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丁肇中曾经这样形容他发现陶粒子时所作的工作量:就如同在北京的一场牛毛细雨中,寻找那惟一的一颗红色雨滴。单个的计算机芯片,即使处理能力再强大,也总是在这样的计算量面前束手无策。即便是IBM公司一台大约并联了8000个处理器芯片的巨型计算机,其计算能力也还是有限的。当今世界,大约有4亿台个人电脑,它们在大部分时间里是闲置的。假如发明一种技术,自动搜索到这些电脑,并将它们并联起来,它所形成的计算能力,肯定会超过许许多多超级巨型机。这就是所谓的“网格”技术。
资源高度共享
网格(Great Global Grid)是上世纪90年代以来国际上兴起的一种重要信息技术。网格利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”,其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”,而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”。
这样的“虚拟的超级计算机”有两个优势,一个是数据处理能力超强;另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。网格将分布在不同地理位置的计算资源包括CPU、存储器、数据库等,通过高速的互联网组成充分共享的资源集成,从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。人们用这些资源就像用电源一样,不必计较这些资源的来源和负载情况。
通过网格计算技术,芯片设计厂家可以将他们在数星期内方可完成的设计任务在数小时之内就可顺利完成;汽车制造厂商可以利用网格进行模型的模拟测试,从而取代原来的电路测试和风洞试验,降低了产品成本;在金融行业,网格在风险抵抗等方面将有良好表现;在基因工程领域,网格则是药物分子模拟、药物研究、基因测序等应用的最理想工具。
新的热点技术
网格技术将使互联网迎来第三次浪潮。互联网的第一次浪潮是把各个计算机从物理上连结起来,第二次浪潮万维网把网页和网页之间连结起来,第三次浪潮将要把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机,实现计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源的全面共享。互联网的第三次浪潮的实质,就是要将万维网(World Wide Web)升华为网格。
目前,国际上共同的观点是,网格技术将对未来全球经济发展和社会进步起到巨大的推动作用。当今网格热潮所预示的商业机会异常诱人,各国政府和企业都在为争夺网格的制高点积极行动,竞争的激烈程度不亚于当年在超级计算机上的竞争。早在1996年,美国克林顿政府就启动了NGI(下一代互联网)计划,目前网格有代表性的政府研究项目包括美国国家科学基金会资助的NPACI、国家技术网格(NTG),分布万亿次级计算设施(DTF),美国宇航总署的IDG,欧盟的Data Grid等;美国政府用于网络技术基础研究经费则已达5亿美元。2002年,美国能源部的山地亚国家实验室宣布,他们的“先进战略计算创新计划网格(ASCI Grid)”主要用于核武器研究;英国政府已投资1亿英镑,用来研制“英国国家网格(NK National Grid)”;日本文部科学省已决定投资700亿日元开发超大型网格计算机,它比现在世界上运算速度最快的计算机还快近10倍,将达每秒300万亿次。
各大知名的IT企业也正在加紧对一未来信息技术的研究,美国SUN公司2001年发布了“网格引擎”企业版的测试版,IBM制定了百亿美元网格计划,英特尔提出“计算和通信的融合”,微软针对网格提出“无处不在的计算”等等。
2002年5月,新兴企业蝴蝶网络公司和IBM宣布,这两家公司已经制作出了一个可支持100万以上游戏玩家同时在线的游戏网格网络,该网络将租借给主要的游戏出版商。IBM表示,这个“蝴蝶网格”网络将是IBM“网格计算”概念首次主要的商业应用;2002年11月,在由多台个人电脑通过网络连接组成网格计算环境下,日本美国之间实现了707Mbit/秒的数据传输速度;2003年1月22日,IBM针对5个主要行业——航天、汽车、金融、政府和生命科学行业推出了10种不同的网格解决方案,此举将网格计算的优势从学术和研究领域推向了商业和市场;富士通、日立、NEC等三家日本公司已打算共同研究开发网格计算软件,与美国的IBM、SUN等提供类似软件的科技公司竞争。网格计算软件很有可能成为Windows、Linux以及Unix等操作系统的有力竞争者。
我国的网格技术发展
中国在网格领域起步并不晚,1999年12月即已开始了下一代互联网研究的第一个项目——NSFCNET(中国高速互联研究试验网)。2002年,中国与日本签署了《下一代互联网中日IPv6合作项目》政府间合作谅解备忘录,总投资约40亿日元,项目包括IPv6试验网的建设与试验、系统开发、应用技术开发、标准化四方面内容。IPv6协议是下一代互联网的核心。网格研究已被列入国家863计划,“十五”期间我国将研制具有每秒4万亿次运算能力、面向网格的高性能计算机;建设一个具有5~7万亿次聚合计算能力的高性能计算环境即“中国国家网格”(CN-Grid);开发一套具有自主知识产权的网格软件;建设若干个科学研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用网格;形成若干网格技术的国家标准,参与制定国际标准。
很多企业都已经把网格作为未来几年内的主攻方向,如海尔、TCL、联想等,其中最为突出的当数曙光。目前,曙光已经与相关机构合作在合肥、西安、上海等地陆续建立了基于网格研究的高性能计算机研究中心,并将推出第一款面向网格的高性能计算机“曙光4000L”,而月在今后的几年内陆续推出面向网格的4000A、4000H、4000T系列高性能计算机以支撑起中国网格的核心计算环境。而联想公司则把注意力集中在信息家电等终端网格方面,并提出了“微网格”的概念。
中科院计算所正在开展名为“织女星网格”的研究,其核心思想是基于宽带和无线网络,让现在位于一台计算机内的各种部件都能独立上网,共享资源和服务。
新经济的“发动机”
业内人士认为,网格所带来的不仅仅是一种崭新的理念,一项新技术或是一种新方案,同时它也带来了更为广阔的IT发展市场。网格的广泛市场来源于它的应用需求,如网格能够充分实现应用层面的互联互通,消除信息孤岛;有利于升级维护,可为用户提供更多的选择;网格还可以使信息系统的管理维护更加的方便,更加有利于总体的统一部署、运行、监控、维护和技术改造。目前国外科研、气象、铁道、电信等行业已有诸多网格的成功应用案例。
网格的目标就是提供给人们随取即用的计算资源,就像家中的水、电、煤气、电话一样。类似于电力系统,在这样的环境下,也会诞生运行虚拟计算平台的“计算力公司”。
网格将使真正的数字化时代来临,家庭中的每一个物件都将可能分配一个IP地址,都将进入网络世界,所有的一切都可以通过网络来调控,它带给人类生活的将是一种质变:任何对象都会成为“网点”。汽车将在车流中任意奔驰,警察通过网格监视车速;公司管理更加便捷:按一下手表上的按钮,就能从三维图像中观察到你在国外分公司的情况;电子秘书将代替病人到眼科医生那里看病;不过,大部分犯罪也将是通过计算机进行的,网上罪犯能关闭银行的信号或给电子控制汽车制造车祸,普遍的“芯片化”会成为全球跟踪的手段;在不久的将来,对地震预测、大气检测、疾病监控等许多难以控制的事物,人类通过网格,都将轻松自如地掌握。
美国《福布斯》杂志2001年9月10日发表一组文章,预测信息技术的下一波大浪潮将在2004年~2005年度出现,这一波浪潮的本质特征就是万维网升级为网格,到2020年,由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大产业,这个数字是2000年全球信息产业产值的20倍。一些专家认为,正在崛起的以网格技术为核心的第三代互联网必将成为一台推动世界经济发展的新“发动机”。