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 [论文材料]王怀民的一个报告
科学研究
lib 发表于 2005/7/25 23:58:57 |
| 引自：http://www.ccwresearch.com.cn/important_events/2003_c_software_bbs/expert_lectures/wang_hm.asp
国防科技大学计算机学院网络技术与信息安全研究所所长王怀民：
董事长、各位专家大家好，今天我跟大家交流的题目是网络时代软件技术的演进与变革，我想谈两个话题，第一是网络时代的计算环境究竟发生了什么样的本质性变化，有哪些特点，这样一个变化软件技术应该如何应对，是演进还是要产生变革。我们知道我们经历了个人计算机时代的形成发展，以及体会了它的好处，在这个过程当中我们又进了网络的时代，在时代的变化过程当中我们也在思考软件应该如何适应，软件技术过去给我们带来了什么，从做软件技术的角度讲人们有不同角度的分析，在软件界大家有一种讲法，说软件是填补计算机和应用空间的技术，它填补的技术是从两个方面来做的工作。
一个是从运行环境的角度上做，一个是从开发技术的角度上来做的，大家在软件技术领域经常是这样讲。比如产生的操作系统，操作系统能够把我们的处理器资源、内存资源，（英文）资源可以有效的管理和组织起来，同时它也提供一个比较一致的用户使用的调用模式，这是我们今天所熟悉的操作系统所发挥的作用。更进一步人们希望有一个良好的运行支撑环境，比如说我们有了ＯＯ的环境，更进一步说我们有了人机交互，ＧＯＹ以及刚才张院长提出更加自然，按照微软的说法，微软操作系统应该说把面向机器和面向人的运行环境都很好的组合在一起，这是一个方面。
在填补空间技术空间的另一个方面，我们如何给更好的开发技术，比如我们今天用的比较广泛的是面向对象开发技术，软件工程的这样一套技术，甚至是比如说在一些小型系统当中的形式化的自动生成软件的方法，这样一些开发技术有了这两头，一头我们往上垫，一头我们开发方法使得我们能够很好的把领域的问题映射到软件开发平台上来，我们就能够比较自如的开发应用，我们说软件从业人员应该做的事，两个，如何更好的运行环境，如何更好的开发环境。我们在学校经常有这个感觉，计算机学院应用写的不如其它学院的好，比如电子学院的好，大家觉得很悲哀，我们怎么搞的不行了，其实从另一个方面也体会到是一种成就，计算机从业人员的成就，使得更多其他专业的人能够方便使用的计算机，有了更好的开发环境，有了更好的运行环境。
今天我们面临的突出问题是什么呢？我们的计算环境变化，由一个单台的计算机变成计算机的网络，在网络上实施所谓的（英文），我们的应用环境也发生了变化，比如说我们要做网络应用，比如说我们企业要利用网络更加实时化，这是应用的发展和变化，在这样一个条件下我们需要一个什么样的操作系统，比如说我们需要什么样的支撑环境，需要一种什么样的开发方法使得我们在这样新的平台上开发这样一类新的应用呢？这就是我们今天软件技术从业人员从技术的角度应该回答的问题。在这个过程当中应该说过去十年，我们已经有了很多的实践，在实践的过程当中一方面我们加深了对平台特点的认识，对时代变化的认识，同时也产生一些技术，我们一边来回顾，一边看待这里面有没有规律。
我觉得我们对于计算环境首先最直接的感觉，就是异构性非常突出，在网络资源上存在着广泛的异构性，过去我们说计算机上有没有异构性？有，ＩＯ设备很多，有了文件系统把异构性抹平了，在今天的网络环境下异构性更加突出，不仅在硬件上，在操作系统上，在网络上，而且在应用协议上，提示语言上，应用模式上广泛存在异构性，这个问题怎么解决？过去我们说在运行环境当中大家比较关注的，比如说提出了网络操作系统，后来人们更进一步想我们应该有一个分布式操作系统，但是我们都没有看到这些东西，尤其是分布式操作系统在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ广泛接受的东西，我们看到的却是技术发生了微小的演进，基本上不是彻底的变革，操作系统仍然是不变的，仍然是我们今天节点的操作系统，增加了互操作机制和相关的通讯服务，因此有了一个重要的软件概念叫中间件，尤其是支持比较高层的通讯的中间件的产生。操作系统没有变，这是我们讲运行环境下。
在开发基础上应该说主流的ＯＯ的这一套，以及构件化的软件开发方法也基本上被继承下来，只不过在这个环境下更加强调独立于平台的互操作性、可重用性和可移植性，我们看看是不是这样的情景。比如说我们在操作机制上，在交互机制上面，我们知道从八十年代开始，ＧＢ＆Ｐ的协议形成以后人们首先把它加入到操作系统里面，在操作系统里面运行了一个新的进程间交互机制，出现了（英文）ＡＰＩ，今天看它有一个非常实质性的变化。由此以后又进一步的仍然把网络看成通讯的时候，中间件又有了新的发展，比如说有了消息中间件，实际上在过去（英文）的模式下，使得在传输的过程当中我如何有效的逐步转发，如何有效的进行服务质量的保证，这样一套中间件。
我们把网络除了看成是通讯以外，我们觉得今天重要的强势是把网络看成计算平台，在这个过程当中发生了什么呢？首先人们自然的把过去的过程型的模式，把过程调用变成了远程过程调用，演进的形势非常明显，远程过程调用的中间件，随着过程产生了以后，人们说我终于可以方便过程的模式写分布式应用的时候，应用越写越大的时候又觉得过程模式在应付复杂问题时候巨大的局限性，此时此刻ＯＯ的方法，我们用面向对象的中间件，使得对象能够跨网络进行交互，应该说这些通讯机制为我们解决所谓的互操作性带来了很大的方便，但是在解决异构性的同时实际上异构性的东西仍然在发展。
首先我们已经做了若干种这样的机制，机制多了，同时即使是一种机制，它的标准，我们知道要互操作就要有标准，标准也是种类繁多。比如说有微软当年的.ＴＯＭ，以及现在.ＮＥＴ的这样的东西，有ＳＵＮ主导的ＪＡＶＡ这样的东西，有ＯＭＧ的ＣＯＲＢＡ这样的东西，标准有很大变化，各有特色，不仅标准有变化，标准异构性多样性，而且发展的模式上，在文化上有很大的变化。比方说微软主导着个人计算，甚至包括刚才张院长提到的，在其他的移动设备上等等的领域里面制定标准，使人们体会到在这个环境里面前所未有的一致性，在这个领域里面大家不感觉到有什么异构的存在。比如说像ＳＵＮ ＪＡＶＡ、Ｊ２ＥＥ这套方式是不是有点儿（英文）的发展模式，大家可以一起来，但是有一家是其中的召集者或者是头，再比如说ＯＭＧ这样的组织，在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ里面有很多这样的组织，包括Ｉｎｔｅｒｎｅｔ本身，包括图形的标准本身，我们说是一种混合模式，大家可以投票举手表决，因此发展模式上也有很大的变化，我们一方面看到在消除异构性的过程当中我们有很多的机制和技术标准产生，同时也看到异构性仍然存在，因此我们说它可能是规律性的东西，我们以后仍然要定位。
怎么进一步应对，ＯＭＧ又在想办法，提出了叫ＭＤＡ模型驱动的体系结构，（英文）这样的东西，有四个部分，一个是内核的部分，内核的部分希望是什么呢？刚才我们提到的机制都是运行平台的异构性，我能不能在开发的阶段，在建模的时候大家不要那么多异构性，或者说建模的时候不要特别依赖于某种特别的平台，这就是它核心的部分，有关建模的这套技术。紧接着下面就是所谓的平台区，运行支撑的这套技术需要什么样的东西，比如说需要微软的平台或者说需要Ｊ２ＥＥ的平台都可以做，刚才一位同志问张院长，我觉得ＭＤＡ和（英文）模型先建好，（英文）到谁上面根据自己的需要做出选择。
之外就是它的横向服务，以及面向领域的特定应用和服务，构成这样的东西，在这样一个环境当中要做工作的话，希望首先独立于平台的先进行建模，建模以后映射成最终决定选择的，比如这里面又有Ｗｉｎｄｏｗｓ，又有ＵＮＩＸ，比如说我选择ＣＯＲＢＡ或者Ｊ２ＥＥ，如果都是Ｗｉｎｄｏｗｓ里面的，是不是我这个里面会有所局限，是不是以后.ＮＥＴ也应该进入到这里面，进一步映射成遵循这样模型标准的特定平台，可以这么做，现在已经有很多在开发技术上面遵循这样的体系在做这方面的工作，因此我们说走到今天有了异构性，我们的开发平台有更好的互操作机制，在开发平台上我们有一些独立于平台的建模方法，我们可以写更大规模的应用。
在这个过程当中我们又体会到在网络环境下开发应用的进一步的特征，我们叫做自治性，在网络资源存在着广泛局部的自治性，没有中央控制的特性，因此我们要给局部的自治性足够的协同能力，使得它能够联合起来成为完成更大规模的复杂应用，因此如何增加局部自治系统的协同能力成为我们必须关注的重要问题。我们可以举很多例子，比如说我们都熟悉临界区，我们有若干服务要访问临界区，在这个时候我们在网络环境下需要有一个协调者，使得每一个访问者和他形成一个协调的关系，当你没有获得协调者允许的时候是不能进入系统的。
大家会看到，和我们以前的单机系统有什么不同？不同的是单机系统有一个中心的内核，当你要进入临界的时候有一个严格的限定，没有得到许可是不能进去的，现在我们的环境下协同的参与者如果不遵守规矩，仍然可以进去，要有效的完成工作必须是他和协调者有效的协同才行，这是一个很重要的变化。也就是说一、二、三，这三个使用临界资源者可以不守规矩，但是不守规矩事情就没有办法做，因此我们需要协同服务，需要每个参与协调者遵守协调规则，这样我们才能有效的推进工作，因此在这个情况下，在这样特定认识的深入情况下，我们说软件运行机构开发技术有了较大的演进，甚至出现了变革的先兆。
首先操作系统还没有什么革命性的变化，但是中间件的内涵更进一步丰富，除了互操作机制以外，强调交互机制，强调在系统当中提供更多协同性的服务，在开发环境上大家感觉面向对象的方法只是强调组成服务的部件，而对于服务器本身之间的关联关系和支持不够或者说不自然，因此在学术界，在很多方面，企业界也有这方面的研究，所谓（英文），像Ａｇｅｎｔ、（英文）这样的方向发展，ＯＡ到ＡＯＡ、ＯＤ到ＡＯＤ，ＯＰ到ＡＯＰ这样的Ａｇｅｎｔ这样的机制，Ａｇｅｎｔ是什么东西呢？说的很多，没有统一的概念，像今天的（英文）一样，通常大家指在一个分布系统当中能够持续自主运行的独立行为，是什么？我们今天的服务就是（英文），我们在系统当中很多传感器就是（英文），它具有自治性、反应性和交互性。
通常一个结构就是事件驱动的软件运行实体的结构，首先有一个感知器，感知器获得了实践以后就可以适配，适配以后传递相应的处理转发器，处理相应的程序，我们知道我们今天ＧＯＩ这样的东西是典型的实际驱动的结构，服务器也是这样一种结构，我们和对象建模比较，Ａｇｅｎｔ建模有什么特别的进步呢？过去我们以服务器为例，我们只关心服务构建的接口，对象给我们带来什么好处？把操作于这个对象上的所有操作组合在一起，因此它的模块化带来了好处，但是它的局限是在于驱动这些服务的驱动没有和这些部件绑定在一起，因此我们在今天的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ环境下更加要强调把完成服务的服务部件和它的感知和试配的部件绑定在一起，构成所谓的行为的系统。
比方说当我感知到一个事件以后它能够试配过去，选定相应的部件，同时它又能回来感知新的事件的产生，这样一个机构。围绕这个方面的研究工作大致可以从三个方面来讲，第一我们说是Ａｇｅｎｔ的运行，包括它的工具和协同管理，它的开放环境也就是它的基本构架，通信语言、设计的描述和设计方法，比如在智能化方面更加强调目标，适用性和结构，在这方面的工作推进过程当中大家对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ环境下的特性又有了更深刻的认识，我有这方面的体会，这是我们讲的所谓的成长。网络上的资源是在不断的膨胀，网络之间的联系也不断地变化，需要更加灵活的管理机制和更有效的资源管理。
在这个过程当中我会经常听到这样的说法，过去我们的系统是这么开发的，比如说企业资源管理，首先我们在部门写了一个企业资源管理，随着公司架构变化了以后，比如说公司合并，你的资源管理能不能和我们资源管理结合在一起，我们过去两家不是统一设计，是不同的系统，如何集成有两个办法，老总说重新来，或者老总说我们为了节约资金，我们集成，不管怎么说有个老总讲话，当我们事情做的更大的时候，比如说做Ｂ２Ｂ的时候，ＩＢＭ要和微软的系统集成的时候，这时候就没有一个老总说我们是集成还是推翻重来，只有集成，后来人们又感觉到我现在觉得这里面有个规律，网络上的系统一定是集成起来，如何把已有的系统组合在一起这是基本的规律，是这样生长起来的，因此我们说不仅是网络资源不断地膨胀，在这上面的应用系统也体现了这种特质，是在这样一种形式下生长起来的。
更进一步我们觉得不仅是应用系统是这样不断地把已有的没有联系的系统联系起来的过程当中变得更大，而且过程当中需求也在不停地成长，我们举一个例子，首先我们要开发一个网络的监管系统，监管什么？监管流量，我们就做了流量的监管器，把相应的信息报给（英文），为了适应成长性我增加了所谓的注册器，让所有的采集器都注册进来，由（英文）去查询，得到信息，我们做好了这个系统，做好以后到了第二个阶段需求变化了，我除了看流量，还要看系统当中有没有非正常的行为，说好，我们再增加一些过滤器，把信息能够通报回来，过滤器如何和事件的分析器联系在一起，我们增加一个通告器，只要把异常通报给（英文）就可以了，他们说我除了发现特定的报文，我认为流量的异常也是一个，我能不能把已有的系统也集成到新的分析系统里面来？也就是说我们刚才说的（英文）能不能进来，也就是我们遇到了一个问题，如何把已存在的系统集成到未来的新系统当中去，如此等等我们会有很多这方面的进一步的发展，比如说我们要过滤很多的报文等等，我们还要对系统进行升级，还要发展，一句话需求一直在发展。
因此我们说变革可能不可避免，当我们关注异构性的时候，关注自治性的时候，关注成长性的时候变革不可避免，为什么？首先我们在软件研究过程中，我们的研究对象发生很大变化，过去我们研究具有明确边界的，确定需求的软件，开发这样的软件，现在逐步演变为边界是开放的，需求是不断递增的这样一个复杂的软件系统的成长性的开发，运行管理和维护，我们研究的对象发生了改变。第二我们研究方法也发生了很大变化，过去我们以分解、还原和逐步求精的为核心的分析方法，以后会逐步变为综合集成和自主适应为核心的系统性的方法，我们如何应对这样一种变化，首先我们要对研究对象有更深刻的认识，我们前面谈到很多，过去我们图灵基的理论，更广泛的讲可计算性的理论对我们今天所使用的计算机的基本特性在理论上已经讲的很清楚，但是对我们今天这样一个网络的特性是什么样的，实际上大家认识还不是很清楚，在现在的世界上物理学家和复杂性的一些专家把Ｉｎｔｅｒｎｅｔ作为对象来研究，一个重要的特性它是一个叫（英文），是一个无边界网，无边界网重要的特性，它在这里面存在少量的集散点，什么是集散点？这个点有大量的连接，专家会诊，越亮研究越多，它的案例是选的页面和节点的连接，节点上连接的分布是属于附属作用这样一个形态，它和过去的随机网是一个对照，随机网的特点是节点之间的连接速度都不会太大，不会太小，在均值的范围内。
这样一个环境，我们说能形成这个网的重要特征就是所谓的成长性和优先选择性，任何加入进来的一个节点它总是有一种倾向，选择已经比较著名的熟悉的节点，因此这个网成长完了以后就会变成这样一个所谓的（英文），我们实际上对它的研究还很不完整，不管怎么说我们需要深入的研究这样一个网络，因此我们在这个方面所要做的，从软件技术上我们所要研究两件事情，一件事情是网络当中无论是底层的还是上层应用，要研究它的行为主体构造性，也就是Ａｇｅｎｔ技术，另一方面我们需要认真研究的所谓的就是这些节点，行为主体之间的集成和交互体。比方我们刚才讲的网络，我们对它的集散节点的负载平衡的能力、抗攻击的能力要有很好的研究，比如在这个网络上我们对它的信任机制要有很好的研究，大规模协同的技术要有很好的研究，在这个方面应该说已经有了很好的发展。
比如说到了今天大家认为，像Ａｇｅｎｔ技术在特定领域里面已经有了应用，未来我们可能会有一些支持跨领域的Ａｇｅｎｔ系统的发展，有专家预测说到２００８年，我们一个开放系统的Ａｇｅｎｔ系统就会有了，十年以后我们会有这样一个全开放的，支持成长的，不管怎么说从软件技术的角度上讲，它的支撑技术，运行技术和开发技术都需要我们进一步的加强研究，会不会对我们今天技术产生革命性的影响呢？我个人以为这种潜质是存在的，我们是需要关注这样一个问题的，因此让我们共同参与探索，让我们拭目以待。 |
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科学研究
ymm(游客)发表评论于2009/6/30 16:04:03 |
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科学研究
nrzj(游客|222.240.51.148)发表评论于2005/7/26 8:26:12 |
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