交互能力等等,是動態可伸縮,被虛擬化以服務方式提供。這是李院士的定義,什么是云計算。

  我認為云計算實質在哪里?實質對用戶屏蔽有關計算、存儲、通信和控制的底層操作細節,目的為用戶提供簡單易用,安全可靠的服務。用戶變得很方便,為什么用戶變得方便了?因為對用戶所有的實現過程,前部對用戶屏蔽,想要什么取什么,這是云計算的一個基本思想。比如說我們大家都了解的事,云計算提出一個以服務為綱的體系結構,第一個就是軟件即服務,終端用戶無需關心使用哪些特定應用軟件和資源直接得到所需服務。平臺即服務就是應用軟件無需關心操作系統以及中間件的底層模塊具體操作和運行,直接獲得所需要的功能。什么是基礎設施及服務,平臺無需關心硬件設備的細節,直接得到所要求的計算和處理資源,這是最著名的三個S。

  云計算為各種物聯網、特別是軟件系統的實現提供解決方案,作用是一種解決方案,理念是服務用戶,技術是怎么樣實現最核心的東西要屏蔽那些下層的東西。

  下面重點談一下所謂群體軟件工程。云計算使用戶變得很簡單,需要什么直接獲取就行,但是獲取整個過程是十分復雜的。這部分怎么樣才能夠完成,這是咱們在軟件界所有人要付出巨大勞動滿足這些用戶使用者的需求,但是特別是對于基于云計算的社會服務系統,比如剛才講各種互聯網,還有面向行業超量信息,我認為他們和過去我們做的這些軟件有一些不同,不同的主要三方面,具有超變散的特點。

  首先是“超”,所有的物聯網由云計算方法實現的物聯網成千上萬,上億人使用,所以都是超大規模的系統,比如大量感知受控設備,同時在網上進行海量信息和通信進程大約10的12次方,兆級的每秒這么多進程來進行。第三是超量非結構化動態數據。

  這些系統不論智能電網,智能交通這些東西都在不斷的不間斷持續演化和部署,不能換版本不可以,信息不斷增加,有什么改進都是硬性中進行改進。這是和過去相比,一個版本可以用很長時間,這個不同,叫做變。

  第三是“散”,即使物聯網涉及各種各樣的部門、領域,多產業和多地域。比如美國的CYBER系統,覆蓋很多學科領域,服務于數十萬科研和教育人員高度分布的環境。這種要求和這種量對軟件工程,對系統的,過去傳統的軟件工程提出一個挑戰。大家想想傳統軟件工程到現在為止有什么特點?我認為至少三點,第一是精英化,各種著名軟件公司在里面工作的人都畢業于優秀大學,至少碩士畢業優等生,我說的精英不是天才,是經過系統有效訓練的人,高等教育的人。

  第二是計劃性,要做一個軟件預先規劃需求,需求可以提的很清楚,把需求不斷展開,做到細節,整個開發過程封閉,有的時候我們增加一些測試,總體上的開發不開放。這是傳統軟件。傳統軟件工程面對超量信息系統遇到麻煩。世界最好軟件公司是Windows,WindowsVista功能模塊6千萬個,代碼是6千萬行,多少人開發?用9千熟練的專業人士,微軟骨干耗時5年完成的Vista,這個量應該說在傳統軟件工程框架之下,這是杰作。

  咱們現在討論的,各位專家今天上午或者以前會議上討論的云計算社會服務系統規模遠超過Windows9千萬行代碼量。我舉例子,比如說Facebook,每個月60億張照片上傳,如果把每張照片和個人信息情況關聯起來,我們提出四面體全信息標注和處理方法,經過三年實驗,把一張照片,這張照片用快門,技術角度,還有文字描述,和這張照片誰的信息,誰照的,什么時候,四方面信息都標注連接起來,一張照片需要12分鐘。如果按照一萬人開發做這個事的話,需要41年才完成,但是咱用了嗎?沒有。FACEBOOK如何解決這個問題,采用群體模式,FACEBOOK8.5億用戶,這些用戶至少一半對照片標注,8.5億人每人負責自己照片或者朋友照片一個半小時可以完成,這是面對超量信息新解決辦法,從軟件工程角度是重要的東西。以前是精英化團體,一萬人精英開發一個Windows或者VISTA這樣的系統,現在在處理大量的超量10的18次方信息,8億人同時上就可以解決超量問題。

  第二個例子,天天得益的APPStort和安卓Market,這些應用程序多少人參加?APPStort70萬人,Windows是1萬人,現在70萬人,4年內完成60萬應用,這是過去從來沒有過的現象。過去為什么軟件貴?現在都是精英經過專門研究,現在達到至少應用軟件行業,應用程序達到極大非常。這個例子說明什么,群體開發模式解決,也是一個用群體開發模式解決超大規模建設人力不足問題另外一個很有說服力的例子。但是目前APPStore技術是群體開發初級階段。

  第三個例子TOPcoder,25萬名開發人員加入到其開發社區。美國在線委托Topcoder開發通信后端系統。把系統分52部分,按照傳統軟件工程要一年完成,他們用這個群體參加方式,有效組織后,5個月就完成,而且質量很高。最終產品完全達到客戶要求,并且程序中每一千行代碼只有0.98漏洞,低于業內的要求。

  物聯網和在云計算的思想指導下實現的軟件系統是超量信息系統,咱們能不能借鑒在FACEBOOK,在APPSTORE這些東西,這種軟件開發能不能進入云計算模式下超量復雜系統全面開發使用群體這種方式來開發一個復雜系統。這是我這次想和大家討論的問題。

  群體進入之后大家馬上想到,解決超量問題是不假,但是產生新問題,安全問題,安全問題成了大問題。我認為群體軟件工程是這樣一種新軟件工程,面對超量信息系統采用群體競爭的研發方式產生安全可靠軟件的這樣的一種新的工程,這就是群體軟件工程。

  群體軟件工程核心理論是什么?剛才我們克服的傳統軟件工程幾點。開發過程從封閉走向開放,開發人員從精英走向大眾。另外就是開發組織從工廠走向社區。開發方法從機械工程轉向社會。

  現在看開發軟件系統和我們設計研制一個大型客機一樣,從自頂向下設計,分模塊組裝,專業人士制造,訓練有素。現在開發面向群社會服務這樣的系統,像建設城市一樣,我們所有城市建設在過去基礎上逐漸堆壘起來的,隨便挖天安門主路不可能,整個區消滅重新建設也不可能。所以社會工程更多思想將滲入超量信息研究,特別是云思想指導下超量信息系統構造的東西。

  開發體制怎么樣,兩個都要,有群體性要精英,群體性和大眾化解決軟件超量開發問題,這是群體性競爭機制對軟件資源形成,組合、測試、維護生產有基礎性作用。精英是計劃性和精英化整體規劃和管理,精英化的管理機制對軟件的構架、組織法則有宏觀的決策作用。就是中國特色的兩點,市場是基礎作用,政府起宏觀調控作用。一方面是大眾,另一方面是精英,兩個優勢都可以發揮出來。

  開發原則是什么?應該是使用者是設計者、開發者、維護者,在APP STORE應用層面做到,所有開發這些應用的同時自己是使用者。原則是這樣的。

  基本內容至少包括下面幾方面。一個是因為要群體參加,又要保證安全,所以整個的體系結構必須是多層體系結構。屏蔽原理,群件組合服務原理,用戶身份多重性原理,開發者競爭選擇原理,競爭性測試原理,對抗性安全原理。為什么是多層結構?咱們傳統軟件系統,比如我們以前請Windows,我不是說Windows不好,我天天用,我指過去階段實際就兩層,一層是操作系統本身,另外一層是用戶,用戶拿了操作系統之后,拿Windows之后,按照Windows的各種規定來操作,今天說這個不好想修改,進里面修改某部分不可能的。一共就兩層,兩層之間不開放。APPSTORE為什么把群體整進來,第一步在應用層面把群體積極性調動起來,實際從軟件結構看變成三層,最下面操作系統,第二層是一個開發環境,第三層是用戶,用戶怎么樣?用戶和操作系統中間增加一層,整個開發環境是對用戶開放的,所以用戶是個設計者是指可以設計我的應用軟件,但是可以在開發環境里進行設計。從理論上說三程實際作用是什么?臨層開放隔層屏蔽,臨層用戶直接面對安卓開發環境,但是隔層操作系統不是每個人可以開放。這樣至少應用程序層面動員了千千萬萬應用程序愛好者,調動起群眾積極性,同時操作系統這塊還能夠保證安全。這就是第一個基本思想。

  我們把這個想法再推廣一下,如果我們想把群體軟件群體開發深入整個云計算開發里面,我們就應該把整個超量信息的云計算系統分成很多層次,使每一個層次里面都遵從臨層開放,隔層封閉,這樣安全性問題就解決了,這是多層次。每一層怎么樣,每層三樣東西,第一個函數庫,第二個開發環境,第三方面是數據庫,都對上層臨層開放。對上上層封閉。

  群件怎么樣?每層有基本群件和組合群件,組合群件是為了云計算里組合服務,如果我們仔細想想安卓之后發現,組合服務其實就是一些基本程序,怎么組合這個層次里服務?首先基本的服務是從下一層提供的,比如函數庫?;窘M合通過順序語句組合,通過循環語句組合,通過發行接收并行語句通信。最核心是這些東西,不詳細講。每一個層次都是這樣的,只是不同的層次里基本群件由下一層提供的。

  每一個層次既然都是這樣,所以是多態層次。什么是多態?比如說我們在運用函數的時候,整形除和實數除法類似,但是態不同,一個實數一個整數,這是多態。什么叫群件基本達標,每層開發者數量和該層群件數量遵從2、8率,我們才認為達到了群體參與開發的要求。比如說講TOPCODER,實際25萬人,實際開發者只有4萬8千人,占注冊用戶19.6%,來自204國家。中國選手11541人,我在杭州講的時候,當時浙江大學院長告訴我,他們學院大概有幾十個學生從中國參與TOPCODER開發,很多同學因為這個開發解決自己整個學費、住宿所有問題,說明這個適合咱們。

  另外重要一點,為什么TOPCODER質量比原來專業隊伍還好?原因在哪里?競爭性測試引進來,實戰勝于沙盤。

  總結一下,物聯網是什么?是為工業信息化和國防信息化服務的基礎設施,云計算是什么?云計算是實現物聯網一種軟件解決方案。群體軟件工程是實現云計算服務有效開發方法。謝謝大家!

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