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家电网格发展

发布时间: 2021-03-04 11:28:32

A. 中国国家网格的研究历史

中国的网格研究可以追溯到上世纪90年代末。1999年~2000年,国家863计划实施了国家高性回能计算环境重点项答目,建立了由5个高性能计算中心构成的国家高性能计算环境,开发了环境软件和一批示范应用,形成了网格的雏形。
进入21世纪,在国家863计划中,把高性能计算和网格作为重要的研究方向,设立了“高性能计算机及其核心软件”重大专项。该项目历时4年(2002年~2005年),国内有23家单位、700多名研究人员参加,在网格环境、网格软件和网格应用等几个方面,完成了一批重要的研究课题,中国国家网格的建立和应用是该重大专项研究成果的集中体现。
根据以上的目标和任务,中国国家网格的研究制订了“需求牵引、技术跨越、多方协作、持续发展”的指导思想。

B. 电器网格是什么意思。急!!!!

网格是来一种用于集成或共享地理上分自布的各种资源(包括计算机系统、存储系统、通信系统、文件、数据库、程序等),使之成为有机的整体,共同完成各种所需任务的机制。
电器网格,就是家里的各种电器联网,就是所谓E家的概念,通过网络(包括无线的网络)可以对这些电器进行远端操作、维护等。

C. 什么是网格,和网络有什么区别啊

网格
一.网格的产生

网格(Grid)这个词来自于电力网格(PowerGrid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面,计算机网纵横交错,很像电力网;另一方面,电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起,向用户提供源源不断的电力。用户只需插上插头、打开开关就能用电,一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的,也不需要知道是水力电、火力电还是核能电。建设网格的目的也是一样,其最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来,形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机,满足不断增长的计算、存储需求,并使信息世界成为一个有机的整体。

电网和网格对照表

电网:当你用洗衣机洗衣服时,你只关心衣服什么时候洗好。而不在乎洗衣机用的电是来源于水力发电,火电厂还是核电。你只需要把插头插入插座就行了。
网格:当你在电脑前工作时,你唯一关心的是要做的事(比如一项计算,设计等等)无论电脑连上什么网路,你都可以得到所需的计算能力出储存容量。

电网:我们现在用电的基础建设是“电网“。就是利用输电站,电力站,变电所和电线等等,把许多不同种类的发电厂和你家联系起来。
网格:对于上述的基础建设就叫“网格“。就是把电脑,工作站,服务器等计算资源连起来,而且提供必要的使用机制。

电网:电网是显而易见的:你不必担心你所用的电力是从哪里或者如何产生的。
网格:网格也将成为显而易见:你不必担心你所使用的电脑程序和资料在那里,网格中间服务器都会把最适合的计算资源分配给你的工作。

电网:电网很普遍:电力到处都有。只要插上插座就能获得电力资源。
网格:网格也将很普遍:电脑,笔记本,或者是掌上电脑,手机,甚至是一般的家用电器都可以通过网格插口连 上网格。

电网:电网是公共设施:你只要付钱就可以用电。
网格:网格也试图想为广大民众服务:只要付钱,都可以享用网格无穷无尽的计算资源和储存能力

注:另一种说法是网格就像一个巨大的网,里面有很多格子.每个格子就是一个局域网格,每个节点就是一台计算机.这种说法可能起源于中国。

二.究竟什么是网格

网格是一种新兴的技术,正处在不断发展和变化当中。目前学术界和商业界围绕网格开展的研究有很多,其研究的内容和名称也不尽相同因而网格尚未有精确的定义和内容定位。比如国外媒体常用“下一代互联网”、“Internet2”、“下一代Web”等来称呼网格相关技术。但“下一代互联网(NGI)”和“Internet2”又是美国的两个具体科研项目的名字,它们与网格研究目标相交叉,研究内容和重点有很大不同。企业界用的名称也很多,有内容分发(Contents Delivery)、服务分发(Service Delivery)、电子服务(e-service)、实时企业计算(Real-Time Enterprise Computing,简称RTEC)、分布式计算Peer-to-Peer Computing(简称P2P)、Web服务(Web Services)等。中国科学院计算所所长李国杰院士认为,网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮,可以称之为第三代互联网应用。

网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源(包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等)连成一个逻辑整体,就像一台超级计算机一样,为用户提供一体化信息和应用服务(计算、存储、访问等),虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作,彻底消除资源“孤岛”,最充分的实现信息共享。

三.网格技术的特征及其体系结构

1.网格技术的特征

在介绍网格的特征之前,我们首先要解决一个重要的问题:网格是不是分布式系统?这个问题之所以必须回答,因为人们常常会问另一个相关的问题:"为什么我们需要网格?现在已经有很多系统(比如海关报关系统、飞机订票系统)实现了资源共享与协同工作。这些系统与网格有什么区别?"

对这个问题的简要回答是:网格是一种分布式系统,但网格不同于传统的分布式系统。IBM Global Service与EDS是在这个分布式领域最著名的公司。构建分布式系统有三种方法:即传统方法(我们称之为EDS方法)、分布自律系统(Autonomous Decentralized Systems, ADS)方法,网格(grid)方法。ADS通常用于工业控制系统中。网格方法与传统方法的区别见下表:

特征 传统分布式系统 网格

开放性 需求和技术有一定确定性、封闭性 开放技术、开放系统

通用性 专门领域、专有技术 通用技术

集中性 很可能是统一规划、集中控制 一般而言是自然进化、非集中控制

使用模式 常常是终端模式或C/S模式 服务模式为主

标准化 领域标准或行业标准 通用标准(+行业标准)

平台性 应用解决方案 平台或基础设施

通过以上对比,

1.资源共享,消除资源孤岛:网格能够提供资源共享,它能消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同,计算机网络实现的是一种硬件的连通,而网格能实现应用层面的连通。

2.协同工作:网格第二个特点是协同工作,很多网格结点可以共同处理一个项目

3.通用开放标准,非集中控制,非平凡服务质量:这是Ian Foster最近提出的网格检验标准。网格是基于国际的开放技术标准,这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。

4.动态功能,高度可扩展性:网格可以提供动态的服务,能够适应变化。同时网格并非限制性的,它实现了高度的可扩展性。

2.网格的体系特征

网格之所以能有以上所说的种种优势特征,是由网格的体系结构赋予它的。网格体系结构的主要功能是划分系统基本组件,指定组件的目的与功能,刻画组件之间的相互作用,整合各部分组件。科研工作者已经提出并实现了若干种合理的网格体系结构。下面介绍目前影响比较广泛的两个网格体系结构:网格计算协议体系结构(Grid Protocol Architecture,GPA)和计算经济网格体系结构(GRACE)模型。

OGSA(Open Grid Services Architecture)被称为是下一代的网格体系结构,它是在原来“五层沙漏结构”的基础上,结合最新的Web Service 技术提出来的。OGSA包括两大关键技术即网格技术和Web Service 技术。

随着网格计算研究的深入,人们越来越发现网格体系结构的重要。网格体系结构是关于如何建造网格的技术,包括对网格基本组成部分和各部分功能的定义和描述,网格各部分相互关系与集成方法的规定,网格有效运行机制的刻画。显然,网格体系结构是网格的骨架和灵魂,是网格最核心的技术,只有建立合理的网格体系结构,才能够设计和建造好网格,才能够使网格有效地发挥作用。

OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念,有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构,但是,Web Service 面对的一般都是永久服务,而在网格应用环境中,大量的是临时性的短暂服务,比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点,OGSA 在原来Web Service 服务概念的基础上,提出了“网格服务(Grid Service)”的概念,用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。

基于网格服务的概念,OGSA 将整个网格看作是“网格服务”的集合,但是这个集合不是一成不变的,是可以扩展的,这反映了网格的动态特性。网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于网格服务实例的信息,因此网格服务可以简单地表示为“网格服务=接口/行为+服务数据”。

在目前,网格服务提供的接口还比较有限,OGSA 还在不断的完善过程之中,下一步将考虑扩充管理、安全等等方面的内容。

3.网格协议体系结构

Ian Foster于2001年提出了网格计算协议体系结构,认为网格建设的核心是标准化的协议与服务,并与Internet网络协议进行类比(如图1)。该结构主要包括以下五个层次:

构造层(Fabric):控制局部的资源。由物理或逻辑实体组成,目的是为上层提供共享的资源。常用的物理资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等;逻辑资源包括分布式文件系统、分布计算池、计算机群等。构造层组件的功能受高层需求影响,基本功能包括资源查询和资源管理的QoS保证。

连接层(Connectivity):支持便利安全的通信。该层定义了网格中安全通信与认证授权控制的核心协议。资源间的数据交换和授权认证、安全控制都在这一层控制实现。该层组件提供单点登录、代理委托、同本地安全策略的整合和基于用户的信任策略等功能。

资源层(Resource):共享单一资源。该层建立在连接层的通信和认证协议之上,满足安全会话、资源初始化、资源运行状况监测、资源使用状况统计等需求,通过调用构造层函数来访问和控制局部资源。

汇集层(Collective):协调各种资源。该层将资源层提交的受控资源汇集在一起,供虚拟组织的应用程序共享和调用。该层组件可以实现各种共享行为,包括目录服务、资源协同、资源监测诊断、数据复制、负荷控制、账户管理等功能。

应用层(Application):为网格上用户的应用程序层。应用层是在虚拟组织环境中存在的。应用程序通过各层的应用程序编程接口(API)调用相应的服务,再通过服务调动网格上的资源来完成任务。为便于网格应用程序的开发,需要构建支持网格计算的大型函数库。

四. 当今网格的运用

现在国内国外运用得最多的可能是在一些大型院校的计算网格(实现计算资源的共享。 什么是计算资源: 简单来说就是计算能力,CPU。 计算资源共享就是CPU计算的共享)。人们把一个集群(cluster, 也就是常说的机房,通常有几十台操作系统为Linux的计算机)的计算机连成一个局域型网格。这样就好像把这几十台电脑连成了一台超级计算机,计算能力当然大大提高了。这种局域计算网格主要运用于一些科研的研究。比如说生物科学。当生物科学的研究员需要高性能的计算资源来帮助他们分析试验的结果时,他们就把这些分析试验的程序提交(submit)给网格,网格通过计算再把结果返回给这些研究员。计算结果可能是一些图像(rendering)也可能是一些数据。这些计算如果在单一PC(Personal computer, 个人计算机)上运行的话,往往会花费几个月的时间,然而在网格中运行一,两天也就完成了。这就是网格技术最直观的优点之一。当然现在有一些大型主机(super-mainframe)也有很强的计算能力(比如常说的IBM deepblue,打败人类围棋大师Kasparov那位),但是这种主机太昂贵,而且配置(deploy)往往不方便,是名副其实的重量级(heavyweight)计算。SETI@Home (SETI@Home's,一个分布式计算的项目,通过互联网络上的计算机搜索地球外智慧讯息,网格在分布式计算的成功运用。 参见:http://www.equn.com/info/fd01.htm)的网站指出,世界上最强大的计算机IBM 的 ASCI White,可以实现12万亿次的浮点运算,但是花费了1亿千万美元;然而SETI@HOME 只用了50万美元却实现了15万亿次浮点运算。

网格另外一个显著的运用可能就是虚拟组织(Virtual Organisations)。这种虚拟组织往往是针对与某一个特定的项目,或者是某一类特定研究人员。在这里面可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。比如说中国2008年奥运会开幕式研究组就可以运用网格组成一个虚拟组织。在这个虚拟组织里,任何成员不管在哪个地方都可以有权访问组织的共享资源(如 开幕式场地图纸,开幕式资金,开幕式节目单);而且可以和另一地方的虚拟组织成员进行交流。这个虚拟组织就像把所有奥运会开幕式的资源,信息,以及人员集中到了一个虚拟的空间,让人们集中精力研讨开幕式项目的问题,而不必考虑其他的问题。据个实例,由英国利兹大学,牛津大学,约克大学和谢菲尔德大学合作的DAME项目就是致力于研究和运用虚拟组织。DAME架构在这四个大学合建的白玫瑰网格White Rose Computational Grid (WRCG)上,运用于对飞机故障的快速检测和维修。

D. 配电网网格化规划是什么

网格化规划就是打抄破碎片化布局,按照模块化思路、颗粒度网络,遵循土地利用和时间发展规律,绘制主干网架蓝图;将高压、中压甚至低压电力设施一次布置到位,统筹配网自动化、通信、保护配置等内容,其核心是以网格为单位对负荷需求的大小、空间位置以及时间变化进行从点到面的统计分析;强化电力设施的社会属性,将电力设施规模、数量、分布等准确置于地块中进行电能区块化配送;提高规划方案的适应性和可实施性,实现精细化投资目标,实现与地区发展规划有效衔接。

E. 谈谈你对于网格、3C融合和三网融合的理解与认识

一.网格的产生
网格(Grid)这个词来自于电力网格(PowerGrid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面,计算机网纵横交错,很像电力网;另一方面,电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起,向用户提供源源不断的电力。用户只需插上插头、打开开关就能用电,一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的,也不需要知道是水力电、火力电还是核能电。建设网格的目的也是一样,其最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来,形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机,满足不断增长的计算、存储需求,并使信息世界成为一个有机的整体。

二.究竟什么是网格

网格是一种新兴的技术,正处在不断发展和变化当中。目前学术界和商业界围绕网格开展的研究有很多,其研究的内容和名称也不尽相同因而网格尚未有精确的定义和内容定位。比如国外媒体常用“下一代互联网”、“Internet2”、“下一代Web”等来称呼网格相关技术。但“下一代互联网(NGI)”和“Internet2”又是美国的两个具体科研项目的名字,它们与网格研究目标相交叉,研究内容和重点有很大不同。企业界用的名称也很多,有内容分发(Contents Delivery)、服务分发(Service Delivery)、电子服务(e-service)、实时企业计算(Real-Time Enterprise Computing,简称RTEC)、分布式计算Peer-to-Peer Computing(简称P2P)、Web服务(Web Services)等。中国科学院计算所所长李国杰院士认为,网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮,可以称之为第三代互联网应用。

网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源(包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等)连成一个逻辑整体,就像一台超级计算机一样,为用户提供一体化信息和应用服务(计算、存储、访问等),虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作,彻底消除资源“孤岛”,最充分的实现信息共享。

三.网格技术的特征及其体系结构

1.网格技术的特征

在介绍网格的特征之前,我们首先要解决一个重要的问题:网格是不是分布式系统?这个问题之所以必须回答,因为人们常常会问另一个相关的问题:"为什么我们需要网格?现在已经有很多系统(比如海关报关系统、飞机订票系统)实现了资源共享与协同工作。这些系统与网格有什么区别?"

对这个问题的简要回答是:网格是一种分布式系统,但网格不同于传统的分布式系统。IBM Global Service与EDS是在这个分布式领域最著名的公司。构建分布式系统有三种方法:即传统方法(我们称之为EDS方法)、分布自律系统(Autonomous Decentralized Systems, ADS)方法,网格(grid)方法。ADS通常用于工业控制系统中。网格方法与传统方法的区别见下表:

特征 传统分布式系统 网格

开放性 需求和技术有一定确定性、封闭性 开放技术、开放系统

通用性 专门领域、专有技术 通用技术

集中性 很可能是统一规划、集中控制一般而言是自然进化、非集中控制

使用模式 常常是终端模式或C/S模式 服务模式为主

标准化 领域标准或行业标准 通用标准(+行业标准)

平台性 应用解决方案 平台或基础设施

通过以上对比,

1.资源共享,消除资源孤岛:网格能够提供资源共享,它能消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同,计算机网络实现的是一种硬件的连通,而网格能实现应用层面的连通。

2.协同工作:网格第二个特点是协同工作,很多网格结点可以共同处理一个项目

3.通用开放标准,非集中控制,非平凡服务质量:这是Ian Foster最近提出的网格检验标准。网格是基于国际的开放技术标准,这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。

4.动态功能,高度可扩展性:网格可以提供动态的服务,能够适应变化。同时网格并非限制性的,它实现了高度的可扩展性。

2.网格的体系特征

网格之所以能有以上所说的种种优势特征,是由网格的体系结构赋予它的。网格体系结构的主要功能是划分系统基本组件,指定组件的目的与功能,刻画组件之间的相互作用,整合各部分组件。科研工作者已经提出并实现了若干种合理的网格体系结构。下面介绍目前影响比较广泛的两个网格体系结构:网格计算协议体系结构(Grid Protocol Architecture,GPA)和计算经济网格体系结构(GRACE)模型。

OGSA(Open Grid Services Architecture)被称为是下一代的网格体系结构,它是在原来“五层沙漏结构”的基础上,结合最新的Web Service 技术提出来的。OGSA包括两大关键技术即网格技术和Web Service 技术。

随着网格计算研究的深入,人们越来越发现网格体系结构的重要。网格体系结构是关于如何建造网格的技术,包括对网格基本组成部分和各部分功能的定义和描述,网格各部分相互关系与集成方法的规定,网格有效运行机制的刻画。显然,网格体系结构是网格的骨架和灵魂,是网格最核心的技术,只有建立合理的网格体系结构,才能够设计和建造好网格,才能够使网格有效地发挥作用。

OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中,将一切都抽象为服务,包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念,有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构,但是,Web Service 面对的一般都是永久服务,而在网格应用环境中,大量的是临时性的短暂服务,比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点,OGSA 在原来Web Service 服务概念的基础上,提出了“网格服务(Grid Service)”的概念,用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。

基于网格服务的概念,OGSA 将整个网格看作是“网格服务”的集合,但是这个集合不是一成不变的,是可以扩展的,这反映了网格的动态特性。网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于网格服务实例的信息,因此网格服务可以简单地表示为“网格服务=接口/行为+服务数据”。

在目前,网格服务提供的接口还比较有限,OGSA 还在不断的完善过程之中,下一步将考虑扩充管理、安全等等方面的内容。

3.网格协议体系结构

Ian Foster于2001年提出了网格计算协议体系结构,认为网格建设的核心是标准化的协议与服务,并与Internet网络协议进行类比(如图1)。该结构主要包括以下五个层次:

构造层(Fabric):控制局部的资源。由物理或逻辑实体组成,目的是为上层提供共享的资源。常用的物理资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等;逻辑资源包括分布式文件系统、分布计算池、计算机群等。构造层组件的功能受高层需求影响,基本功能包括资源查询和资源管理的QoS保证。

连接层(Connectivity):支持便利安全的通信。该层定义了网格中安全通信与认证授权控制的核心协议。资源间的数据交换和授权认证、安全控制都在这一层控制实现。该层组件提供单点登录、代理委托、同本地安全策略的整合和基于用户的信任策略等功能。

资源层(Resource):共享单一资源。该层建立在连接层的通信和认证协议之上,满足安全会话、资源初始化、资源运行状况监测、资源使用状况统计等需求,通过调用构造层函数来访问和控制局部资源。

汇集层(Collective):协调各种资源。该层将资源层提交的受控资源汇集在一起,供虚拟组织的应用程序共享和调用。该层组件可以实现各种共享行为,包括目录服务、资源协同、资源监测诊断、数据复制、负荷控制、账户管理等功能。

应用层(Application):为网格上用户的应用程序层。应用层是在虚拟组织环境中存在的。应用程序通过各层的应用程序编程接口(API)调用相应的服务,再通过服务调动网格上的资源来完成任务。为便于网格应用程序的开发,需要构建支持网格计算的大型函数库。

四. 当今网格的运用

现在国内国外运用得最多的可能是在一些大型院校的计算网格(实现计算资源的共享。什么是计算资源: 简单来说就是计算能力,CPU。计算资源共享就是CPU计算的共享)。人们把一个集群(cluster, 也就是常说的机房,通常有几十台操作系统为Linux的计算机)的计算机连成一个局域型网格。这样就好像把这几十台电脑连成了一台超级计算机,计算能力当然大大提高了。这种局域计算网格主要运用于一些科研的研究。比如说生物科学。当生物科学的研究员需要高性能的计算资源来帮助他们分析试验的结果时,他们就把这些分析试验的程序提交(submit)给网格,网格通过计算再把结果返回给这些研究员。计算结果可能是一些图像(rendering)也可能是一些数据。这些计算如果在单一PC(Personal computer, 个人计算机)上运行的话,往往会花费几个月的时间,然而在网格中运行一,两天也就完成了。这就是网格技术最直观的优点之一。当然现在有一些大型主机(super-mainframe)也有很强的计算能力(比如常说的IBM deepblue,打败人类围棋大师Kasparov那位),但是这种主机太昂贵,而且配置(deploy)往往不方便,是名副其实的重量级(heavyweight)计算。SETI@Home (SETI@Home's,一个分布式计算的项目,通过互联网络上的计算机搜索地球外智慧讯息,网格在分布式计算的成功运用。参见:http://www.equn.com/info/fd01.htm)的网站指出,世界上最强大的计算机IBM 的 ASCI White,可以实现12万亿次的浮点运算,但是花费了1亿千万美元;然而SETI@HOME 只用了50万美元却实现了15万亿次浮点运算。

网格另外一个显著的运用可能就是虚拟组织(Virtual Organisations)。这种虚拟组织往往是针对与某一个特定的项目,或者是某一类特定研究人员。在这里面可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。比如说中国2008年奥运会开幕式研究组就可以运用网格组成一个虚拟组织。在这个虚拟组织里,任何成员不管在哪个地方都可以有权访问组织的共享资源(如开幕式场地图纸,开幕式资金,开幕式节目单);而且可以和另一地方的虚拟组织成员进行交流。这个虚拟组织就像把所有奥运会开幕式的资源,信息,以及人员集中到了一个虚拟的空间,让人们集中精力研讨开幕式项目的问题,而不必考虑其他的问题。据个实例,由英国利兹大学,牛津大学,约克大学和谢菲尔德大学合作的DAME项目就是致力于研究和运用虚拟组织。DAME架构在这四个大学合建的白玫瑰网格White Rose Computational Grid (WRCG)上,运用于对飞机故障的快速检测和维修。

3C指的是计算机(Computer)、通讯(Communication)和消费类电子产品(Consumer Electrics)。3C融合即利用数字信息技术激活其中任何一个环节,通过某种协议使3C的三个方面实现信息资源的共享和互联互通,从而满足人们在任何时间、任何地点通过信息关联应用来方便自己的生活。

3C融合的数字家庭是奇妙的,这是一个电脑、家电和网络完全互联互通的世界,在这个家庭中,所有的电脑、电器和网络,都可以联通,并忠实体现主人的意志:我们可以在回家的路上对空调发出指令,我们可以在做饭的时候用冰箱看电视,我们可以用电视打电话……一切你能想像的奇妙事情,都有可能通过3C融合成为现实,这就是3C融合的魅力。IT老大比尔•盖茨曾经在《未来之路》书中就作了相关的3C应用描述,打那时起,我们对3C融合就充满了殷切期待。可喜的是,到今天3C融合终于初露端倪。

现在,3C产业进行融合的脉络已经清晰可见,通讯、IT、家电都在从各自的角度趋向3C融合,数字家庭中心的多媒体电脑、可上网的电视、可拍照的手机、可打电话的PDA,这些数字融合产品已经越来越受到老百姓的关注。那么,目前我们的数字家庭怎么来实现3C融合?要想搞清这个问题,我们需要了解3C融合该如何发展进化。就发展趋势而言,3C融合并非一蹴而就,而是随着技术进步,呈现两大发展阶段:初级阶段的互连互通和高级阶段的高度智能一体化。

目前3C融合尚处于初级阶段。按照不同的运作模式,今天的数字家庭大致可以分为三大区域:以桌面电脑为中心的“电脑互连区域”、由家庭视听娱乐设备组成的“家用电器广播区域”和以笔记本电脑为中心的“移动设备区域”。其中,电脑互连区域包含LCD显示器、数码相机、MP3播放器、打印机、数码摄录机等依赖于电脑的电子设备,家用电器区域则包含电视机、音响设备、DVD播放机/录像机、电视游戏机等家庭视听娱乐设备,而移动设备区域则主要包括笔记本电脑、掌上电脑(PDA)、手机等便携类产品。从目前的状况来看,在各个区域内部不同的电子设备处于高度协作关系,但各个区域间,尤其是家用电器与其他两个区域之间几乎不产生任何应用关联。

目前,数字家庭中的各设备之间的连接似乎不够方便:繁琐的线路、千奇百怪的接口、五花八门的文件格式,尽管它们可以实现协作但预先的准备过程同样令人感到不太愉快,距离我们心目中的“数字家庭”仍然相差甚远。因此,3C融合的第一步就是要打破这种格局,实现数字家庭3大区域之间的互连互通。可行的手段就是通过标准化的智能型无线技术,实现这些设备的无缝互连。无线宽带作为数字家庭各产品的统一无线连接标准,就责无旁贷地担负起数字家庭网络化建设的重任。

802.11g无线技术和宽带Internet接入技术的成熟,可以让越来越的3C产品摆脱网线束缚,通过无线宽带网络紧密地联系在一起,大大加快3C融合的步伐。802.11技术又称Wi-Fi,是WECA(无线以太网兼容联盟)推动的无线局域网标准。802.11g是成熟的Wi-Fi标准之一,速率达到了54M/S,主要用于局域网无线互连。使用IP及IPv6网络协议,可无缝接入IP局域网和因特网。

802.11g无线技术的灵活性和方便性,加上宽带网络大信息流量、高传送速度、强稳定可靠、费用低廉等特点,能够让无线宽带技术迅速得到用户认同,实现数字家庭互连互通,完成3C融合。目前,专注于3C融合市场的海信数码已经选定了“无线宽带”作为进军3C融合市场的突破口,并推出了第一款无线宽带电脑——海信智佳H8848。

作为3C融合的信息管理中心、数据存储中心和网络接入中心,海信智佳H8848为家庭提供了一个实用完整的数字家庭应用方案,在国内第一次为家用电脑配备了“USB无线网卡+无线路由器”,用户可以彻底摆脱线路和空间的羁绊,通过社区局域网或ADSL,在家中任意位置接入宽带Internet,而且可以支持最多15台电脑同时宽带上网。

三网融合是一种广义的、社会化的说法,在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指高层业务应用的融合。

其表现为技术上趋向一致:网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖;业务层上互相渗透和交叉;应用层上趋向使用统一的IP协议;在经营上互相竞争、互相合作,朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇;行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。

三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。这就是所谓的三网融合。

三网融合,在概念上从不同角度和层次上分析,,可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。

F. 网格在科技上的应用和前景

网格技术基本概念:
一家票务公司要销售滚石乐队的告别演出门票,IT部门经理担心,开始网上售票后,公司的服务器和软件会不会不堪重负?但实际上该公司并没有增加数十个服务器和存储系统,有关IT人员只是拧开开关,将公司的骨干网与一个“网格”相联。结果公司在3分钟内销售了90万张门票,没有一个顾客因系统处理能力不足而被拒之门外。

上述情景并非可望而不可及。网格作为一种能带来巨大处理、存储能力和其他IT资源的新型网络,可以应付临时之用。网格计算通过共享网络将不同地点的大量计算机相联,从而形成虚拟的超级计算机,将各处计算机的多余处理器能力合在一起,可为研究和其他数据集中应用提供巨大的处理能力。有了网格计算,那些没有能力购买价值数百万美元的超级计算机的机构,也能利用其巨大的计算能力。

计算的“乌托邦”?

Gartner公司的Rob Batchelder认为,网格的构想一直是计算领域的“乌托邦”,在科技应用上虽有巨大前景,但最大的缺陷是缺乏明显的商业应用。自20世纪90年代在欧美出现以来,网格主要被用于帮助分散的大学研究人员分析粒子加速器和巨型望远镜的数据。但在过去的两年中,网格的概念和GlobusToolkit已在研究和教育领域得到广泛应用,数十项全球性的大项目采用这些技术,以挑战科学计算中的海量计算问题。

目前网格技术虽主要为学术机构所控制,但企业也在陆续跟进。事实上,全球网格论坛(GlobalGridForum)的主要赞助企业就包括Unilever——一家以经销肥皂、冰淇淋著称的企业。与许多正在研究和评估网格技术的企业一样,Unilever自己对于如何利用此技术仍秘而不宣。而Johnson&Johnson与Merck等制药公司、BMW与波音等制造企业却已利用这一技术的处理能力和存储空间进行仿真试验,例如药品能否保护细胞免受病毒侵袭?飞机机翼是否会在暴风雨中折断?

基因研究是网格技术的自然应用,这一领域所需的投资很难由一家企业来承担,生物科技企业可用网格技术来分析基因数据;医生可以用网格技术制作出病人器官的三维模型,作为诊断疾病的辅助手段;网格可以处理来自商店现金记录或金融市场的数据流。其他行业,如航空、保险、运输和国防,也会从中受益。如此看来,网格计算并非是可望不可及的乌托邦,其商业应用的广阔前景就在眼前。

争夺控制权

网格计算被誉为继Internet和Web之后的“第三个信息技术浪潮”,有望提供下一代分布式应用和服务,对研究和信息系统发展有着深远的影响。主要IT厂商早就为获得网格计算的控制权展开了竞争。

Sun公司日前发布了“网格引擎”企业版5.3的测试版,使企业内部的计算机网格更容易联接,提供更好的管理和资源分配。网格引擎软件提供了开放源代码版本,自2000年发布到目前为止,共被下载了1.2万次,共有11.8万个CPU利用该软件进行管理。Sun公司技术产品营销经理PeterJeffcock认为,网格计算有明显的三个阶段:群集网格、校园网格和全球网格,目前发布的GridEngine企业版5.3使Sun向功能校园网格迈进了一步。Sun还与竞争对手一起支持AVAKI与Globus等行业组织,积极参与网格计算开放标准的建立。

Microsoft的研究部门也参与了各项分布式计算研究项目,包括容错远程文件系统Farsite,以及建设分布式系统的Millenium;HP也表示将提供Coolbase软件,使用户可以通过Internet共享各种计算设备;Compaq宣布正在制定一个全球性的网格计算解决方案计划,向寻求网格计算系统的客户提供软硬件和技术支持。为此,Compaq与加拿大PlatformComputing结盟,充分利用该技术,以及CompaqTru64UnixAlpha服务器系统和运行Linux的CompaqProLiant服务器,为用户提供完整的、集成的、开放的网格解决方案。Compaq还建立了网格计算高级研究中心,继续对该技术进行研究。日本的企业在网格计算方面也跃跃欲试。NTT宣布将于2002年中期开展为期6个月的网格计算试验,参与者包括了Intel、SGI等。

今年8月,IBM宣布在网格计算领域投资40亿美元,在全球建设40家数据中心,正式进入网格计算领域。IBM被英国政府选中,负责NationalGrid(国家网格)项目,这项预算达2500万美元的网格会把8所大学的计算机相连。IBM目前正与美国的宾夕法尼亚大学合作,将数家医院联接,构建一个复杂的计算网格。参与的医院可快速利用远方的医疗数据,并共享分析程序。日前,IBM还宣布了一项名为北卡罗莱纳生物信息科学网格的项目,涉及60家企业、大学和生物医学研究公司,这是全球第一个主要由私营行业参与的网格项目。而此时距IBM进入网格计算领域仅仅3个月。看来IBM是要立志做网格技术的“领头羊”。

那么,这一项目的实施是否标志网格计算已开始进入商业应用呢?

标准是成功关键

就像TCP/IP协议是Internet的核心一样,构建网格计算也需要对标准协议和服务进行定义。目前,包括Global Grid Forum、研究模型驱动体系结构(Model Driven Architecture)的对象管理组织(OMG)、致力于网络服务与语义WWW研究的W3C,以及Globus.org等标准化团体蠢蠢欲动。

今年7月,OMG、W3C、Grid Forum等标准化组织与来自学术、商业领域的人士出席了“软件服务网格研讨会”,加快全球大网格(GGG)标准的制定。接着,另一开放源代码网格标准组织——Globus也集会研究通过广域网联接的高性能计算的基础设施问题。Globus目前正致力于开发标准的网格架构和其他技术。

迄今为止,网格计算还没有正式的标准,但在核心技术上,相关机构与企业已达成一致:由美国Argonne国家实验室与南加州大学信息科学学院(ISI)合作开发的Globus Toolkit已成为网格计算事实上的标准,包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi、NEC在内的12家计算机和软件厂商已宣布将采用Globus Toolkit。作为一种开放架构和开放标准基础设施,Globus Toolkit提供了构建网格应用所需的很多基本服务,如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网格项目都是基于Globus Tookit提供的协议与服务建设的。

除了标准以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是网格计算亟待解决的一个问题,否则将无法成为企业的商业架构。在内部系统环境中常常视而不见的问题,如安全、认证和可靠性,在任何分布式环境下都必须得到解决。研究咨询公司StencilGroup的合伙人Brent Sleeper认为:“这要求具有高层次的架构技能,而不是简历上列出的编程语言。”如果把全球的网格都联在一起,那么就能借用彼此未用的资源,网格就会更强大和灵活。虽然这也是网格的最终目标,但把网格联在一起也会带来政治问题。IBM为大学建设网格或Unilever建设内部的网格都只是单纯的IT决策,而将私有网格联接,形成能力更大的共享网格,其中的风险却大得多。在客户需要时,相互竞争的网格提供商是否愿意出售彼此多余的资源?此外,网格应用常涉及大量的数据和计算,需要在各组织间共享安全资源,这不是当前的Internet和网络基础设施所能做到的。看来在网格计算实现商业应用之前,还有很多的问题需要解决。

然而,设想一下运用前所未闻的计算能力所能完成的工作,我们都会明白,构建全球网格的前景几乎是无法抗拒的。美国Argonne国家实验室的科学家Rick Stevens指出:“就像最初的Arpanet成为Internet的中心一样,就把Teragrid看做是形成全球网格中心的雏形吧!”

网格的商业应用

生物医学:网格可提供药品开发人员所需的计算能力,用以研究药物和蛋白质分子的形态与运动。

工程:波音、福特、bmw公司都在尝试用网格计算进行复杂的仿真与设计。

数据搜集/分析:制造、石油加工、货物运输、甚至零售企业都要维护昂贵的设备,时常会出现问题,造成不好的结果。同无线传感器一样,网格能够存储和处理所有交易。

G. 网格发展的基本背景

当今,信息领域正发生着广泛而深刻的技术变革,新概念和新技术不完善和发展,如地球信息科学的发展,数字地球概念的提出,GIS技术和数据库技术走向集成,信息高速公路和Internet网的发展。Internet网和信息高速公路的飞速发展与广泛应用,带来了分布式应用研究以及共享信息和知识需求的不断增长,必然带来网络GIS的发展。而现在第3代网络技术——网格技术的提出和发展对GIS的发展更带来了长远的影响。特别是1998年1月31日美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略,需要对大量的地理信息进行并行计算处理,此时WebGIS的不足显现出来了,因为它主要通过超链接形成超文本,包括实现并行计算功能,而这一点对数字地球、数字城市需要的快速计算、信息共享是致命的。网格计算的提出和发展使得GIS必将朝着网络化、标准化、大众化方向发展。GridGIS也必将成为“数字地球”的核心平台。

“数字地球”的概念,实际上是网格技术在地球信息科学领域的一种体现形式。一切与位置有关的信息在网络环境下,用数字形式进行描述并存储成为丰富的资源,通过信息共享技术,实现“按需索取”的服务,这种空间信息基础设施成为空间信息网格(SIG)。

空间信息网格是空间信息获取、互操作的基本发展框架。空间信息网格提供了一体化的空间信息获取、处理与应用的基本技术框架,以及智能化的空间信息处理平台和基本应用环境。建立分布式、智能化空间计算环境的基础是建立基于分布式数据库管理的空间网格计算环境,也就是实现支持局域、广域网络环境下空间信息处理和跨平台计算,实现支持多用户数据同步处理,实现支持空间数据的RPC,实现异构系统的互操作,实现支持网络环境下的多级分布式协同工作。

空间信息网格是要利用现有的网络基础设施、协议规范、Web和数据库技术,为用户提供一体化的智能空间信息平台,其目标是创建一种架构在OS和Web Service之上的基于Interent的新一代信息平台和软件基础设施。在这个平台上,信息的处理是分布式、协作和智能化的,用户可以通过单一入口访问所有信息。信息网格追求的最终目标是能够做到服务点播(Service On Demand)和一步到位的服务。

在GIS领域,基于网格计算理念,研究者提出基于服务网格的空间信息网格及Grid GIS;国际标准化组织积极推进Grid GIS相关标准的制订。一些协议及标准得到商业化GIS软件公司,如ESRI,M apInfo的支持并且取得成效。GIS领域采纳互联网标准和协议,如XML,可以将松散结合的GIS网络和地理信息处理服务结合在一起,形成空间信息服务。ESRI积极支持分布式GIS及GIS服务概念的发展,Gnet战略在很多层面都会涉及。在最大的层面是World Wide Web,在最小的层面,是企业化的World Wide Web。通过网格协议的支持,多个部门将可以提供多种的和综合性的服务,同时共享这些服务。可以支持企业化的开发,提供了不同分布式体系环境下构建GISWeb Services的开发组件,可以满足GridGIS的建立,但是不同商业化公司所倡导的开发技术并不相同,呈现出不断发展的态势。

GridGIS是空间信息计算环境和空间信息服务技术体系,其是实现空间信息网格的技术支撑系统,其通过空间信息的标准化,实现空间信息的共享;通过空间分析语义的标准化,实现GIS功能的互操作:通过网格技术体系的支持,实现异构环境下GIS功能的共享。

GridGIS要利用现有的OpenGIS的GML标准,Web地图服务标准以及网格相关技术标准,为用户提供开放的空间信息计算环境技术体系,实现用户分布式、跨平台的空间信息计算集成。空间信息计算环境的研究可以包括空间信息深度计算和空间信息主动计算两个层次。首先,通过时空属性融合下的空间作用规律,建立空间深度计算体系,以获得空间数据分布与模拟;其次,在此基础上提出以空间智能体为核心的空间智能计算策略,实现空间主动计算体系。

目前,我国已将网格GIS作为信息领域的重点方向进行了深入的研究及成果的推广及广泛的应用,形成了网格GIS体系结构、标准规范、关键技术、软件平台、应用示范等一系列成果,并在多个领域进行了应用。

2008年1月,结合国内外网格计算技术的前沿研究成果,科技部设立了“863”计划项目“网格地理信息系统软件及重大应用”,该项目制定了网格环境下异构GIS软件互操作技术,研究了空间信息网格计算技术,突破了网格GIS关键技术,开发出高性能、高可用性的网格GIS应用服务软件和集成应用系统,形成了具有自主知识产权的网格GIS软件平台,实现了网格环境下异构GIS互操作和在线共享服务。

网格GIS相关标准在“中国地质调查信息网格平台”和“天地图”等工程中得到较好的应用;网格GIS平台在地质调查信息网格、数字城市、地理信息公共服务平台、数字流域、数字油田等平台中进行了应用:网格GIS空间分析与处理技术已应用于林业信息化建设、煤矿安全系统、地震应急指挥系统建设中。

可以认为,网格GIS是GIS与网格技术的有机结合,是GIS在网格环境下的一种应用,网格GIS的网格环境必须能够在新近的硬件和软件技术平台上操作,最终实现GIS网格化。GIS通过网格技术使功能得到了延伸和拓展,真正成为大众使用的信息工具,从网格上的任意一个结点,可以访问网格上的各种分布式的、具有超媒体特性的地理空间数据及属性数据,进行地理空间分析、查询,并对复杂空间问题进行并行计算,以辅助和支持决策。

H. 网格技术的发展

1.1.3.1 国内网格研究现状

我国对网格计算的研究始于 1998 年,关键技术与国外差距不大。在 1999 ~2000 年期间设立了 “国家高性能计算环境”重大项目,研制了网格系统软件和一批网格应用软件,形成了国家高性能计算环境即网格的雏形。2002 年,我国政府在 “863”计划中设立了网格专项,并开始筹建中国国家网格(CN Grid)、中国科学院 “织女星网格”、中国教育科研网格(China - Grid)、空间信息应用网格等。目前,上述网格和其他一些行业网格已投入使用。

1.1.3.1.1 中国国家网格(CN Grid)

中国国家网格是国家 “863”计划重大专项支持的项目,聚合了高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施试验(程伯群等,2010; 刘红,2009)。通过资源共享、协同工作和服务机制,有效支持科学研究、资源环境、先进制造和信息服务等应用。以技术创新推动国家信息化建设及相关产业的发展。

CN Grid 以我国自主研制的曙光 4000 A 和联想深腾 6800 两台面向网格的高性能计算机为主要资源,由分布在全国的 10 个网格结点组成(刘红,2009)。其中两个主结点分别设在中国科学院计算机网络信息中心和上海超级计算中心,其他结点分布在清华大学、北京应用物理与计算数学研究所、西安交通大学、中国科技大学、华中科技大学、中科院深圳先进技术研究院、山东大学和香港大学。CN Grid 通过专项自主开发的网格软件,集成了各个结点的计算、存储、数据、软件等资源,实现了资源共享和协同工作,形成了科学研究、技术开发和应用示范的网格环境。中国国家网格将提供高性能计算、资源共享、协同工作的能力; 在科学研究、环境资源、制造业、服务业中建设若干大型行业应用网格; 研制面向网格计算的高性能计算机,装备网格节点,促进我国高性能计算机的研究和产业化; 研究以网格软件为代表的网格核心技术,在网格体系结构和网格软件、网格应用技术、网格服务模式、网格安全以及网格管理和运行机制等方面突破一批关键技术; 推动网格的产业化进程。

1.1.3.1.2 中国科学院 “织女星网格”(Grid-Vega)

“织女星网格”主要由中国科学院计算技术研究所承担,包括知识网格、信息网格、服务网格、基础研究和网格操作系统 5 个部分。与国内外其他网格研究项目相比,“织女星网格”的最大特点是 “服务网格”的概念(刘红,2009)。

织女星网格体系结构的基本思想是把网格看成一个虚拟的超级计算机系统,它集成了已有计算机系统的设计方法,即将网格看成是一个虚拟的、具有单一系统映像的计算机系统,基于此,织女星网格也将包括硬件、系统软件和应用三个组成部分,相应的其体系结构也分为 3 个层次,即硬件层、操作系统层和应用层。网格硬件包括广域分布的计算资源,如高性能计算机、贵重仪器以及互联系统; 网格操作系统是基于网格硬件开发的系统软件,完成资源管理、数据管理、协议处理并提供应用编程接口; 网格应用层向网格用户提供一体化、透明的使用模式(徐志伟等,2002)。

1.1.3.1.3 中国教育科研网格(China Grid)

中国教育科研网格,旨在基于 CERNet 的基础上,实现信息技术资源,信息资源和所有在线的仪器设备,包括各类传感器、电子显微镜及其他实验设备组成共享平台。首批有清华大学、北京大学、华东科技大学、北京航空航天大学等 12 所高等院校参加。China Grid,即校园计算机 Grid 平台,聚合了该 12 所院校的计算能力,已超过 12 万亿次。基于China Grid 支持平台,共开发了图形处理 Grid、生物信息等 Grid,大学课程在线 Grid、计算流体力学 Grid 和大数据量信息处理 Grid 五大专业 Grid 系统。China Grid 是国际上第一个遵循国际开放 OGSR 标准框架的,参照 WSRF 规范的 Grid 中间件的支持平台 CGSP,已成为 China Grid 标砖的主要制定者,受到了国内外学术界和技术界的重视。

1.1.3.1.4 空间信息应用网格

国内目前已建成的应用网格中与空间信息相关的主要有国家地质调查网格、科学数据网格、中国气象应用网格等。

国家地质调查网格是由国家 “863”计划专项 “高性能计算机及其核心软件”支持的课题 “资源环境应用网格构建(编号: 2002AA104220)”的研究成果。该系统以国家地质调查工作为依托,引入网格理念并以此为技术支撑体系,基于 WEB 技术开发专业应用系统,实现领域内应用层面的互通互联、资源共享和协同工作。主要完成了整个网格系统框架结构的设计和部署,提出了国家地质调查应用网格系统的体系结构,基于 VEGA 研制了应用网格服务平台,建立了资源环境应用网格系统(张礼中等,2006,唐宇等,2003)。

科学数据网格(Scientific Data Grid,SDG)是在中国科学院科学数据库海量数据资源的基础上,利用先进的数据网格技术、连接分布在全国的四十多个研究所而建设的一个面向大规模分布式异构数据资源的共享平台和应用环境。科学数据网格在研制过程中,得到了中国科学院 “十五”信息化建设专项、科技部 863 计划、科技部国家科技基础条件平台工作、自然科学基金重大研究计划等多项科研经费的支持。2003 年 12 月发布了科学数据网格软件包的第一个版本(SDG1.0),2004 年 12 月发布了第二个版本(SDG2.0),2005 年 8 月发布了第三个版本(SDG2.1),并已在科学数据库的建库单位进行了推广部署。

中国气象应用网格(CMAG )是由 863 重大专项支持的研究项目,其目标是以 “十五”国家科技攻关项目 “中国气象数值预报系统技术创新研究”的研究成果为基础,研制基于网格技术的数值天气预报软件及其支持软件; 研究观测资料和数值预报气象数据的海量处理技术,实现网格应用对海量气象数据集的远程访问; 利用中国气象局行业内部的综合气象信息网络和高性能计算资源,在 2005 年,建立地域覆盖区域气象中心的中国气象网格平台,为行业内部提供进行数值预报技术创新研究的环境,实现数值预报应用层的互联互通、资源共享和协同工作,逐步形成气象网格的技术标准,指导中国气象局的业务系统现代化建设(陈德辉等,2003; 杨学胜等,2005; 张卫民等,2007)。

1.1.3.2 国外网格研究现状

近年来,国际上从美国、欧洲、日本等发达国家到印度等发展中国家,都启动了大型网格计划,并得到了产业界的大力支持。世界信息技术大国都认识到网格对当前网络技术巨大的拓展功能和宏伟的发展前景,把发展网格技术放到了战略高度,投入巨资,力图抢占网格技术制高点,获取竞争新优势。美国政府用于网格技术的基础研究经费已达 5 亿美元(孙九林等,2002)。美国自然科学基金会资助的网格项目有 NPACI Grid 和 TeraGrid 等(Catlett et al.,2007,Thomas et al.,2003)。美国军方对网格技术更为重视,正规划实施名为 “全球信息网格(Global In-formation Grid)” 的巨型网格计划,此外还有美国宇航局(NASA)支持的 IPC 网格项目等。美国各大 IT 公司如 Sun、IBM、Oracle、HP 等也纷纷投入巨资进行网格研究。

欧洲的数据网格 European Data Grid(DEG)是一个国际性大型研究和技术发展项目,该项目由 CERN(European Organization for Nuclear Research 欧洲粒子物理实验室)领导,另外包括 ESA(European Space Agency)法国 CNRS(Center National de la Recherche Scien-tifique)、意大利 INFN、荷兰 NIKHEF、英国 PPAEC 共 5 个主要合作伙伴以及欧洲各国的15 个相关研究机构(Segal et al.,2003)。Data Grid 主要针对 CERN 的高能物理应用,解决海量数据的分解存贮和处理问题,提供突破地理局限,允许分布在世界各地的工作者交互,共享数据和设备,共同开展科学研究的合作环境。

日本是亚洲开展网格研究比较早的国家。日本的 Data Fanm 网格项目,主要用于 Per-abyte 数据量的高能物理实验数据的分析和处理,与欧洲数据网格相连。日本还确定了 IT基础实验室(ITBL)、东京大学网络、大阪大学生物网格中心、电子 U 科学计划(架构超级计算机网络)等机构和发展网络计算机科技计划、国际研究网格计划(NAGEGI)商务网格计算机等计划,并逐年拨经费推动网格技术研究。

韩国的网格计划之一是 N Grid,这是韩国信息通讯部支持的一个项目,N Grid 的目标是建立韩国国家网格,该项目包括计算网格、数据网格、访问网格和应用网格。它将韩国的超级计算机和高性能机群连接在一起,建立应用试验床、应用门户和开发具体的应用程序。

印度在其第十个五年发展计划期间开发 I Grid。主要是由高级计算开发中心把印度技术研究所、印度科学研究所等 7 个著名的学术机构连接在一起,以网格的理念令其发挥资源共享等作用。

I. 网格的优势

所谓蓝牙(Bluetooth)技术,实际上是一种短距离无线通信技术,利用“蓝牙”技术,能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。说得通俗一点,就是蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备,不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线上因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。

“蓝牙”的形成背景是这样的:1998年5月,爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商,在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术,其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组,以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。芯片霸主Intel公司负责半导体芯片和传输软件的开发,爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发,IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。1999年下半年,著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织,从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品,使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景,并预示着21世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。

简单地讲,网格是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、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。当然,我们也可以构造地区性的网格(如中关村科技园区网格)、企事业内部网格、局域网网格、甚至家庭网格和个人网格。网格的根本特征并不一定是它的规模,而是资源共享,消除了资源孤岛。

由于网格是一种新技术,它也就具有新技术的两个特征。第一,不同的群体用不同的名词来称谓它。第二,网格的精确含义和内容还没有固定,而是在不断变化。

目前网格技术虽主要为学术机构所控制,但企业也在陆续跟进。事实上,全球网格论坛(GlobalGridForum)的主要赞助企业就包括Unilever——一家以经销肥皂、冰淇淋著称的企业。与许多正在研究和评估网格技术的企业一样,Unilever自己对于如何利用此技术仍秘而不宣。而Johnson&Johnson与Merck等制药公司、BMW与波音等制造企业却已利用这一技术的处理能力和存储空间进行仿真试验,例如药品能否保护细胞免受病毒侵袭?飞机机翼是否会在暴风雨中折断?

基因研究是网格技术的自然应用,这一领域所需的投资很难由一家企业来承担,生物科技企业可用网格技术来分析基因数据;医生可以用网格技术制作出病人器官的三维模型,作为诊断疾病的辅助手段;网格可以处理来自商店现金记录或金融市场的数据流。其他行业,如航空、保险、运输和国防,也会从中受益。如此看来,网格计算并非是可望不可及的乌托邦,其商业应用的广阔前景就在眼前。

争夺控制权

网格计算被誉为继Internet和Web之后的“第三个信息技术浪潮”,有望提供下一代分布式应用和服务,对研究和信息系统发展有着深远的影响。主要IT厂商早就为获得网格计算的控制权展开了竞争。

Sun公司日前发布了“网格引擎”企业版5.3的测试版,使企业内部的计算机网格更容易联接,提供更好的管理和资源分配。网格引擎软件提供了开放源代码版本,自2000年发布到目前为止,共被下载了1.2万次,共有11.8万个CPU利用该软件进行管理。Sun公司技术产品营销经理PeterJeffcock认为,网格计算有明显的三个阶段:群集网格、校园网格和全球网格,目前发布的GridEngine企业版5.3使Sun向功能校园网格迈进了一步。Sun还与竞争对手一起支持AVAKI与Globus等行业组织,积极参与网格计算开放标准的建立。

Microsoft的研究部门也参与了各项分布式计算研究项目,包括容错远程文件系统Farsite,以及建设分布式系统的Millenium;HP也表示将提供Coolbase软件,使用户可以通过Internet共享各种计算设备;Compaq宣布正在制定一个全球性的网格计算解决方案计划,向寻求网格计算系统的客户提供软硬件和技术支持。为此,Compaq与加拿大PlatformComputing结盟,充分利用该技术,以及CompaqTru64UnixAlpha服务器系统和运行Linux的CompaqProLiant服务器,为用户提供完整的、集成的、开放的网格解决方案。Compaq还建立了网格计算高级研究中心,继续对该技术进行研究。日本的企业在网格计算方面也跃跃欲试。NTT宣布将于2002年中期开展为期6个月的网格计算试验,参与者包括了Intel、SGI等。

今年8月,IBM宣布在网格计算领域投资40亿美元,在全球建设40家数据中心,正式进入网格计算领域。IBM被英国政府选中,负责NationalGrid(国家网格)项目,这项预算达2500万美元的网格会把8所大学的计算机相连。IBM目前正与美国的宾夕法尼亚大学合作,将数家医院联接,构建一个复杂的计算网格。参与的医院可快速利用远方的医疗数据,并共享分析程序。日前,IBM还宣布了一项名为北卡罗莱纳生物信息科学网格的项目,涉及60家企业、大学和生物医学研究公司,这是全球第一个主要由私营行业参与的网格项目。而此时距IBM进入网格计算领域仅仅3个月。看来IBM是要立志做网格技术的“领头羊”。

那么,这一项目的实施是否标志网格计算已开始进入商业应用呢?

标准是成功关键

就像TCP/IP协议是Internet的核心一样,构建网格计算也需要对标准协议和服务进行定义。目前,包括Global Grid Forum、研究模型驱动体系结构(Model Driven Architecture)的对象管理组织(OMG)、致力于网络服务与语义WWW研究的W3C,以及Globus.org等标准化团体蠢蠢欲动。

今年7月,OMG、W3C、Grid Forum等标准化组织与来自学术、商业领域的人士出席了“软件服务网格研讨会”,加快全球大网格(GGG)标准的制定。接着,另一开放源代码网格标准组织——Globus也集会研究通过广域网联接的高性能计算的基础设施问题。Globus目前正致力于开发标准的网格架构和其他技术。

迄今为止,网格计算还没有正式的标准,但在核心技术上,相关机构与企业已达成一致:由美国Argonne国家实验室与南加州大学信息科学学院(ISI)合作开发的Globus Toolkit已成为网格计算事实上的标准,包括Entropia、IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Veridian、Fujitsu、Hitachi、NEC在内的12家计算机和软件厂商已宣布将采用Globus Toolkit。作为一种开放架构和开放标准基础设施,Globus Toolkit提供了构建网格应用所需的很多基本服务,如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网格项目都是基于Globus Tookit提供的协议与服务建设的。

除了标准以外,安全和可管理性、IT人才的缺乏也是网格计算亟待解决的一个问题,否则将无法成为企业的商业架构。在内部系统环境中常常视而不见的问题,如安全、认证和可靠性,在任何分布式环境下都必须得到解决。研究咨询公司StencilGroup的合伙人Brent Sleeper认为:“这要求具有高层次的架构技能,而不是简历上列出的编程语言。”如果把全球的网格都联在一起,那么就能借用彼此未用的资源,网格就会更强大和灵活。虽然这也是网格的最终目标,但把网格联在一起也会带来政治问题。IBM为大学建设网格或Unilever建设内部的网格都只是单纯的IT决策,而将私有网格联接,形成能力更大的共享网格,其中的风险却大得多。在客户需要时,相互竞争的网格提供商是否愿意出售彼此多余的资源?此外,网格应用常涉及大量的数据和计算,需要在各组织间共享安全资源,这不是当前的Internet和网络基础设施所能做到的。看来在网格计算实现商业应用之前,还有很多的问题需要解决。

然而,设想一下运用前所未闻的计算能力所能完成的工作,我们都会明白,构建全球网格的前景几乎是无法抗拒的。美国Argonne国家实验室的科学家Rick Stevens指出:“就像最初的Arpanet成为Internet的中心一样,就把Teragrid看做是形成全球网格中心的雏形吧!”

网格的商业应用

生物医学:网格可提供药品开发人员所需的计算能力,用以研究药物和蛋白质分子的形态与运动。

工程:波音、福特、bmw公司都在尝试用网格计算进行复杂的仿真与设计。

数据搜集/分析:制造、石油加工、货物运输、甚至零售企业都要维护昂贵的设备,时常会出现问题,造成不好的结果。同无线传感器一样,网格能够存储和处理所有交易。

娱乐产业:特殊效果设计。

J. 网格布的发展前景是好不好,需求量大吗

建筑节能是世纪中国建筑事业发展的一个重点,当前的建筑用能数目巨大,铺张严峻,与我国的发展目标“建设节约型社会”方向不符。我国事能源消耗大国,建筑能耗已超过全国总能源消耗的四分之一,位列国家能源消费比例第一。
1999年中国聚苯乙烯出产能力为82万吨/年,产量近55万吨,入口量151.7万吨,出口量2.8万吨,表观需求量204万吨,自给率仅为 27%。产量和表观消费量均低于聚乙烯(分别为273万吨和530万吨)、聚丙烯(分别为265万吨和411万吨)。未来几年,中国聚苯乙烯需求量还会以一定速度增长,2005年需求量约为280万吨,2010年为370万吨。在需求增长的同时,聚苯乙烯的消费结构也会发生一些变化,泡沫制品的比例会大幅度下降,而家用电器、日用小商品和建筑保暖材料的比例会有所上升。
聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料,加入发泡剂等辅助材料,经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等长处。自1996年以来,海内聚苯乙烯泡沫塑料制品出产进入了高速发展阶段。聚苯乙烯泡沫塑料板材(如连续挤出聚苯乙烯(XPS)、膨胀聚苯乙烯(EPS)、舒乐舍板、泰柏板、GRG聚苯芯材保温板、EPS建筑模块、彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯板)现已在建筑市场上广泛应用。我国在建材中已经大量使用聚苯乙烯泡沫塑料,但聚苯乙烯泡沫板材所占的比例和数目是远远不够的。以西欧为例,聚苯乙烯泡沫建材占其聚苯乙烯泡沫总量的 67%,即1995年西欧在建材中耗用45.5万多吨的聚苯乙烯泡沫。而我国目前聚苯乙烯泡沫建材占其EPS总量的25%,即不到6万吨/年。
过去外墙内保温技术盛行,外墙网格布保温处于试验阶段。近几年,外墙网格布保温多了起来,外墙内保温显著减少,一些别墅使用了外墙夹芯保温技术。材料方面也是多种多样,聚苯乙烯泡沫板、硅酸盐复合浆料、岩棉矿渣棉、玻璃棉、泡沫玻璃、聚氨脂泡沫板等。
一般用于建筑领域的保温工艺有外墙网格布保温顺外墙内保温两种。
玻璃纤维网格布是以玻璃纤维机织物为基材,经高分子抗乳液浸泡涂层。从而具有良好的抗碱性、柔韧性以及经纬向高度抗拉力,可被广泛用于建筑物内外墙体 保温、防水、抗裂等。玻璃纤维网格布以耐碱玻纤网布为主,它采用中无碱玻纤纱(主要成份是硅酸盐、化学稳定性好)经特殊的组织结构—纱罗组织绞织而成,后经抗碱液、增强剂等高温热定型处理。