图文：北京航空航天大学副校长怀进鹏演讲

图为北京航空航天大学副校长怀进鹏演讲

　　新浪科技讯 4月19日，2007中国电子信息技术年会中国电子信息技术50年暨中国电子学会成立45周年庆典在北京召开，会议围绕50年来中国电子技术的发展历程，倡导以自主创新能力为重点的科学发展观，弘扬以科学技术推进人类文明进步的先进理念，促进国内外高新电子信息技术的广泛交流与融合，提升企业以科学技术为核心的综合竞争力。

　　以下为北京航空航天大学副校长怀进鹏演讲全文：

　　怀进鹏：各位先生、各位女士下午好！看到很多前辈在这儿，我感觉有点紧张。非常荣幸能有机会在这里跟各位老师和同仁一起交流我对面向网络的软件技术和系统方面的一些想法。我的汇报主要包括三个部分：首先，我想简要地说一下在一个方面软件技术的情况；第二，随着互联网的发展，对软件技术和应用会面临什么样新的问题；第三，我们在这方面的一点初步的实践。

　　各位都很清楚，软件是现代信息产业的基础之一，也是当前信息技术和信息产业发展重要的内容。而网络化软件却成为当前在国内外技术发展具有强劲势头的领域。如果我们说在软件方面，可能涉及到很多门类，通常我们这么理解，软件技术和产品和提供的相应服务来看，通常我们把软件看成四大类，第一类是我们都清楚的叫基础软件或系统软件，比如说像操作系统、数据库。第二类是我们现在发展势头非常快的所谓中间件，中间件是一种什么样的形态，还难以有一个统一的定义，但是它通常界定于操作系统和应用支撑之间的软件，而这类软件在电子政务、电子商务，包括移动计算通信领域中不可能总是按照一个专有的应用来编写软件，很多有共性的支撑环节，这个过程就处于中间层次，起着系统软件和应用做协调的桥梁，发展的速度是非常快的。在最近五年当中，中间件每年都以50%以上的速度在增长，远远超过了其他软件的门类。第三是嵌入式系统，像格兰仕老总介绍的，应该在他的控制系统里也有软件，这类和

冰箱、洗衣机、微波炉联系在一起的，与控制系统有关，我们通常把它叫做嵌入式系统。还有一类我们通常非常关注，但是又技术性不够完全在某一个具体方面应用的软件，而这类软件是面大面广的软件，比如说CAD软件，比如说现在用的很多图书馆大型系统管理的软件，都可能是属于这一类，而这一类占的市场份额又非常大，面向的领域也很多。

　　应该讲软件技术发展到今天，它切实是一个充满着诱惑和机遇的行业，也通常有说在IT领域，尤其在软件技术领域有赢者通吃的说法。但是在软件部分，由于应用领域的变化，新技术的发展，尤其是新的应用模式创造了很多新的机遇，因此在这个行当里来看也没有永恒的赢家。我们常说的一句话“快者必将取代慢者”。因为在应用模式上的创新和发展，尤其是交叉集成的创新是产生新的软件产业的一个机遇。所以，在软件行业里，模仿最多能成为二流，而创新是重要的依据，但是作为发展当中创造一种新的门类，软件技术也是非常困难的。

　　我在这里给各位报告一下有几点分析。比如说我们最近看到的应用软件的系统，有几点基本的情况。第一，凡是有明确应用目标的数据处理，都会成为今后发展的主线，而数据处理实际上是计算机诞生那一天开始，就是一条永恒的主线。但是，发展到今天，以应用目标为基础的数据处理和数据应用，同时还有相关产品的依赖度，比如像微软在八十年代以操作系统DOS开始支持应用软件，形成了所谓软件行业的Licence，正是因为这件事情，开始了软件商品并形成了软件商业体系的萌芽。应该说微软对一个软件的贡献不仅仅是它的技术和市场，是在于它的商业体系的一个初步形成。做的工作就是围绕着以应用目标位基础的数据处理和应用。还有我们知道的比较多，像甲骨文等有很多做数据库的厂商，都是围绕着数据库，还有现在的ERP，电子商务也有很多。这些方面的内容实际上是软件技术在最近20年中发展非常快的。同时，网络应用又带来了很多新的发展机遇，比如说在互联网的技术协议、TCP/IP，发明TCP/IP协议的两位教授也获得了2000年的图灵奖。实际上TCP/IP解决的是进程通信与系统无关，出现应用于逻辑第一次分离。在这个过程中互联网应用给我们带来什么样的机会？第一个重要的机会是应用模式和技术本身的创新。互联网在九十年代初期开始，WWW是1992年建立，万维网的建立给我们提出了新的问题就是网页上的信息和数据如何进行交换和沟通。在这样的背景下，Netscape，我们一开始用浏览器的时候很多都是用Netscape。这个系统跟操作系统无关，用户通过浏览器进行通信。但是，Netscape公司的存在使得微软很难受，因为它和系统无关，无论你用Windows、UNIX、Linux，方式无所谓，这样大量的用户转移到和系统无关，用户并不关心我用的是什么系统，而关心我用的目标是什么。因此出现了第一轮在互联网应用软件上的较量。1994年开始到1998年，基本上就把Netscape挤出在浏览器上的应约方面，那么围绕着这两家公司的竞争，也打了很多年。同时，微软在这方面的工作也为中小型数据处理开始进行竞争，比如说把数据处理当中的中小型数据库全都涵盖在他们的应用模式下。

　　发展到今天，互联网技术给我们带来了很多的应用，但是面对大量的网络资源和信息服务，究竟由谁来管理？谁来提供？实际上在九十年代后期的Google开始创造了一种新的应用模式，就是通过信息服务的检索、分类来创造了一种网络应用的交易和商业的模式。Google的出现给我们带来了一种全新的模式，我们并不关心我们用的机器是什么样的操作系统，拥有什么样的数据管理软件，而更多地关心我要检索的目标、主题词和内容。在这样的背景下，在互联网的应用中，使得我们更少关注系统，而关注我们所要索取的目标和对内容的处理。因此从Google的Digital Earth、Words，再一次引发了对底层系统软件的屏蔽带来的在互联网软件上的新的竞争。实际上搜索技术是计算机永恒的发展目标之一，只是Google发展了一种新的应用模式，改变了靠卖产品而是信息服务赚取厂商广告的商业应用。这种应用模式后面的技术是常规的技术，但是发展到今天它不仅是信息服务，同时它是全世界第三大服务器，高性能计算的厂家。而且在数据集中处理、灾难备份和分布式计算中，在最近五年是排在全球前三名的企业。这样的方式，实际上也就是互联网软件给我们带来的新的工作模式和新的技术上的挑战，尤其是在当前，无论是在计算机技术还是在软件技术，都有一个基本的现实，就是技术专利化、专利标准化、标准国际化。在这样的外部背景环境下，软件技术的生存和发展确实有一个新的重要的问题。如何面对今后软件技术所带来的挑战？我个人认为，在我们所说的通常的软件门类当中，嵌入式系统和硬件是捆绑的，应用的类型多样的，应用的领域是广泛的，很难形成独立垄断的地位。在应用软件中也是如此，中间件正在开始形成统一的产品品牌和一定满为内的标准体系，而基础软件从操作系统数据库基本上的游戏规则，对单机系统，对集群系统已经初步形成，而这又是国家的一个战略性内容。

　　如果从软件新技术的发展方向来看，抓住机遇的就是正在开始形成规则，对于我们中国或者对于发展中国家，有一个重要的机遇期。第二，就是还没有形成游戏规则的新的技术方向和新的应用模式会创造出更多的空间。我个人认为网络化的软件是由于应用的支撑和新技术的发展，将会成为未来软件技术发展的一个重要的制高点，也是一个竞争点。我前面举的例子，从微软操作系统的发展，到浏览器，到Googol搜索引擎，以及提供的在互联网上所需要的网络服务这样的领域来看，互联网的软件还仅仅是开始，它未来的机会仍然是非常大的。

　　我们说微软和Google的成功在于他们自己把握了重要的技术转折点，尤其是应用模式上的创新，比如说微软发展了个人计算机软件，推出了基于许可证的软件商业体系的运营模式，而Google在于推进了信息服务的新模式，抓住并且创造出了新的技术创新点。因此，对于未来的软件技术，我个人认为网络应用模式的机遇，对于尚未建立游戏规则的网络化软件和信息服务技术具有重要的前景，而且还有很多没有完成的新的技术。而网络技术的发展同样也对高可信的软件技术、开发和设计技术提出了新的要求。这是我对软件技术现在发展趋势的一个方面的理解。

　　对于软件本身来看，我们知道，我们做软件的人都是希望提高软件的开发效率，提高软件的质量，因此怎么样把共性的内容汇聚起来，并且尽可能多地存用，这样就减少问题的复杂性，提高系统的可靠性。一个产品被广大大量的应用，它的可靠性就经过了很好的锻炼。以前的因为应用系统直接在裸机上做，有了操作系统把应用系统对于底层物理的处理隔离开来，后来又有了中间件，在这样一个由手工作坊向产业化不断发展的过程中，我们说软件是一个非常非常重要的领域，但是还没有脱离手工作坊的方式，一个重要的原因是它没有办法像电子产品，计算机硬件产品，广泛地可以尊崇一个插件式的标准，能够被大量地进行复制和生产，而很多问题是基于对问题的理解和在编程方面的一些特色，加上对开放接口的一些交换。因此，提高软件的开发质量和效率，是计算机软件方面永恒的主题。

　　第二，由于软件没有共同的标准，它是和应用需求直接相连，因此就出现了五花八门的技术，使得语言之间的交换，语言之间的接口就变得更加需要，就像我们原来做硬件一样。客观上讲，异构本身是市场行为的自然产物，开放互操作同样是市场行为的产物。同样，我们以前应用系统在操作系统上有Linux、Windows各种各样的开源代码，屏蔽了异构性，来支持它的应用。进一步由这类系统形成了统一的标准，怎么屏蔽底层的软件系统，面向互联网。

　　在这样的背景下，我们看互联网的应用，仍然有不可回避的三个问题：第一个问题，大量的应用需求和其本身固有复杂性。不但我们关注一个软件能不能实现我们的应用，比如说电灯的开或关，这类的问题对于普通的大学生甚至高中生就能解决，在互联网应用中，功能性的要求已经不是十分迫切，反过来，非核心功能的要求变得越来越重要，比如说我软件的可靠性、安全性，因为互联网是没有安全的，它的可信性，在应用过程中，像电子商务、电子政务，系统已经有了各类的开发者，也有一些开放源代码，还有一些产品提供商。这些系统不断地由于面多了加水，水多了加面，把一个系统原来很简单的，像原来的word系统，最开始做完只有2.7万源代码，发展到今天已经超过了250万源代码，娱乐Windows操作系统现在已经超过了3000万源代码，可是我们所需要的功能和能够被我们大量使用的功能，还基本符合我们的二八模式。因此，已有了软件系统在应用当中的需求的变化，加上软件系统固有的复杂性，使得在互联网当中面对的问题，就是非功能性的要求变得更加突出。第二，是多种系统为了集成完成一个目标，使得系统的关联性变得非常重要。最后就是在互联网系统上如何测试系统的可靠性、可信性以及系统的可维护性和有效性，变成了一个非常大的问题。这类的问题很多，像

火箭，日本的

股票市场因为更新软件，导致了股市的平台。很多的软件系统只有在应用当中才发现问题，这样就给我们带来在互联网分布式应用当中一个突出的问题，如何面对在分布式应用系统中的软件开发技术和软件设计技术问题。

　　我们都有一个理想，希望互联网或我们所在的分布式环境资源就像我们搬台计算机一样，能为我使用、为我共享。因此从过去的单机系统、并行操作系统、网络操作系统、嵌入式操作系统，一直面向互联网的时候，有各类的存储资源、很多的应用资源、计算资源还有不同类型的操作系统，如何有效地发挥连接在互联网的计算、存储和其他的像显示设备、显微镜各种数字化设备，能够像一台计算机一样来管理互联网上的资源，就变成在当前互联网技术发展中对软件提出的新的需求，也就是说连在互联网上的资源谁来管理？谁来提供服务？这个问题是当前互联网发展中对软件技术提出的重要的需求。

　　基于这样的一个认识，我们知道计算机技术或者计算模式的发展经历了三个重要的阶段，从单机和主机计算，到客户服务器，发展到现在，我们很多的应用是以客户和网络的计算，而这个网络是我们看不见的，更多地是提供了一种虚拟环境。对应这三种技术方式的实际上就是软件技术在它发展中的一些结点，比如说面向对象的技术、构建技术、Web Services。在今后的发展上，以互联网为基础的应用，需要什么样的软件技术，如何解决在网上资源的共享和协同，如何支持在互联网上的信息资源的有效利用和服务，就变成在网络应用和软件发展的共同问题在这个问题下实际上挑战是非常大的。我这里有一张表，(见图)垂直的线是考虑以计算机为中心和以网络为中心，以网络为中心，对于研究对象、研究方法和本身的计算理论所提出的新的挑战。这方面也是技术，也是应用所提出的非常大的需求。因为在互联网上近十年来已经汇聚了很多的计算资源、数据资源、软件和各种数字化设备。网络信息资源的战略价值也越来越重要。因此，如何构造网络化的软件平台，是在当前发展中一个有意义的内容。

　　回过来说网络计算，一直有两条主线，一条是以分布式计算为主，另一条是做分布式计算系统。到了最近这几年，实际上这两条以信息服务和以纯计算为主的两种网络计算模式在开始相对地融合，并且有了新的方向，这就是我认为以可信服务为中心的网络计算，它也是未来大规模网络计算系统和分布式系统发展的一个趋势。

　　(见图)这是美国信息技术研发的专门组织，它直接向美国白宫汇报。下面有一个部门叫做总统信息技术顾问委员会，在面向二十一世纪IT技术的预测和战略重点分析的时候，它提出了六个重要的方向。除了最下面的类似于我们信息化以外，在它其他的五个方向中，有三个方向和这类的工作是密切相关的。它把高可信的软件和系统作为未来美国IT发展的核心，同时把大规模网络计算技术的重点会聚在可扩展、可靠和安全的软件。而美国的软件设计和生产率的问题，也是作为政府全力支持和未来的发展方向。所以，在美国总统技术信息顾问委员会当中，六大方向除了信息化以外的五个方向，有三个是密切和软件、和互联网、分布式计算相关的。因此，在互联网下，是否有一种可能，我们把网络变成一个虚拟计算环境，使得我们每一个用户在使用网络的时候，就像我们计算机、手机用户一样，这样的环境在互联网上能有一个类似于单机的操作系统一样，来把网络上的不同资源和应用整合起来，支持用户在互联网上的有效共享和资源的有效协同，更加有力地来便携式地开展工作。像美国在波音和欧洲空客大飞机的设计，很多采用了数字化协同的模式。当然，在发展当中还有很多新的技术问题。因此，如何把网络变成一个虚拟计算环境，提供更有效的资源利用的模式，也是软件技术所面对的重要的问题。

　　在这里有很多要研究的内容，比如说计算模型的问题，从当前网络软件以Web Services为基础的SOA架构，如何面向今后互联网应用的新的体系，它的计算模型、行为模型和可信的模型会有什么样的变化，这里有很多理论的问题。在体系结构方面，因为网络构成的演算系统，对非功能性要求提高以后，如何把一个物力系统向虚拟系统转化的时候，也带来了很多新结构和技术上的问题。我个人觉得，对未来互联网计算，如果我们以服务为基础，面对互联网这个开放的没有中心控制的大的计算环境的话，有4个问题是要考虑的重点内容：第一，如何管理和形成互联网向资源共享的系统，也就是说我们未来的Internet以什么样的方式呈现给用户；第二，互联网的软件怎么编写、设计，和现有相比有什么差别；第三，开放的互联网下如何建立相互之间、人与人、人与设备、设备与设备之间的信任；最后，大型的分布式网络系统如何评价、如何测试和验证。

　　我觉得也许未来虚拟计算环境会是真正发展的软件技术里，这样一个计算环境，又再一次的完全屏蔽了和硬件、系统软件和我们的应用环境完全隔离开来。对操作系统的依赖性降低越多，产品的依赖程度越低，对新的技术的发展就越会有意义。而这样的一个方向又是一个还没有形成垄断，技术还是在探索当中的内容。所以，如何发展网络化软件，也是有重要的意义的。

　　我觉得在未来的发展当中，第一个，如何构造一种虚拟服务的网络，能够实现对现有资源的有效整合和利用。第二，就是怎么设计高可信的软件和相应的系统，真正地实现我们所谓的按需服务，来构造这样一个环境。

　　我要汇报的第三个部分，就是我们在这方面一点点实践的工作。网络化软件是一个重要的趋势，我们2003年开展了网络环境计算的工作，我们假定网络资源是分布、机构、动态和自制的，每一个局部都有自己的管理域，而应用当中，希望网络中的资源能够被管理，能够相互协同，同时具有一定的可信性。这样大家在互联网上才有协作、共享的机遇。也正是这样的一个背景，我们希望在两者之间架设一个桥梁，能够解决资源之间的共享。我们北航做的工作主要是围绕五个方面，一是资源怎么组织和管理；二是资源在互联网上怎么驾驭和管理；三是资源怎么分配和调度；资源怎么处置和整合；四是怎么进行访问控制和建立信任管理。围绕这样几个问题我们构造了资源管理系统，我们把它叫做CrOWN，我们建立了相应的应用示范，并且通过这样的系统，和国内外连接了40多个节点，共同探索软件技术和应用的特征。

　　我们围绕的工作是网络怎么进行有序的管理，在有限的范围内提高资源的共享和协同能力，重点做的是可管理性、可协同性和可信任性。在中国不同的企业、不同的大学、不同的部门，他们之间的资源要想统一协调起来也非常难，因为第一是分布的，第二是IBM、惠普、Sun各种各样的。如何在互联网环境下建立有效的转换方式，把这些资源可管理起来，这是我们面对的第一个问题。第二个问题，不同资源怎么共享和协同，尤其是跨地域，比如说北航的系统和某大学的系统，北航也有自己的管理域，使用的比如说是CA，另一所大学可能就用另外一种，两个不同区域的信息资源要想共享也会有一个问题。最后一个是跨组织和跨域之间的信任，用户之间怎么去信任，用户怎么向设备，设备向用户提交的作业是可被执行的。在这方面我们开展了这样的工作。

　　对于可管理性，可能太技术化了，在可管理性方面，我们针对两个问题入手，在可协同性方面，我们也是从两个角度，从调度、资源的经济和安全的管理模型。在信任性方面更多地是从自动信任协商和分布式网络策略和技术方面的研究。

　　目前我们在2005年已经完成的这个系统，我用框线框起来的，见图)上面是PC等各种仪器设备，下面是分类，中间打框的是中间件系统，包括对资源的管理、资源的调度、资源的可信分配以及应用和开发。作为安全架构，不同的自制域之间，我们考虑到不同信任域下，如何来交换它的信任和相应服务的内容，我就不一一介绍了。我们这个系统在2005年5月份完成了第一个版本以后，我们同时发布了中英文版本。因为我们对这个系统，在一些安全技术和通讯方面有一些特色，所以在几个性能指标上应该比他们要好一些。(见图)这是目前CROWN系统所应用的试验床，有来自美国、澳大利亚、英国还有香港地区，以及国内的一些伙伴，有企业、大学和一些研究院所。在这里大家做了大规模的计算，还有一些其他的应用，后面我会简单说。我们也同时参加了国际有关标准，共同和国外提交一些标准，并且现在我们这个系统被国外十几个国家下载、应用和访问。我们和英国在2005年建立了跨地域、跨国域完全不同的管理资质下的一个联合试验环境，就是面向心脏内血液流动的温度场可视化，因为要计算存储量比较大，在两个国家系统连接以后开展的计算。同时，我们三个子系统，这个月底开始向英国移植。

　　在去年年底超级计算2006会议上，我们的CROWN系统也是中国唯一一个被邀请与国外的另外九个系统进行集成和演示的一个资源共享的系统。今年10月份，关于可靠性软件的会议将在北航召开，明年万维网大会将第一次在中国召开。

　　我们下一步要做的就是如何建立一个可信的计算环境，我们希望能够在开放服务层和虚拟资源层，在操作系统上的API，使得在资源管理上进一步向无线移动通讯考虑，因为这里有嵌入式系统。同时，移动计算中，对互联网资源服务业有很多的要求，如何在底层能够通过虚拟计算环境的方式解决一部分无线移动通讯和互联网之间资源的共享，是我们最近这两年的工作重点。今年年底我们将会推出第一个版本，面向虚拟化的资源管理系统。

　　我们现在做的另外一块工作，就是底层的互联网有各种各样的异构性，结点，用的路由器、交换机和各种各样的服务器，基本的特点是大规模、动态分布、自主不可控、异构等等。如何管理？我们希望建立软的结构，就是服务层叠网，在上面一层形成对资源的管理，简单做的类比，相当于在要要管的领域当中形成一个网络操作系统，而不考虑在某一个结点断了以后，这个系统就是一个不可拿的，透过这样一个服务层叠网来建立对底层的一个虚拟管理。

　　第二个部分是我们的重点，过去传统软件编写的时候，给一个固定目标，基本上是以固定的控制目标和有效的控制手段来实现的，比如说C语言，研究的软件问题基本上是研究实体和实体的依赖关系，研究变量和变量之间的相互关系，透过这些控制领域。互联网当中的软件会怎么做？假定服务是基本单元，有大量的软件已经存在，它是基本的服务，也有大量开放源代码，还有自己获得厂商提供的。我们假定这些软件已经足够多，因此如何有效利用这些资源，并且和应用系统结合，就是关键的问题。因此，在互联网上的软件开发方法，应该有较大的不同于发包软件式的。一种是任务分解，一种是自己向上，一种是共享的方式，来实现网络化的软件编程模式。这种方式可以通过不同的应用来考虑软件当中的组。在互联网的软件当中，服务之间是怎么建立联系的，实际上一个基本的方式，不再是通过控制语句，而是更多地推动协议，因此北航也提出一种方法，这种面向互联网软件的编程，我们刚刚开始两年，我们希望做成什么样？比如说有三个自制域或者是局域网，他们自己都有自己的管理模式。而一种是在A、B、C，我们需要形成的新的应用软件来自于A中的S1、B中的S2以及C中的三个软件的组合共同形成我们新的运营需求。我们提出协议计算，作为解决在互联网软件当中的集成和应用按需开发的一个问题。这是我们目前做的第二个工作，就是围绕着互联网软件的设计开发开展的工作。

　　上面向各位汇报了一下在面向互联网的软件技术和系统我的一些初步的理解和我们开展的一些工作，我个人觉得网络化的软件技术和系统有很多新的机遇，也有新的应用模式值得去探索，因为计算技术也逐步地正在从硬件为主导向软件与服务为主导的转型，而可信计算这一非功能性软件特征，变成互联网应用一个重要的内容。因此，怎么样在开放的环境中构造可信的软件系统，并且提供可信的运行保障，是今后网络化软件技术发展的一个非常有意义并值得探索的一个研究内容。

　　谢谢各位。