超越云计算

孙杰贤

2008年的10月，谷歌举办了一场关于云计算的内部研讨会，当时只有三位嘉宾做了主题发言：一位是谷歌全球副总裁Alfred Spector，一位是谷歌大中华区总裁李开复，另一位便是中国工程院院士、时任教育部高等教育司司长张尧学。当时大家都在谈云计算，而张尧学却“不识时务”地谈起了“透明计算”。

“没办法，当时云计算炙手可热，为了推广透明计算，我有意识地想借助云计算这棵大树。更何况，透明计算与云计算的确有很多相似之处。”透明计算理论提出者、现为中南大学校长的张尧学自我解嘲道。但现在，他再也不用依靠云计算这棵大树了，因此透明计算已经得到产业界的广泛认可。英特尔的一位高级副总裁便预言“透明计算将引领下一个计算时代”，“蝴蝶效应”由此产生。

计算的革命

与“云计算”的舶来品身份不同，透明计算是地道的“中国货”。我们知道，云计算的目标是通过对资源的集中使用和共享，为用户提供不知不觉、无处不在的个性化服务。其技术核心是从服务器和网管出发，实现存储、运算和管理的分离。“但是云计算存在一些固有的问题，”张尧学指出，“比如，云计算能解决用户的跨平台需求吗？IBM的云和Google的云能共享吗？云计算的终端平台能够保持低功耗、低成本、高安全性和易操作性吗？如果用户不愿意把数据提供给云中心，还能得到云中心提供的个性化服务吗？互联网不是一股向善的力量，能防止云中心的数据作恶吗？这些都是云计算的软肋所在，如何解决这些问题，这便需要在云计算的基础上再做两件事情：一件是硬件平台和软件操作系统平台的分离，一件是终端系统以流（stream）方式执行程序，这就是透明计算的概念。”

张尧学把计算机比成一位旅客，把运算指令比成衣服，那么这位旅客所有要穿的衣服都不得不装进随身的“旅行箱”——存储器里。随着衣服越来越多，“旅行箱”越来越大，“旅客”必然感到携带和处理起来越来越吃力，带来的后果就是越来越强大的中央处理器、越来越复杂的操作系统和越来越难控制的安全问题。而透明计算是一种用户无需感知计算机操作系统、应用程序和通信网络的具体所在，只需根据自己的需求，就可通过网络从所使用的各种终端设备中选择并使用相应计算、打电话、看电视、上网和娱乐等服务的计算模式。

透明计算最大特点是解除了软件环境和硬件平台之间的绑定，也就是说相同的软件环境可以部署到不同的终端硬件平台，而相同的终端硬件平台也可以部署不同的软件环境。以前一台PC上一般只能运行一个操作系统，而当软件平台和硬件平台分离后，同一台PC将既能运行Windows，也能运行Linux，而且不会给用户增添负担。这样，用户可以灵活选择硬件主板或软件操作系统，为跨平台资源开放提供基础。这样的操作系统同其它应用软件一样已经成为资源和服务，用户可以根据使用习惯和业务需要自由选择。

同时根据透明计算理论，应用程序的执行不是在某台机器上，而是以一种流的模式，通过相应的管理和控制，发现哪个CPU是空的，就流到那个CPU上执行。这样，前端系统可以做到存储少、功耗少、体积小、升级少、简单易用、计算虚拟化；同时，安全性更高，易实现云管理；此外，还有助于保护知识产权。

也就是说，透明计算把计算资源和能力还原成“不知不觉、用户可控”的个性化服务，这也是为什么张尧学也称之为“用户控制的云计算”。而对于开发者而言，借助透明计算，他们不必再限定于某个特定环境，彻底摆脱大量彼此不兼容的设备和环境所带来的困惑，从而能够保持赢利能力并持续创新。

引领一个时代

可以想象一下，在透明计算时代，无论你走到哪里，都可以轻松地使用任何一台计算终端，而不必担心自己是否能够熟练操作这台终端，这台终端的计算能力是否能满足自己的需求，是否会有隐私或者机密数据被泄露的可能。

透明计算有几项关键技术，其中最重要的便是主板B10s和传统0s之间的标准接口技术——UEFI，这也是实现软硬件环境分离的关键和难点。UEFI全称为“统一的可扩展固件接口”（Unified Extensible FirmwareInterface），是一种详细描述全新类型接口的标准，用于操作系统自动从预启动的操作环境，加载到一种操作系统上。UEFI诞生的目的是为了取代老旧的BIOS，UEFI和BIOS一样都是硬件和操作系统之间的接口层，但UEFI拥有更多的功能、更快的速度、更优的图形界面、以及更佳的操作体验。UEFI是由EFIl.10为基础发展起来的，它的所有者已不再是英特尔公司，而是一个称作unified EFI Form的国际组织，已经从封闭走向开源。

经过产学研各方的共同努力，透明计算目前已经开始在政府、教育、部队以及部分企业开始应用尤其在教育行业，应用相对比较成熟。

现在不少地方在推电子教室和电子书包项目，在其中引入透明计算将带来非常明显的改变。在管理方面，学校只需在后台维护统一的存储映像，通过透明计算部署到大批量终端设备，例如更新病毒检测，降低运维成本和资源投入。由于透明计算的跨平台型，学校既实现云计算架构，又与现有PC应用无缝兼容，可以充分利用现有资源，而且有利于易于国内教育软件厂商跟进。而在服务模式上也实现了从设备绑定到用户绑定，学生和教职员工使用相关服务不受终端设备和应用场景的限制。在学校非常关心的安全问题上，利用透明计算，统一存储映像后台管理，防止本地数据失窃，而且BIOS层面的用户身份认证系统可以非常有效地阻止非法用户登录。

张尧学相信，同其它革命性技术一样，透明计算不仅会改变一个时代而且会改变各行各业。而对于透明计算的最大掣肘——网络带宽尤其是无线网络带宽，他认为“问题的解决只是时间问题”。