A. 中國國家網格的研究歷史
中國的網格研究可以追溯到上世紀90年代末。1999年~2000年,國家863計劃實施了國家高性回能計算環境重點項答目,建立了由5個高性能計算中心構成的國家高性能計算環境,開發了環境軟體和一批示範應用,形成了網格的雛形。
進入21世紀,在國家863計劃中,把高性能計算和網格作為重要的研究方向,設立了「高性能計算機及其核心軟體」重大專項。該項目歷時4年(2002年~2005年),國內有23家單位、700多名研究人員參加,在網格環境、網格軟體和網格應用等幾個方面,完成了一批重要的研究課題,中國國家網格的建立和應用是該重大專項研究成果的集中體現。
根據以上的目標和任務,中國國家網格的研究制訂了「需求牽引、技術跨越、多方協作、持續發展」的指導思想。
B. 電器網格是什麼意思。急!!!!
網格是來一種用於集成或共享地理上分自布的各種資源(包括計算機系統、存儲系統、通信系統、文件、資料庫、程序等),使之成為有機的整體,共同完成各種所需任務的機制。
電器網格,就是家裡的各種電器聯網,就是所謂E家的概念,通過網路(包括無線的網路)可以對這些電器進行遠端操作、維護等。
C. 什麼是網格,和網路有什麼區別啊
網格
一.網格的產生
網格(Grid)這個詞來自於電力網格(PowerGrid)。「網格」與「電力網格」形神相似。一方面,計算機網縱橫交錯,很像電力網;另一方面,電力網格用高壓線路把分散在各地的發電站連接在一起,向用戶提供源源不斷的電力。用戶只需插上插頭、打開開關就能用電,一點都不需要關心電能是從哪個電站送來的,也不需要知道是水力電、火力電還是核能電。建設網格的目的也是一樣,其最終目的是希望它能夠把分布在網際網路上數以億計的計算機、存儲器、貴重設備、資料庫等結合起來,形成一個虛擬的、空前強大的超級計算機,滿足不斷增長的計算、存儲需求,並使信息世界成為一個有機的整體。
電網和網格對照表
電網:當你用洗衣機洗衣服時,你只關心衣服什麼時候洗好。而不在乎洗衣機用的電是來源於水力發電,火電廠還是核電。你只需要把插頭插入插座就行了。
網格:當你在電腦前工作時,你唯一關心的是要做的事(比如一項計算,設計等等)無論電腦連上什麼網路,你都可以得到所需的計算能力出儲存容量。
電網:我們現在用電的基礎建設是「電網「。就是利用輸電站,電力站,變電所和電線等等,把許多不同種類的發電廠和你家聯系起來。
網格:對於上述的基礎建設就叫「網格「。就是把電腦,工作站,伺服器等計算資源連起來,而且提供必要的使用機制。
電網:電網是顯而易見的:你不必擔心你所用的電力是從哪裡或者如何產生的。
網格:網格也將成為顯而易見:你不必擔心你所使用的電腦程序和資料在那裡,網格中間伺服器都會把最適合的計算資源分配給你的工作。
電網:電網很普遍:電力到處都有。只要插上插座就能獲得電力資源。
網格:網格也將很普遍:電腦,筆記本,或者是掌上電腦,手機,甚至是一般的家用電器都可以通過網格插口連 上網格。
電網:電網是公共設施:你只要付錢就可以用電。
網格:網格也試圖想為廣大民眾服務:只要付錢,都可以享用網格無窮無盡的計算資源和儲存能力
註:另一種說法是網格就像一個巨大的網,裡面有很多格子.每個格子就是一個區域網格,每個節點就是一台計算機.這種說法可能起源於中國。
二.究竟什麼是網格
網格是一種新興的技術,正處在不斷發展和變化當中。目前學術界和商業界圍繞網格開展的研究有很多,其研究的內容和名稱也不盡相同因而網格尚未有精確的定義和內容定位。比如國外媒體常用「下一代互聯網」、「Internet2」、「下一代Web」等來稱呼網格相關技術。但「下一代互聯網(NGI)」和「Internet2」又是美國的兩個具體科研項目的名字,它們與網格研究目標相交叉,研究內容和重點有很大不同。企業界用的名稱也很多,有內容分發(Contents Delivery)、服務分發(Service Delivery)、電子服務(e-service)、實時企業計算(Real-Time Enterprise Computing,簡稱RTEC)、分布式計算Peer-to-Peer Computing(簡稱P2P)、Web服務(Web Services)等。中國科學院計算所所長李國傑院士認為,網格實際上是繼傳統互聯網、Web之後的第三次浪潮,可以稱之為第三代互聯網應用。
網格是利用互聯網把地理上廣泛分布的各種資源(包括計算資源、存儲資源、帶寬資源、軟體資源、數據資源、信息資源、知識資源等)連成一個邏輯整體,就像一台超級計算機一樣,為用戶提供一體化信息和應用服務(計算、存儲、訪問等),虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作,徹底消除資源「孤島」,最充分的實現信息共享。
三.網格技術的特徵及其體系結構
1.網格技術的特徵
在介紹網格的特徵之前,我們首先要解決一個重要的問題:網格是不是分布式系統?這個問題之所以必須回答,因為人們常常會問另一個相關的問題:"為什麼我們需要網格?現在已經有很多系統(比如海關報關系統、飛機訂票系統)實現了資源共享與協同工作。這些系統與網格有什麼區別?"
對這個問題的簡要回答是:網格是一種分布式系統,但網格不同於傳統的分布式系統。IBM Global Service與EDS是在這個分布式領域最著名的公司。構建分布式系統有三種方法:即傳統方法(我們稱之為EDS方法)、分布自律系統(Autonomous Decentralized Systems, ADS)方法,網格(grid)方法。ADS通常用於工業控制系統中。網格方法與傳統方法的區別見下表:
特徵 傳統分布式系統 網格
開放性 需求和技術有一定確定性、封閉性 開放技術、開放系統
通用性 專門領域、專有技術 通用技術
集中性 很可能是統一規劃、集中控制 一般而言是自然進化、非集中控制
使用模式 常常是終端模式或C/S模式 服務模式為主
標准化 領域標准或行業標准 通用標准(+行業標准)
平台性 應用解決方案 平台或基礎設施
通過以上對比,
1.資源共享,消除資源孤島:網格能夠提供資源共享,它能消除信息孤島、實現應用程序的互連互通。網格與計算機網路不同,計算機網路實現的是一種硬體的連通,而網格能實現應用層面的連通。
2.協同工作:網格第二個特點是協同工作,很多網格結點可以共同處理一個項目
3.通用開放標准,非集中控制,非平凡服務質量:這是Ian Foster最近提出的網格檢驗標准。網格是基於國際的開放技術標准,這跟以前很多行業、部門或者公司推出的軟體產品不一樣。
4.動態功能,高度可擴展性:網格可以提供動態的服務,能夠適應變化。同時網格並非限制性的,它實現了高度的可擴展性。
2.網格的體系特徵
網格之所以能有以上所說的種種優勢特徵,是由網格的體系結構賦予它的。網格體系結構的主要功能是劃分系統基本組件,指定組件的目的與功能,刻畫組件之間的相互作用,整合各部分組件。科研工作者已經提出並實現了若干種合理的網格體系結構。下面介紹目前影響比較廣泛的兩個網格體系結構:網格計算協議體系結構(Grid Protocol Architecture,GPA)和計算經濟網格體系結構(GRACE)模型。
OGSA(Open Grid Services Architecture)被稱為是下一代的網格體系結構,它是在原來「五層沙漏結構」的基礎上,結合最新的Web Service 技術提出來的。OGSA包括兩大關鍵技術即網格技術和Web Service 技術。
隨著網格計算研究的深入,人們越來越發現網格體系結構的重要。網格體系結構是關於如何建造網格的技術,包括對網格基本組成部分和各部分功能的定義和描述,網格各部分相互關系與集成方法的規定,網格有效運行機制的刻畫。顯然,網格體系結構是網格的骨架和靈魂,是網格最核心的技術,只有建立合理的網格體系結構,才能夠設計和建造好網格,才能夠使網格有效地發揮作用。
OGSA最突出的思想就是以「服務」為中心。在OGSA框架中,將一切都抽象為服務,包括計算機、程序、數據、儀器設備等。這種觀念,有利於通過統一的標准介面來管理和使用網格。Web Service提供了一種基於服務的框架結構,但是,Web Service 面對的一般都是永久服務,而在網格應用環境中,大量的是臨時性的短暫服務,比如一個計算任務的執行等。考慮到網格環境的具體特點,OGSA 在原來Web Service 服務概念的基礎上,提出了「網格服務(Grid Service)」的概念,用於解決服務發現、動態服務創建、服務生命周期管理等與臨時服務有關的問題。
基於網格服務的概念,OGSA 將整個網格看作是「網格服務」的集合,但是這個集合不是一成不變的,是可以擴展的,這反映了網格的動態特性。網格服務通過定義介面來完成不同的功能,服務數據是關於網格服務實例的信息,因此網格服務可以簡單地表示為「網格服務=介面/行為+服務數據」。
在目前,網格服務提供的介面還比較有限,OGSA 還在不斷的完善過程之中,下一步將考慮擴充管理、安全等等方面的內容。
3.網格協議體系結構
Ian Foster於2001年提出了網格計算協議體系結構,認為網格建設的核心是標准化的協議與服務,並與Internet網路協議進行類比(如圖1)。該結構主要包括以下五個層次:
構造層(Fabric):控制局部的資源。由物理或邏輯實體組成,目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計算資源、存儲系統、目錄、網路資源等;邏輯資源包括分布式文件系統、分布計算池、計算機群等。構造層組件的功能受高層需求影響,基本功能包括資源查詢和資源管理的QoS保證。
連接層(Connectivity):支持便利安全的通信。該層定義了網格中安全通信與認證授權控制的核心協議。資源間的數據交換和授權認證、安全控制都在這一層控制實現。該層組件提供單點登錄、代理委託、同本地安全策略的整合和基於用戶的信任策略等功能。
資源層(Resource):共享單一資源。該層建立在連接層的通信和認證協議之上,滿足安全會話、資源初始化、資源運行狀況監測、資源使用狀況統計等需求,通過調用構造層函數來訪問和控制局部資源。
匯集層(Collective):協調各種資源。該層將資源層提交的受控資源匯集在一起,供虛擬組織的應用程序共享和調用。該層組件可以實現各種共享行為,包括目錄服務、資源協同、資源監測診斷、數據復制、負荷控制、賬戶管理等功能。
應用層(Application):為網格上用戶的應用程序層。應用層是在虛擬組織環境中存在的。應用程序通過各層的應用程序編程介面(API)調用相應的服務,再通過服務調動網格上的資源來完成任務。為便於網格應用程序的開發,需要構建支持網格計算的大型函數庫。
四. 當今網格的運用
現在國內國外運用得最多的可能是在一些大型院校的計算網格(實現計算資源的共享。 什麼是計算資源: 簡單來說就是計算能力,CPU。 計算資源共享就是CPU計算的共享)。人們把一個集群(cluster, 也就是常說的機房,通常有幾十台操作系統為Linux的計算機)的計算機連成一個局域型網格。這樣就好像把這幾十台電腦連成了一台超級計算機,計算能力當然大大提高了。這種局域計算網格主要運用於一些科研的研究。比如說生物科學。當生物科學的研究員需要高性能的計算資源來幫助他們分析試驗的結果時,他們就把這些分析試驗的程序提交(submit)給網格,網格通過計算再把結果返回給這些研究員。計算結果可能是一些圖像(rendering)也可能是一些數據。這些計算如果在單一PC(Personal computer, 個人計算機)上運行的話,往往會花費幾個月的時間,然而在網格中運行一,兩天也就完成了。這就是網格技術最直觀的優點之一。當然現在有一些大型主機(super-mainframe)也有很強的計算能力(比如常說的IBM deepblue,打敗人類圍棋大師Kasparov那位),但是這種主機太昂貴,而且配置(deploy)往往不方便,是名副其實的重量級(heavyweight)計算。SETI@Home (SETI@Home's,一個分布式計算的項目,通過互聯網路上的計算機搜索地球外智慧訊息,網格在分布式計算的成功運用。 參見:http://www.equn.com/info/fd01.htm)的網站指出,世界上最強大的計算機IBM 的 ASCI White,可以實現12萬億次的浮點運算,但是花費了1億千萬美元;然而SETI@HOME 只用了50萬美元卻實現了15萬億次浮點運算。
網格另外一個顯著的運用可能就是虛擬組織(Virtual Organisations)。這種虛擬組織往往是針對與某一個特定的項目,或者是某一類特定研究人員。在這裡面可以實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。比如說中國2008年奧運會開幕式研究組就可以運用網格組成一個虛擬組織。在這個虛擬組織里,任何成員不管在哪個地方都可以有權訪問組織的共享資源(如 開幕式場地圖紙,開幕式資金,開幕式節目單);而且可以和另一地方的虛擬組織成員進行交流。這個虛擬組織就像把所有奧運會開幕式的資源,信息,以及人員集中到了一個虛擬的空間,讓人們集中精力研討開幕式項目的問題,而不必考慮其他的問題。據個實例,由英國利茲大學,牛津大學,約克大學和謝菲爾德大學合作的DAME項目就是致力於研究和運用虛擬組織。DAME架構在這四個大學合建的白玫瑰網格White Rose Computational Grid (WRCG)上,運用於對飛機故障的快速檢測和維修。
D. 配電網網格化規劃是什麼
網格化規劃就是打抄破碎片化布局,按照模塊化思路、顆粒度網路,遵循土地利用和時間發展規律,繪制主幹網架藍圖;將高壓、中壓甚至低壓電力設施一次布置到位,統籌配網自動化、通信、保護配置等內容,其核心是以網格為單位對負荷需求的大小、空間位置以及時間變化進行從點到面的統計分析;強化電力設施的社會屬性,將電力設施規模、數量、分布等准確置於地塊中進行電能區塊化配送;提高規劃方案的適應性和可實施性,實現精細化投資目標,實現與地區發展規劃有效銜接。
E. 談談你對於網格、3C融合和三網融合的理解與認識
一.網格的產生
網格(Grid)這個詞來自於電力網格(PowerGrid)。「網格」與「電力網格」形神相似。一方面,計算機網縱橫交錯,很像電力網;另一方面,電力網格用高壓線路把分散在各地的發電站連接在一起,向用戶提供源源不斷的電力。用戶只需插上插頭、打開開關就能用電,一點都不需要關心電能是從哪個電站送來的,也不需要知道是水力電、火力電還是核能電。建設網格的目的也是一樣,其最終目的是希望它能夠把分布在網際網路上數以億計的計算機、存儲器、貴重設備、資料庫等結合起來,形成一個虛擬的、空前強大的超級計算機,滿足不斷增長的計算、存儲需求,並使信息世界成為一個有機的整體。
二.究竟什麼是網格
網格是一種新興的技術,正處在不斷發展和變化當中。目前學術界和商業界圍繞網格開展的研究有很多,其研究的內容和名稱也不盡相同因而網格尚未有精確的定義和內容定位。比如國外媒體常用「下一代互聯網」、「Internet2」、「下一代Web」等來稱呼網格相關技術。但「下一代互聯網(NGI)」和「Internet2」又是美國的兩個具體科研項目的名字,它們與網格研究目標相交叉,研究內容和重點有很大不同。企業界用的名稱也很多,有內容分發(Contents Delivery)、服務分發(Service Delivery)、電子服務(e-service)、實時企業計算(Real-Time Enterprise Computing,簡稱RTEC)、分布式計算Peer-to-Peer Computing(簡稱P2P)、Web服務(Web Services)等。中國科學院計算所所長李國傑院士認為,網格實際上是繼傳統互聯網、Web之後的第三次浪潮,可以稱之為第三代互聯網應用。
網格是利用互聯網把地理上廣泛分布的各種資源(包括計算資源、存儲資源、帶寬資源、軟體資源、數據資源、信息資源、知識資源等)連成一個邏輯整體,就像一台超級計算機一樣,為用戶提供一體化信息和應用服務(計算、存儲、訪問等),虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作,徹底消除資源「孤島」,最充分的實現信息共享。
三.網格技術的特徵及其體系結構
1.網格技術的特徵
在介紹網格的特徵之前,我們首先要解決一個重要的問題:網格是不是分布式系統?這個問題之所以必須回答,因為人們常常會問另一個相關的問題:"為什麼我們需要網格?現在已經有很多系統(比如海關報關系統、飛機訂票系統)實現了資源共享與協同工作。這些系統與網格有什麼區別?"
對這個問題的簡要回答是:網格是一種分布式系統,但網格不同於傳統的分布式系統。IBM Global Service與EDS是在這個分布式領域最著名的公司。構建分布式系統有三種方法:即傳統方法(我們稱之為EDS方法)、分布自律系統(Autonomous Decentralized Systems, ADS)方法,網格(grid)方法。ADS通常用於工業控制系統中。網格方法與傳統方法的區別見下表:
特徵 傳統分布式系統 網格
開放性 需求和技術有一定確定性、封閉性 開放技術、開放系統
通用性 專門領域、專有技術 通用技術
集中性 很可能是統一規劃、集中控制一般而言是自然進化、非集中控制
使用模式 常常是終端模式或C/S模式 服務模式為主
標准化 領域標准或行業標准 通用標准(+行業標准)
平台性 應用解決方案 平台或基礎設施
通過以上對比,
1.資源共享,消除資源孤島:網格能夠提供資源共享,它能消除信息孤島、實現應用程序的互連互通。網格與計算機網路不同,計算機網路實現的是一種硬體的連通,而網格能實現應用層面的連通。
2.協同工作:網格第二個特點是協同工作,很多網格結點可以共同處理一個項目
3.通用開放標准,非集中控制,非平凡服務質量:這是Ian Foster最近提出的網格檢驗標准。網格是基於國際的開放技術標准,這跟以前很多行業、部門或者公司推出的軟體產品不一樣。
4.動態功能,高度可擴展性:網格可以提供動態的服務,能夠適應變化。同時網格並非限制性的,它實現了高度的可擴展性。
2.網格的體系特徵
網格之所以能有以上所說的種種優勢特徵,是由網格的體系結構賦予它的。網格體系結構的主要功能是劃分系統基本組件,指定組件的目的與功能,刻畫組件之間的相互作用,整合各部分組件。科研工作者已經提出並實現了若干種合理的網格體系結構。下面介紹目前影響比較廣泛的兩個網格體系結構:網格計算協議體系結構(Grid Protocol Architecture,GPA)和計算經濟網格體系結構(GRACE)模型。
OGSA(Open Grid Services Architecture)被稱為是下一代的網格體系結構,它是在原來「五層沙漏結構」的基礎上,結合最新的Web Service 技術提出來的。OGSA包括兩大關鍵技術即網格技術和Web Service 技術。
隨著網格計算研究的深入,人們越來越發現網格體系結構的重要。網格體系結構是關於如何建造網格的技術,包括對網格基本組成部分和各部分功能的定義和描述,網格各部分相互關系與集成方法的規定,網格有效運行機制的刻畫。顯然,網格體系結構是網格的骨架和靈魂,是網格最核心的技術,只有建立合理的網格體系結構,才能夠設計和建造好網格,才能夠使網格有效地發揮作用。
OGSA最突出的思想就是以「服務」為中心。在OGSA框架中,將一切都抽象為服務,包括計算機、程序、數據、儀器設備等。這種觀念,有利於通過統一的標准介面來管理和使用網格。Web Service提供了一種基於服務的框架結構,但是,Web Service 面對的一般都是永久服務,而在網格應用環境中,大量的是臨時性的短暫服務,比如一個計算任務的執行等。考慮到網格環境的具體特點,OGSA 在原來Web Service 服務概念的基礎上,提出了「網格服務(Grid Service)」的概念,用於解決服務發現、動態服務創建、服務生命周期管理等與臨時服務有關的問題。
基於網格服務的概念,OGSA 將整個網格看作是「網格服務」的集合,但是這個集合不是一成不變的,是可以擴展的,這反映了網格的動態特性。網格服務通過定義介面來完成不同的功能,服務數據是關於網格服務實例的信息,因此網格服務可以簡單地表示為「網格服務=介面/行為+服務數據」。
在目前,網格服務提供的介面還比較有限,OGSA 還在不斷的完善過程之中,下一步將考慮擴充管理、安全等等方面的內容。
3.網格協議體系結構
Ian Foster於2001年提出了網格計算協議體系結構,認為網格建設的核心是標准化的協議與服務,並與Internet網路協議進行類比(如圖1)。該結構主要包括以下五個層次:
構造層(Fabric):控制局部的資源。由物理或邏輯實體組成,目的是為上層提供共享的資源。常用的物理資源包括計算資源、存儲系統、目錄、網路資源等;邏輯資源包括分布式文件系統、分布計算池、計算機群等。構造層組件的功能受高層需求影響,基本功能包括資源查詢和資源管理的QoS保證。
連接層(Connectivity):支持便利安全的通信。該層定義了網格中安全通信與認證授權控制的核心協議。資源間的數據交換和授權認證、安全控制都在這一層控制實現。該層組件提供單點登錄、代理委託、同本地安全策略的整合和基於用戶的信任策略等功能。
資源層(Resource):共享單一資源。該層建立在連接層的通信和認證協議之上,滿足安全會話、資源初始化、資源運行狀況監測、資源使用狀況統計等需求,通過調用構造層函數來訪問和控制局部資源。
匯集層(Collective):協調各種資源。該層將資源層提交的受控資源匯集在一起,供虛擬組織的應用程序共享和調用。該層組件可以實現各種共享行為,包括目錄服務、資源協同、資源監測診斷、數據復制、負荷控制、賬戶管理等功能。
應用層(Application):為網格上用戶的應用程序層。應用層是在虛擬組織環境中存在的。應用程序通過各層的應用程序編程介面(API)調用相應的服務,再通過服務調動網格上的資源來完成任務。為便於網格應用程序的開發,需要構建支持網格計算的大型函數庫。
四. 當今網格的運用
現在國內國外運用得最多的可能是在一些大型院校的計算網格(實現計算資源的共享。什麼是計算資源: 簡單來說就是計算能力,CPU。計算資源共享就是CPU計算的共享)。人們把一個集群(cluster, 也就是常說的機房,通常有幾十台操作系統為Linux的計算機)的計算機連成一個局域型網格。這樣就好像把這幾十台電腦連成了一台超級計算機,計算能力當然大大提高了。這種局域計算網格主要運用於一些科研的研究。比如說生物科學。當生物科學的研究員需要高性能的計算資源來幫助他們分析試驗的結果時,他們就把這些分析試驗的程序提交(submit)給網格,網格通過計算再把結果返回給這些研究員。計算結果可能是一些圖像(rendering)也可能是一些數據。這些計算如果在單一PC(Personal computer, 個人計算機)上運行的話,往往會花費幾個月的時間,然而在網格中運行一,兩天也就完成了。這就是網格技術最直觀的優點之一。當然現在有一些大型主機(super-mainframe)也有很強的計算能力(比如常說的IBM deepblue,打敗人類圍棋大師Kasparov那位),但是這種主機太昂貴,而且配置(deploy)往往不方便,是名副其實的重量級(heavyweight)計算。SETI@Home (SETI@Home's,一個分布式計算的項目,通過互聯網路上的計算機搜索地球外智慧訊息,網格在分布式計算的成功運用。參見:http://www.equn.com/info/fd01.htm)的網站指出,世界上最強大的計算機IBM 的 ASCI White,可以實現12萬億次的浮點運算,但是花費了1億千萬美元;然而SETI@HOME 只用了50萬美元卻實現了15萬億次浮點運算。
網格另外一個顯著的運用可能就是虛擬組織(Virtual Organisations)。這種虛擬組織往往是針對與某一個特定的項目,或者是某一類特定研究人員。在這裡面可以實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。比如說中國2008年奧運會開幕式研究組就可以運用網格組成一個虛擬組織。在這個虛擬組織里,任何成員不管在哪個地方都可以有權訪問組織的共享資源(如開幕式場地圖紙,開幕式資金,開幕式節目單);而且可以和另一地方的虛擬組織成員進行交流。這個虛擬組織就像把所有奧運會開幕式的資源,信息,以及人員集中到了一個虛擬的空間,讓人們集中精力研討開幕式項目的問題,而不必考慮其他的問題。據個實例,由英國利茲大學,牛津大學,約克大學和謝菲爾德大學合作的DAME項目就是致力於研究和運用虛擬組織。DAME架構在這四個大學合建的白玫瑰網格White Rose Computational Grid (WRCG)上,運用於對飛機故障的快速檢測和維修。
3C指的是計算機(Computer)、通訊(Communication)和消費類電子產品(Consumer Electrics)。3C融合即利用數字信息技術激活其中任何一個環節,通過某種協議使3C的三個方面實現信息資源的共享和互聯互通,從而滿足人們在任何時間、任何地點通過信息關聯應用來方便自己的生活。
3C融合的數字家庭是奇妙的,這是一個電腦、家電和網路完全互聯互通的世界,在這個家庭中,所有的電腦、電器和網路,都可以聯通,並忠實體現主人的意志:我們可以在回家的路上對空調發出指令,我們可以在做飯的時候用冰箱看電視,我們可以用電視打電話……一切你能想像的奇妙事情,都有可能通過3C融合成為現實,這就是3C融合的魅力。IT老大比爾•蓋茨曾經在《未來之路》書中就作了相關的3C應用描述,打那時起,我們對3C融合就充滿了殷切期待。可喜的是,到今天3C融合終於初露端倪。
現在,3C產業進行融合的脈絡已經清晰可見,通訊、IT、家電都在從各自的角度趨向3C融合,數字家庭中心的多媒體電腦、可上網的電視、可拍照的手機、可打電話的PDA,這些數字融合產品已經越來越受到老百姓的關注。那麼,目前我們的數字家庭怎麼來實現3C融合?要想搞清這個問題,我們需要了解3C融合該如何發展進化。就發展趨勢而言,3C融合並非一蹴而就,而是隨著技術進步,呈現兩大發展階段:初級階段的互連互通和高級階段的高度智能一體化。
目前3C融合尚處於初級階段。按照不同的運作模式,今天的數字家庭大致可以分為三大區域:以桌面電腦為中心的「電腦互連區域」、由家庭視聽娛樂設備組成的「家用電器廣播區域」和以筆記本電腦為中心的「移動設備區域」。其中,電腦互連區域包含LCD顯示器、數碼相機、MP3播放器、列印機、數碼攝錄機等依賴於電腦的電子設備,家用電器區域則包含電視機、音響設備、DVD播放機/錄像機、電視游戲機等家庭視聽娛樂設備,而移動設備區域則主要包括筆記本電腦、掌上電腦(PDA)、手機等便攜類產品。從目前的狀況來看,在各個區域內部不同的電子設備處於高度協作關系,但各個區域間,尤其是家用電器與其他兩個區域之間幾乎不產生任何應用關聯。
目前,數字家庭中的各設備之間的連接似乎不夠方便:繁瑣的線路、千奇百怪的介面、五花八門的文件格式,盡管它們可以實現協作但預先的准備過程同樣令人感到不太愉快,距離我們心目中的「數字家庭」仍然相差甚遠。因此,3C融合的第一步就是要打破這種格局,實現數字家庭3大區域之間的互連互通。可行的手段就是通過標准化的智能型無線技術,實現這些設備的無縫互連。無線寬頻作為數字家庭各產品的統一無線連接標准,就責無旁貸地擔負起數字家庭網路化建設的重任。
802.11g無線技術和寬頻Internet接入技術的成熟,可以讓越來越的3C產品擺脫網線束縛,通過無線寬頻網路緊密地聯系在一起,大大加快3C融合的步伐。802.11技術又稱Wi-Fi,是WECA(無線乙太網兼容聯盟)推動的無線區域網標准。802.11g是成熟的Wi-Fi標准之一,速率達到了54M/S,主要用於區域網無線互連。使用IP及IPv6網路協議,可無縫接入IP區域網和網際網路。
802.11g無線技術的靈活性和方便性,加上寬頻網路大信息流量、高傳送速度、強穩定可靠、費用低廉等特點,能夠讓無線寬頻技術迅速得到用戶認同,實現數字家庭互連互通,完成3C融合。目前,專注於3C融合市場的海信數碼已經選定了「無線寬頻」作為進軍3C融合市場的突破口,並推出了第一款無線寬頻電腦——海信智佳H8848。
作為3C融合的信息管理中心、數據存儲中心和網路接入中心,海信智佳H8848為家庭提供了一個實用完整的數字家庭應用方案,在國內第一次為家用電腦配備了「USB無線網卡+無線路由器」,用戶可以徹底擺脫線路和空間的羈絆,通過社區區域網或ADSL,在家中任意位置接入寬頻Internet,而且可以支持最多15台電腦同時寬頻上網。
三網融合是一種廣義的、社會化的說法,在現階段它並不意味著電信網、計算機網和有線電視網三大網路的物理合一,而主要是指高層業務應用的融合。
其表現為技術上趨向一致:網路層上可以實現互聯互通,形成無縫覆蓋;業務層上互相滲透和交叉;應用層上趨向使用統一的IP協議;在經營上互相競爭、互相合作,朝著向人類提供多樣化、多媒體化、個性化服務的同一目標逐漸交匯;行業管制和政策方面也逐漸趨向統一。
三大網路通過技術改造,能夠提供包括語音、數據、圖像等綜合多媒體的通信業務。這就是所謂的三網融合。
三網融合,在概念上從不同角度和層次上分析,,可以涉及到技術融合、業務融合、行業融合、終端融合及網路融合。目前更主要的是應用層次上互相使用統一的通信協議。
F. 網格在科技上的應用和前景
網格技術基本概念:
一家票務公司要銷售滾石樂隊的告別演出門票,IT部門經理擔心,開始網上售票後,公司的伺服器和軟體會不會不堪重負?但實際上該公司並沒有增加數十個伺服器和存儲系統,有關IT人員只是擰開開關,將公司的骨幹網與一個「網格」相聯。結果公司在3分鍾內銷售了90萬張門票,沒有一個顧客因系統處理能力不足而被拒之門外。
上述情景並非可望而不可及。網格作為一種能帶來巨大處理、存儲能力和其他IT資源的新型網路,可以應付臨時之用。網格計算通過共享網路將不同地點的大量計算機相聯,從而形成虛擬的超級計算機,將各處計算機的多餘處理器能力合在一起,可為研究和其他數據集中應用提供巨大的處理能力。有了網格計算,那些沒有能力購買價值數百萬美元的超級計算機的機構,也能利用其巨大的計算能力。
計算的「烏托邦」?
Gartner公司的Rob Batchelder認為,網格的構想一直是計算領域的「烏托邦」,在科技應用上雖有巨大前景,但最大的缺陷是缺乏明顯的商業應用。自20世紀90年代在歐美出現以來,網格主要被用於幫助分散的大學研究人員分析粒子加速器和巨型望遠鏡的數據。但在過去的兩年中,網格的概念和GlobusToolkit已在研究和教育領域得到廣泛應用,數十項全球性的大項目採用這些技術,以挑戰科學計算中的海量計算問題。
目前網格技術雖主要為學術機構所控制,但企業也在陸續跟進。事實上,全球網格論壇(GlobalGridForum)的主要贊助企業就包括Unilever——一家以經銷肥皂、冰淇淋著稱的企業。與許多正在研究和評估網格技術的企業一樣,Unilever自己對於如何利用此技術仍秘而不宣。而Johnson&Johnson與Merck等制葯公司、BMW與波音等製造企業卻已利用這一技術的處理能力和存儲空間進行模擬試驗,例如葯品能否保護細胞免受病毒侵襲?飛機機翼是否會在暴風雨中折斷?
基因研究是網格技術的自然應用,這一領域所需的投資很難由一家企業來承擔,生物科技企業可用網格技術來分析基因數據;醫生可以用網格技術製作出病人器官的三維模型,作為診斷疾病的輔助手段;網格可以處理來自商店現金記錄或金融市場的數據流。其他行業,如航空、保險、運輸和國防,也會從中受益。如此看來,網格計算並非是可望不可及的烏托邦,其商業應用的廣闊前景就在眼前。
爭奪控制權
網格計算被譽為繼Internet和Web之後的「第三個信息技術浪潮」,有望提供下一代分布式應用和服務,對研究和信息系統發展有著深遠的影響。主要IT廠商早就為獲得網格計算的控制權展開了競爭。
Sun公司日前發布了「網格引擎」企業版5.3的測試版,使企業內部的計算機網格更容易聯接,提供更好的管理和資源分配。網格引擎軟體提供了開放源代碼版本,自2000年發布到目前為止,共被下載了1.2萬次,共有11.8萬個CPU利用該軟體進行管理。Sun公司技術產品營銷經理PeterJeffcock認為,網格計算有明顯的三個階段:群集網格、校園網格和全球網格,目前發布的GridEngine企業版5.3使Sun向功能校園網格邁進了一步。Sun還與競爭對手一起支持AVAKI與Globus等行業組織,積極參與網格計算開放標準的建立。
Microsoft的研究部門也參與了各項分布式計算研究項目,包括容錯遠程文件系統Farsite,以及建設分布式系統的Millenium;HP也表示將提供Coolbase軟體,使用戶可以通過Internet共享各種計算設備;Compaq宣布正在制定一個全球性的網格計算解決方案計劃,向尋求網格計算系統的客戶提供軟硬體和技術支持。為此,Compaq與加拿大PlatformComputing結盟,充分利用該技術,以及CompaqTru64UnixAlpha伺服器系統和運行Linux的CompaqProLiant伺服器,為用戶提供完整的、集成的、開放的網格解決方案。Compaq還建立了網格計算高級研究中心,繼續對該技術進行研究。日本的企業在網格計算方面也躍躍欲試。NTT宣布將於2002年中期開展為期6個月的網格計算試驗,參與者包括了Intel、SGI等。
今年8月,IBM宣布在網格計算領域投資40億美元,在全球建設40家數據中心,正式進入網格計算領域。IBM被英國政府選中,負責NationalGrid(國家網格)項目,這項預算達2500萬美元的網格會把8所大學的計算機相連。IBM目前正與美國的賓夕法尼亞大學合作,將數家醫院聯接,構建一個復雜的計算網格。參與的醫院可快速利用遠方的醫療數據,並共享分析程序。日前,IBM還宣布了一項名為北卡羅萊納生物信息科學網格的項目,涉及60家企業、大學和生物醫學研究公司,這是全球第一個主要由私營行業參與的網格項目。而此時距IBM進入網格計算領域僅僅3個月。看來IBM是要立志做網格技術的「領頭羊」。
那麼,這一項目的實施是否標志網格計算已開始進入商業應用呢?
標準是成功關鍵
就像TCP/IP協議是Internet的核心一樣,構建網格計算也需要對標准協議和服務進行定義。目前,包括Global Grid Forum、研究模型驅動體系結構(Model Driven Architecture)的對象管理組織(OMG)、致力於網路服務與語義WWW研究的W3C,以及Globus.org等標准化團體蠢蠢欲動。
今年7月,OMG、W3C、Grid Forum等標准化組織與來自學術、商業領域的人士出席了「軟體服務網格研討會」,加快全球大網格(GGG)標準的制定。接著,另一開放源代碼網格標准組織——Globus也集會研究通過廣域網聯接的高性能計算的基礎設施問題。Globus目前正致力於開發標準的網格架構和其他技術。
迄今為止,網格計算還沒有正式的標准,但在核心技術上,相關機構與企業已達成一致:由美國Argonne國家實驗室與南加州大學信息科學學院(ISI)合作開發的Globus Toolkit已成為網格計算事實上的標准,包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi、NEC在內的12家計算機和軟體廠商已宣布將採用Globus Toolkit。作為一種開放架構和開放標准基礎設施,Globus Toolkit提供了構建網格應用所需的很多基本服務,如安全、資源發現、資源管理、數據訪問等。目前所有重大的網格項目都是基於Globus Tookit提供的協議與服務建設的。
除了標准以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是網格計算亟待解決的一個問題,否則將無法成為企業的商業架構。在內部系統環境中常常視而不見的問題,如安全、認證和可靠性,在任何分布式環境下都必須得到解決。研究咨詢公司StencilGroup的合夥人Brent Sleeper認為:「這要求具有高層次的架構技能,而不是簡歷上列出的編程語言。」如果把全球的網格都聯在一起,那麼就能借用彼此未用的資源,網格就會更強大和靈活。雖然這也是網格的最終目標,但把網格聯在一起也會帶來政治問題。IBM為大學建設網格或Unilever建設內部的網格都只是單純的IT決策,而將私有網格聯接,形成能力更大的共享網格,其中的風險卻大得多。在客戶需要時,相互競爭的網格提供商是否願意出售彼此多餘的資源?此外,網格應用常涉及大量的數據和計算,需要在各組織間共享安全資源,這不是當前的Internet和網路基礎設施所能做到的。看來在網格計算實現商業應用之前,還有很多的問題需要解決。
然而,設想一下運用前所未聞的計算能力所能完成的工作,我們都會明白,構建全球網格的前景幾乎是無法抗拒的。美國Argonne國家實驗室的科學家Rick Stevens指出:「就像最初的Arpanet成為Internet的中心一樣,就把Teragrid看做是形成全球網格中心的雛形吧!」
網格的商業應用
生物醫學:網格可提供葯品開發人員所需的計算能力,用以研究葯物和蛋白質分子的形態與運動。
工程:波音、福特、bmw公司都在嘗試用網格計算進行復雜的模擬與設計。
數據搜集/分析:製造、石油加工、貨物運輸、甚至零售企業都要維護昂貴的設備,時常會出現問題,造成不好的結果。同無線感測器一樣,網格能夠存儲和處理所有交易。
G. 網格發展的基本背景
當今,信息領域正發生著廣泛而深刻的技術變革,新概念和新技術不完善和發展,如地球信息科學的發展,數字地球概念的提出,GIS技術和資料庫技術走向集成,信息高速公路和Internet網的發展。Internet網和信息高速公路的飛速發展與廣泛應用,帶來了分布式應用研究以及共享信息和知識需求的不斷增長,必然帶來網路GIS的發展。而現在第3代網路技術——網格技術的提出和發展對GIS的發展更帶來了長遠的影響。特別是1998年1月31日美國前副總統戈爾提出的「數字地球」戰略,需要對大量的地理信息進行並行計算處理,此時WebGIS的不足顯現出來了,因為它主要通過超鏈接形成超文本,包括實現並行計算功能,而這一點對數字地球、數字城市需要的快速計算、信息共享是致命的。網格計算的提出和發展使得GIS必將朝著網路化、標准化、大眾化方向發展。GridGIS也必將成為「數字地球」的核心平台。
「數字地球」的概念,實際上是網格技術在地球信息科學領域的一種體現形式。一切與位置有關的信息在網路環境下,用數字形式進行描述並存儲成為豐富的資源,通過信息共享技術,實現「按需索取」的服務,這種空間信息基礎設施成為空間信息網格(SIG)。
空間信息網格是空間信息獲取、互操作的基本發展框架。空間信息網格提供了一體化的空間信息獲取、處理與應用的基本技術框架,以及智能化的空間信息處理平台和基本應用環境。建立分布式、智能化空間計算環境的基礎是建立基於分布式資料庫管理的空間網格計算環境,也就是實現支持局域、廣域網路環境下空間信息處理和跨平台計算,實現支持多用戶數據同步處理,實現支持空間數據的RPC,實現異構系統的互操作,實現支持網路環境下的多級分布式協同工作。
空間信息網格是要利用現有的網路基礎設施、協議規范、Web和資料庫技術,為用戶提供一體化的智能空間信息平台,其目標是創建一種架構在OS和Web Service之上的基於Interent的新一代信息平台和軟體基礎設施。在這個平台上,信息的處理是分布式、協作和智能化的,用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網格追求的最終目標是能夠做到服務點播(Service On Demand)和一步到位的服務。
在GIS領域,基於網格計算理念,研究者提出基於服務網格的空間信息網格及Grid GIS;國際標准化組織積極推進Grid GIS相關標準的制訂。一些協議及標准得到商業化GIS軟體公司,如ESRI,M apInfo的支持並且取得成效。GIS領域採納互聯網標准和協議,如XML,可以將鬆散結合的GIS網路和地理信息處理服務結合在一起,形成空間信息服務。ESRI積極支持分布式GIS及GIS服務概念的發展,Gnet戰略在很多層面都會涉及。在最大的層面是World Wide Web,在最小的層面,是企業化的World Wide Web。通過網格協議的支持,多個部門將可以提供多種的和綜合性的服務,同時共享這些服務。可以支持企業化的開發,提供了不同分布式體系環境下構建GISWeb Services的開發組件,可以滿足GridGIS的建立,但是不同商業化公司所倡導的開發技術並不相同,呈現出不斷發展的態勢。
GridGIS是空間信息計算環境和空間信息服務技術體系,其是實現空間信息網格的技術支撐系統,其通過空間信息的標准化,實現空間信息的共享;通過空間分析語義的標准化,實現GIS功能的互操作:通過網格技術體系的支持,實現異構環境下GIS功能的共享。
GridGIS要利用現有的OpenGIS的GML標准,Web地圖服務標准以及網格相關技術標准,為用戶提供開放的空間信息計算環境技術體系,實現用戶分布式、跨平台的空間信息計算集成。空間信息計算環境的研究可以包括空間信息深度計算和空間信息主動計算兩個層次。首先,通過時空屬性融合下的空間作用規律,建立空間深度計算體系,以獲得空間數據分布與模擬;其次,在此基礎上提出以空間智能體為核心的空間智能計算策略,實現空間主動計算體系。
目前,我國已將網格GIS作為信息領域的重點方向進行了深入的研究及成果的推廣及廣泛的應用,形成了網格GIS體系結構、標准規范、關鍵技術、軟體平台、應用示範等一系列成果,並在多個領域進行了應用。
2008年1月,結合國內外網格計算技術的前沿研究成果,科技部設立了「863」計劃項目「網格地理信息系統軟體及重大應用」,該項目制定了網格環境下異構GIS軟體互操作技術,研究了空間信息網格計算技術,突破了網格GIS關鍵技術,開發出高性能、高可用性的網格GIS應用服務軟體和集成應用系統,形成了具有自主知識產權的網格GIS軟體平台,實現了網格環境下異構GIS互操作和在線共享服務。
網格GIS相關標准在「中國地質調查信息網格平台」和「天地圖」等工程中得到較好的應用;網格GIS平台在地質調查信息網格、數字城市、地理信息公共服務平台、數字流域、數字油田等平台中進行了應用:網格GIS空間分析與處理技術已應用於林業信息化建設、煤礦安全系統、地震應急指揮系統建設中。
可以認為,網格GIS是GIS與網格技術的有機結合,是GIS在網格環境下的一種應用,網格GIS的網格環境必須能夠在新近的硬體和軟體技術平台上操作,最終實現GIS網格化。GIS通過網格技術使功能得到了延伸和拓展,真正成為大眾使用的信息工具,從網格上的任意一個結點,可以訪問網格上的各種分布式的、具有超媒體特性的地理空間數據及屬性數據,進行地理空間分析、查詢,並對復雜空間問題進行並行計算,以輔助和支持決策。
H. 網格技術的發展
1.1.3.1 國內網格研究現狀
我國對網格計算的研究始於 1998 年,關鍵技術與國外差距不大。在 1999 ~2000 年期間設立了 「國家高性能計算環境」重大項目,研製了網格系統軟體和一批網格應用軟體,形成了國家高性能計算環境即網格的雛形。2002 年,我國政府在 「863」計劃中設立了網格專項,並開始籌建中國國家網格(CN Grid)、中國科學院 「織女星網格」、中國教育科研網格(China - Grid)、空間信息應用網格等。目前,上述網格和其他一些行業網格已投入使用。
1.1.3.1.1 中國國家網格(CN Grid)
中國國家網格是國家 「863」計劃重大專項支持的項目,聚合了高性能計算和事務處理能力的新一代信息基礎設施試驗(程伯群等,2010; 劉紅,2009)。通過資源共享、協同工作和服務機制,有效支持科學研究、資源環境、先進製造和信息服務等應用。以技術創新推動國家信息化建設及相關產業的發展。
CN Grid 以我國自主研製的曙光 4000 A 和聯想深騰 6800 兩檯面向網格的高性能計算機為主要資源,由分布在全國的 10 個網格結點組成(劉紅,2009)。其中兩個主結點分別設在中國科學院計算機網路信息中心和上海超級計算中心,其他結點分布在清華大學、北京應用物理與計算數學研究所、西安交通大學、中國科技大學、華中科技大學、中科院深圳先進技術研究院、山東大學和香港大學。CN Grid 通過專項自主開發的網格軟體,集成了各個結點的計算、存儲、數據、軟體等資源,實現了資源共享和協同工作,形成了科學研究、技術開發和應用示範的網格環境。中國國家網格將提供高性能計算、資源共享、協同工作的能力; 在科學研究、環境資源、製造業、服務業中建設若干大型行業應用網格; 研製面向網格計算的高性能計算機,裝備網格節點,促進我國高性能計算機的研究和產業化; 研究以網格軟體為代表的網格核心技術,在網格體系結構和網格軟體、網格應用技術、網格服務模式、網格安全以及網格管理和運行機制等方面突破一批關鍵技術; 推動網格的產業化進程。
1.1.3.1.2 中國科學院 「織女星網格」(Grid-Vega)
「織女星網格」主要由中國科學院計算技術研究所承擔,包括知識網格、信息網格、服務網格、基礎研究和網格操作系統 5 個部分。與國內外其他網格研究項目相比,「織女星網格」的最大特點是 「服務網格」的概念(劉紅,2009)。
織女星網格體系結構的基本思想是把網格看成一個虛擬的超級計算機系統,它集成了已有計算機系統的設計方法,即將網格看成是一個虛擬的、具有單一系統映像的計算機系統,基於此,織女星網格也將包括硬體、系統軟體和應用三個組成部分,相應的其體系結構也分為 3 個層次,即硬體層、操作系統層和應用層。網格硬體包括廣域分布的計算資源,如高性能計算機、貴重儀器以及互聯系統; 網格操作系統是基於網格硬體開發的系統軟體,完成資源管理、數據管理、協議處理並提供應用編程介面; 網格應用層向網格用戶提供一體化、透明的使用模式(徐志偉等,2002)。
1.1.3.1.3 中國教育科研網格(China Grid)
中國教育科研網格,旨在基於 CERNet 的基礎上,實現信息技術資源,信息資源和所有在線的儀器設備,包括各類感測器、電子顯微鏡及其他實驗設備組成共享平台。首批有清華大學、北京大學、華東科技大學、北京航空航天大學等 12 所高等院校參加。China Grid,即校園計算機 Grid 平台,聚合了該 12 所院校的計算能力,已超過 12 萬億次。基於China Grid 支持平台,共開發了圖形處理 Grid、生物信息等 Grid,大學課程在線 Grid、計算流體力學 Grid 和大數據量信息處理 Grid 五大專業 Grid 系統。China Grid 是國際上第一個遵循國際開放 OGSR 標准框架的,參照 WSRF 規范的 Grid 中間件的支持平台 CGSP,已成為 China Grid 標磚的主要制定者,受到了國內外學術界和技術界的重視。
1.1.3.1.4 空間信息應用網格
國內目前已建成的應用網格中與空間信息相關的主要有國家地質調查網格、科學數據網格、中國氣象應用網格等。
國家地質調查網格是由國家 「863」計劃專項 「高性能計算機及其核心軟體」支持的課題 「資源環境應用網格構建(編號: 2002AA104220)」的研究成果。該系統以國家地質調查工作為依託,引入網格理念並以此為技術支撐體系,基於 WEB 技術開發專業應用系統,實現領域內應用層面的互通互聯、資源共享和協同工作。主要完成了整個網格系統框架結構的設計和部署,提出了國家地質調查應用網格系統的體系結構,基於 VEGA 研製了應用網格服務平台,建立了資源環境應用網格系統(張禮中等,2006,唐宇等,2003)。
科學數據網格(Scientific Data Grid,SDG)是在中國科學院科學資料庫海量數據資源的基礎上,利用先進的數據網格技術、連接分布在全國的四十多個研究所而建設的一個面向大規模分布式異構數據資源的共享平台和應用環境。科學數據網格在研製過程中,得到了中國科學院 「十五」信息化建設專項、科技部 863 計劃、科技部國家科技基礎條件平台工作、自然科學基金重大研究計劃等多項科研經費的支持。2003 年 12 月發布了科學數據網格軟體包的第一個版本(SDG1.0),2004 年 12 月發布了第二個版本(SDG2.0),2005 年 8 月發布了第三個版本(SDG2.1),並已在科學資料庫的建庫單位進行了推廣部署。
中國氣象應用網格(CMAG )是由 863 重大專項支持的研究項目,其目標是以 「十五」國家科技攻關項目 「中國氣象數值預報系統技術創新研究」的研究成果為基礎,研製基於網格技術的數值天氣預報軟體及其支持軟體; 研究觀測資料和數值預報氣象數據的海量處理技術,實現網格應用對海量氣象數據集的遠程訪問; 利用中國氣象局行業內部的綜合氣象信息網路和高性能計算資源,在 2005 年,建立地域覆蓋區域氣象中心的中國氣象網格平台,為行業內部提供進行數值預報技術創新研究的環境,實現數值預報應用層的互聯互通、資源共享和協同工作,逐步形成氣象網格的技術標准,指導中國氣象局的業務系統現代化建設(陳德輝等,2003; 楊學勝等,2005; 張衛民等,2007)。
1.1.3.2 國外網格研究現狀
近年來,國際上從美國、歐洲、日本等發達國家到印度等發展中國家,都啟動了大型網格計劃,並得到了產業界的大力支持。世界信息技術大國都認識到網格對當前網路技術巨大的拓展功能和宏偉的發展前景,把發展網格技術放到了戰略高度,投入巨資,力圖搶占網格技術制高點,獲取競爭新優勢。美國政府用於網格技術的基礎研究經費已達 5 億美元(孫九林等,2002)。美國自然科學基金會資助的網格項目有 NPACI Grid 和 TeraGrid 等(Catlett et al.,2007,Thomas et al.,2003)。美國軍方對網格技術更為重視,正規劃實施名為 「全球信息網格(Global In-formation Grid)」 的巨型網格計劃,此外還有美國宇航局(NASA)支持的 IPC 網格項目等。美國各大 IT 公司如 Sun、IBM、Oracle、HP 等也紛紛投入巨資進行網格研究。
歐洲的數據網格 European Data Grid(DEG)是一個國際性大型研究和技術發展項目,該項目由 CERN(European Organization for Nuclear Research 歐洲粒子物理實驗室)領導,另外包括 ESA(European Space Agency)法國 CNRS(Center National de la Recherche Scien-tifique)、義大利 INFN、荷蘭 NIKHEF、英國 PPAEC 共 5 個主要合作夥伴以及歐洲各國的15 個相關研究機構(Segal et al.,2003)。Data Grid 主要針對 CERN 的高能物理應用,解決海量數據的分解存貯和處理問題,提供突破地理局限,允許分布在世界各地的工作者交互,共享數據和設備,共同開展科學研究的合作環境。
日本是亞洲開展網格研究比較早的國家。日本的 Data Fanm 網格項目,主要用於 Per-abyte 數據量的高能物理實驗數據的分析和處理,與歐洲數據網格相連。日本還確定了 IT基礎實驗室(ITBL)、東京大學網路、大阪大學生物網格中心、電子 U 科學計劃(架構超級計算機網路)等機構和發展網路計算機科技計劃、國際研究網格計劃(NAGEGI)商務網格計算機等計劃,並逐年撥經費推動網格技術研究。
韓國的網格計劃之一是 N Grid,這是韓國信息通訊部支持的一個項目,N Grid 的目標是建立韓國國家網格,該項目包括計算網格、數據網格、訪問網格和應用網格。它將韓國的超級計算機和高性能機群連接在一起,建立應用試驗床、應用門戶和開發具體的應用程序。
印度在其第十個五年發展計劃期間開發 I Grid。主要是由高級計算開發中心把印度技術研究所、印度科學研究所等 7 個著名的學術機構連接在一起,以網格的理念令其發揮資源共享等作用。
I. 網格的優勢
所謂藍牙(Bluetooth)技術,實際上是一種短距離無線通信技術,利用「藍牙」技術,能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和行動電話手機等移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化以上這些設備與Internet之間的通信,從而使這些現代通信設備與網際網路之間的數據傳輸變得更加迅速高效,為無線通信拓寬道路。說得通俗一點,就是藍牙技術使得現代一些輕易攜帶的移動通信設備和電腦設備,不必藉助電纜就能聯網,並且能夠實現無線上網際網路,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網路。
「藍牙」的形成背景是這樣的:1998年5月,愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商,在聯合開展短程無線通信技術的標准化活動時提出了藍牙技術,其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應用技術。這五家廠商還成立了藍牙特別興趣組,以使藍牙技術能夠成為未來的無線通信標准。晶元霸主Intel公司負責半導體晶元和傳輸軟體的開發,愛立信負責無線射頻和行動電話軟體的開發,IBM和東芝負責筆記本電腦介面規格的開發。1999年下半年,著名的業界巨頭微軟、摩托羅拉、三康、朗訊與藍牙特別小組的五家公司共同發起成立了藍牙技術推廣組織,從而在全球范圍內掀起了一股「藍牙」熱潮。全球業界即將開發一大批藍牙技術的應用產品,使藍牙技術呈現出極其廣闊的市場前景,並預示著21世紀初將迎來波瀾壯闊的全球無線通信浪潮。
簡單地講,網格是把整個互聯網整合成一台巨大的超級計算機,實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。當然,我們也可以構造地區性的網格(如中關村科技園區網格)、企事業內部網格、區域網網格、甚至家庭網格和個人網格。網格的根本特徵並不一定是它的規模,而是資源共享,消除了資源孤島。
由於網格是一種新技術,它也就具有新技術的兩個特徵。第一,不同的群體用不同的名詞來稱謂它。第二,網格的精確含義和內容還沒有固定,而是在不斷變化。
目前網格技術雖主要為學術機構所控制,但企業也在陸續跟進。事實上,全球網格論壇(GlobalGridForum)的主要贊助企業就包括Unilever——一家以經銷肥皂、冰淇淋著稱的企業。與許多正在研究和評估網格技術的企業一樣,Unilever自己對於如何利用此技術仍秘而不宣。而Johnson&Johnson與Merck等制葯公司、BMW與波音等製造企業卻已利用這一技術的處理能力和存儲空間進行模擬試驗,例如葯品能否保護細胞免受病毒侵襲?飛機機翼是否會在暴風雨中折斷?
基因研究是網格技術的自然應用,這一領域所需的投資很難由一家企業來承擔,生物科技企業可用網格技術來分析基因數據;醫生可以用網格技術製作出病人器官的三維模型,作為診斷疾病的輔助手段;網格可以處理來自商店現金記錄或金融市場的數據流。其他行業,如航空、保險、運輸和國防,也會從中受益。如此看來,網格計算並非是可望不可及的烏托邦,其商業應用的廣闊前景就在眼前。
爭奪控制權
網格計算被譽為繼Internet和Web之後的「第三個信息技術浪潮」,有望提供下一代分布式應用和服務,對研究和信息系統發展有著深遠的影響。主要IT廠商早就為獲得網格計算的控制權展開了競爭。
Sun公司日前發布了「網格引擎」企業版5.3的測試版,使企業內部的計算機網格更容易聯接,提供更好的管理和資源分配。網格引擎軟體提供了開放源代碼版本,自2000年發布到目前為止,共被下載了1.2萬次,共有11.8萬個CPU利用該軟體進行管理。Sun公司技術產品營銷經理PeterJeffcock認為,網格計算有明顯的三個階段:群集網格、校園網格和全球網格,目前發布的GridEngine企業版5.3使Sun向功能校園網格邁進了一步。Sun還與競爭對手一起支持AVAKI與Globus等行業組織,積極參與網格計算開放標準的建立。
Microsoft的研究部門也參與了各項分布式計算研究項目,包括容錯遠程文件系統Farsite,以及建設分布式系統的Millenium;HP也表示將提供Coolbase軟體,使用戶可以通過Internet共享各種計算設備;Compaq宣布正在制定一個全球性的網格計算解決方案計劃,向尋求網格計算系統的客戶提供軟硬體和技術支持。為此,Compaq與加拿大PlatformComputing結盟,充分利用該技術,以及CompaqTru64UnixAlpha伺服器系統和運行Linux的CompaqProLiant伺服器,為用戶提供完整的、集成的、開放的網格解決方案。Compaq還建立了網格計算高級研究中心,繼續對該技術進行研究。日本的企業在網格計算方面也躍躍欲試。NTT宣布將於2002年中期開展為期6個月的網格計算試驗,參與者包括了Intel、SGI等。
今年8月,IBM宣布在網格計算領域投資40億美元,在全球建設40家數據中心,正式進入網格計算領域。IBM被英國政府選中,負責NationalGrid(國家網格)項目,這項預算達2500萬美元的網格會把8所大學的計算機相連。IBM目前正與美國的賓夕法尼亞大學合作,將數家醫院聯接,構建一個復雜的計算網格。參與的醫院可快速利用遠方的醫療數據,並共享分析程序。日前,IBM還宣布了一項名為北卡羅萊納生物信息科學網格的項目,涉及60家企業、大學和生物醫學研究公司,這是全球第一個主要由私營行業參與的網格項目。而此時距IBM進入網格計算領域僅僅3個月。看來IBM是要立志做網格技術的「領頭羊」。
那麼,這一項目的實施是否標志網格計算已開始進入商業應用呢?
標準是成功關鍵
就像TCP/IP協議是Internet的核心一樣,構建網格計算也需要對標准協議和服務進行定義。目前,包括Global Grid Forum、研究模型驅動體系結構(Model Driven Architecture)的對象管理組織(OMG)、致力於網路服務與語義WWW研究的W3C,以及Globus.org等標准化團體蠢蠢欲動。
今年7月,OMG、W3C、Grid Forum等標准化組織與來自學術、商業領域的人士出席了「軟體服務網格研討會」,加快全球大網格(GGG)標準的制定。接著,另一開放源代碼網格標准組織——Globus也集會研究通過廣域網聯接的高性能計算的基礎設施問題。Globus目前正致力於開發標準的網格架構和其他技術。
迄今為止,網格計算還沒有正式的標准,但在核心技術上,相關機構與企業已達成一致:由美國Argonne國家實驗室與南加州大學信息科學學院(ISI)合作開發的Globus Toolkit已成為網格計算事實上的標准,包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi、NEC在內的12家計算機和軟體廠商已宣布將採用Globus Toolkit。作為一種開放架構和開放標准基礎設施,Globus Toolkit提供了構建網格應用所需的很多基本服務,如安全、資源發現、資源管理、數據訪問等。目前所有重大的網格項目都是基於Globus Tookit提供的協議與服務建設的。
除了標准以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是網格計算亟待解決的一個問題,否則將無法成為企業的商業架構。在內部系統環境中常常視而不見的問題,如安全、認證和可靠性,在任何分布式環境下都必須得到解決。研究咨詢公司StencilGroup的合夥人Brent Sleeper認為:「這要求具有高層次的架構技能,而不是簡歷上列出的編程語言。」如果把全球的網格都聯在一起,那麼就能借用彼此未用的資源,網格就會更強大和靈活。雖然這也是網格的最終目標,但把網格聯在一起也會帶來政治問題。IBM為大學建設網格或Unilever建設內部的網格都只是單純的IT決策,而將私有網格聯接,形成能力更大的共享網格,其中的風險卻大得多。在客戶需要時,相互競爭的網格提供商是否願意出售彼此多餘的資源?此外,網格應用常涉及大量的數據和計算,需要在各組織間共享安全資源,這不是當前的Internet和網路基礎設施所能做到的。看來在網格計算實現商業應用之前,還有很多的問題需要解決。
然而,設想一下運用前所未聞的計算能力所能完成的工作,我們都會明白,構建全球網格的前景幾乎是無法抗拒的。美國Argonne國家實驗室的科學家Rick Stevens指出:「就像最初的Arpanet成為Internet的中心一樣,就把Teragrid看做是形成全球網格中心的雛形吧!」
網格的商業應用
生物醫學:網格可提供葯品開發人員所需的計算能力,用以研究葯物和蛋白質分子的形態與運動。
工程:波音、福特、bmw公司都在嘗試用網格計算進行復雜的模擬與設計。
數據搜集/分析:製造、石油加工、貨物運輸、甚至零售企業都要維護昂貴的設備,時常會出現問題,造成不好的結果。同無線感測器一樣,網格能夠存儲和處理所有交易。
娛樂產業:特殊效果設計。
J. 網格布的發展前景是好不好,需求量大嗎
建築節能是世紀中國建築事業發展的一個重點,當前的建築用能數目巨大,鋪張嚴峻,與我國的發展目標「建設節約型社會」方向不符。我國事能源消耗大國,建築能耗已超過全國總能源消耗的四分之一,位列國家能源消費比例第一。
1999年中國聚苯乙烯出產能力為82萬噸/年,產量近55萬噸,入口量151.7萬噸,出口量2.8萬噸,表觀需求量204萬噸,自給率僅為 27%。產量和表觀消費量均低於聚乙烯(分別為273萬噸和530萬噸)、聚丙烯(分別為265萬噸和411萬噸)。未來幾年,中國聚苯乙烯需求量還會以一定速度增長,2005年需求量約為280萬噸,2010年為370萬噸。在需求增長的同時,聚苯乙烯的消費結構也會發生一些變化,泡沫製品的比例會大幅度下降,而家用電器、日用小商品和建築保暖材料的比例會有所上升。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯樹脂為基料,加入發泡劑等輔助材料,經加熱發泡而成的輕質材料。它具有質輕、導熱系數小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低溫、易加工、價廉質優等長處。自1996年以來,海內聚苯乙烯泡沫塑料製品出產進入了高速發展階段。聚苯乙烯泡沫塑料板材(如連續擠出聚苯乙烯(XPS)、膨脹聚苯乙烯(EPS)、舒樂舍板、泰柏板、GRG聚苯芯材保溫板、EPS建築模塊、彩色鋼板聚苯乙烯泡沫夾芯板)現已在建築市場上廣泛應用。我國在建材中已經大量使用聚苯乙烯泡沫塑料,但聚苯乙烯泡沫板材所佔的比例和數目是遠遠不夠的。以西歐為例,聚苯乙烯泡沫建材占其聚苯乙烯泡沫總量的 67%,即1995年西歐在建材中耗用45.5萬多噸的聚苯乙烯泡沫。而我國目前聚苯乙烯泡沫建材占其EPS總量的25%,即不到6萬噸/年。
過去外牆內保溫技術盛行,外牆網格布保溫處於試驗階段。近幾年,外牆網格布保溫多了起來,外牆內保溫顯著減少,一些別墅使用了外牆夾芯保溫技術。材料方面也是多種多樣,聚苯乙烯泡沫板、硅酸鹽復合漿料、岩棉礦渣棉、玻璃棉、泡沫玻璃、聚氨脂泡沫板等。
一般用於建築領域的保溫工藝有外牆網格布保溫順外牆內保溫兩種。
玻璃纖維網格布是以玻璃纖維機織物為基材,經高分子抗乳液浸泡塗層。從而具有良好的抗鹼性、柔韌性以及經緯向高度抗拉力,可被廣泛用於建築物內外牆體 保溫、防水、抗裂等。玻璃纖維網格布以耐鹼玻纖網布為主,它採用中無鹼玻纖紗(主要成份是硅酸鹽、化學穩定性好)經特殊的組織結構—紗羅組織絞織而成,後經抗鹼液、增強劑等高溫熱定型處理。