透明计算：引领下一个计算时代

国家自然科学奖一等奖以宁缺毋滥著称，1999年到2013年的15年间，竟有10年空缺。日前揭晓的2014年国家自然科学奖一等奖，则颁给了一种全新的网络化计算模式——“透明计算”。

那么，“透明计算”究竟凭什么能摘得此项桂冠？它将给信息领域带来哪些颠覆性改变？

这个年头，一台没有安装软件的电脑，能干些什么？

在中南大学“透明计算”实验室，这样的一台电脑，能玩“愤怒的小鸟”等好多游戏；在广西有色华锡集团高峰矿业有限公司，能完成一两万元才能买到的工业自动化控制机能干的活；在贵州大山深处的学校，孩子们不仅可以用它打字编辑文档，还可以通过模拟上网聆听城市名校的著名特级教师讲课。

牛吧，有了“透明计算”模式，小终端也能做大事。难怪英特尔高级副总裁詹睿妮评价说：“‘透明计算’使应用程序跨越操作系统和体系结构无缝运行，是把用户放在计算体验中心的一种新计算模式。透明计算将引领下一个计算时代。”

“‘透明计算’，就是用户拿着裸机随时随地享受想要的服务，而不用操心如何得到服务。”中国工程院院士、中南大学校长张尧学说，秘诀就在于变“单机强大”为“网络强大”。

1946年，随着埃历阿克在美国诞生，世界跨入了电脑时代。一直到现在，台式机也好、手提机也罢，还有越来越小巧的平板机，全世界的电脑不管怎么变化，都跳不出“计算机之父”冯·诺依曼体系结构的掌心——那就是，任何一台电脑都必须有存储器、控制器、运算器，否则就干不了活。

在电脑不联网的单机时代，这样小而全的结构，保证了每台电脑的高效运行。但是，由于把软件和硬件捆绑在一起，人们想让电脑干活又多又快，就得在电脑里不断扩大储存和运算的“仓库”，好让各种各样的软件“住进来”。特别是软件的软件——操作系统，由于掌握了电脑运行的命门，也就常常操控用户。

这样下去，尽管每个用户的电脑越来越高级，管理成本也越来越高，却依然享受不到所有想要的服务，甚至被大量的无效服务所淹没。更何况，单机再强也有极限。

随着互联网特别是移动互联网时代的来临，张尧学向冯·诺依曼缔造的经典结构发起了挑战，向世界倡导“透明计算”，开辟了一个崭新的研究领域和发展方向。

中国原创的“透明计算”，就是要送你一个贴心的网络管家。

这个网络管家能帮你省钱，帮你杀毒打“补丁”，帮你调度程序和数据。你想要什么服务，只需在任何一台近乎裸机的上网设备中输入一个他能听懂的暗号，就能唾手可得。你不需要服务了，告诉管家一声，程序和数据就立马从上网设备中消失，回到“透明计算”服务器。换句话说，是你轻松搞定电脑，而不是被电脑摆弄。

如今，在中南大学“透明计算”实验室里，还有一些好玩的事。

打开一台电脑，建立一个新文档，保存到远端的“透明计算”服务器后关机。然后，打开实验室另外一台电脑，输入唯一的个人账号登录到“透明计算”服务器，轻而易举就找到了之前的信息文档，继续操作。

揣着一个装有“透明计算”软件的U盘，插入任何一台电脑，连接到自己的“透明计算”服务器上，下载自己的操作系统，就能将任何一台计算机变成自己的那台电脑。

比如，电视机里播放的连续剧很吸引人，可这时必须出门。打开手机输入唯一的个人账号登录到“透明计算”服务器，就能在路上接着往下看了。到了房间，打开电脑登录到“透明计算”服务器，又能接着往下看。

“还有就是我们的数字家电，现在的DVD、数字电视机、卡拉OK等都是分开的，线多得分不清是哪个的。运用‘透明计算’，将来可以只用一个设备就能提供多种服务，比如说电视机可以做计算，可以做点播，可以做卡拉OK等。在今后的智能化居家生活中，我们还能够依靠一个遥控器实现对家里所有电器的跨平台管理。在可穿戴设备上，‘透明计算’也能做好多事情。比如，老板戴上一只装有CPU的手表，就能和员工的电脑接上头，想找哪位员工就让他的电脑发出振动。”张尧学院士解释。

预计到2015年4月，中南大学“透明计算”实验室将拿出“透明平板机”和“透明手机”的设计方案。如果产业化顺利，大家不久就能买到便宜、好用又安全的“透明终端”了。

“‘透明计算’会是一个巨大的产业，有可能成为世界上最好的计算模式。”张尧学院士觉得自己很幸运。从1991年起，他先后任职于清华大学、教育部、中南大学等单位，透明计算的研究历经了20多年。对于这次获奖，他说，自己运气很好。

张尧学团队率先提出的“透明计算”，被国外同行称为是一种“先于云计算、包含云计算”的网络计算模式。

从计算机诞生起，“冯·诺伊曼结构”就“一统天下”。由此带来的问题，例如网络安全性低，存在病毒、后门、监控；操作系统、芯片、中间件构成的产业链也受制于人；用户很难在同一电脑终端上实现跨平台操作。

手机不断更新换代，个人电脑、平板电脑同样推陈出新，一个软件被破坏了，安装起来麻烦。计算机都是厂商安排好的，买手机、PC机，软件也都是厂商搭配好的。这些费钱又费事。

张尧学说，“透明计算”针对的就是上述问题。他们希望通过这种方法，使用户有权利选择不同的软件和服务。

“透明计算”打破了这样的束缚，在一个特有的超级操作系统（METAOS）中，“我们的想法是，前端放的只是一个虚拟的、看得见的图标，软件或数据跟你的机器分开了，放到网上去了。”张尧学说，从这个意义上来讲，“透明计算”跟云计算有一定的相似。

张尧学说，“透明计算”是一种支持服务共享的网络计算模式，它实现了运算和存储的分离。

“透明计算”包含两大部分。一是面向用户、面向服务的，只做提供服务的运算；二是支援或者操作系统，这部分放在服务器上，用户可通过网络获取。

这就意味着，通过“透明计算”，我们现在用的手机和电脑里的那些软件和操作系统，都能放到网上去，计算机将变得“又轻又瘦”。

“此时，服务器不仅存储资源，还存储操作系统。”张尧学说，用户拿在手上的终端就相当于裸机，只做需要的服务运算，相比现在的手机或者电脑，这个“裸机”要小很多，也要简单很多。

张尧学说，把资源和操作系统放到网上后，用户怎么获得，就需要用户自己去选择。到底是选喜欢的系统，或者是国产系统，都是用户自己的事情。

在“透明计算”的世界里，用户使用计算机就像使用iPad一样，通过网络获取想要的服务，在享受完服务之后，就可以再把它扔掉，再获取新的服务。

相关人士在中南大学与英特尔建立的透明计算联合实验室体验到两个场景。

第一个场景叫流式健康测量。

张尧学介绍，中南大学所属的湘雅医院，通过采集门诊、住院、手术的数据，将其电子化，数据系统不仅包含了患者的基本信息，还有他们身体健康方面的一系列数据。

有了这些基本信息之后，如果患者身体有一些小毛病，可以通过手机终端连接大数据提示自己诊断。有了这些实时的数据，再加上湘雅临床大数据系统里保存的患者病历资料，患者在家里也能获得医生的服务。

比如，我的私人医生在湘雅医院，想了解我的血压、血氧。我在家里可以这样做：在自己手机上安装METAOS-通过网络从服务器上加载血压等的测量软件到手机-测量-数据上传到服务器-推送到医生手机。

湘雅医院目前已实现移动终端健康信息的采集和传输，手机领取体检报告，智能慢性病随访和监测管理等。中南大学启动建设的湘雅临床大数据系统就是“透明计算”的一项应用。

第二个场景是跨越操作系统、不同智能终端的运行。

比如，我是一名工程师。我的单位电脑、手机和家庭电脑，操作系统不同，但都安装了METAOS。我可以在不同地点用这三个终端工作，无需拷到盘里或存到邮箱。

“透明计算”的秘诀有三：METAOS拓展了传统的冯·诺伊曼结构，可以像司令员一样兼容、调动、管理不同的操作系统；计算与存储分离，数据存储在服务器上，计算在移动终端上；软件和硬件分离。当然，这需要良好的网络环境。

“因为这两个部分分离了，移动终端可以非常轻小便携。应用软件像水一样，用时加载，不用时‘流走’。最重要的是安全，METAOS会有一个你的专署密码，别人获取不了你的任何信息。”张尧学说。

“中国原创的技术非常少，但‘透明计算’就是原创的，并且跨越其他操作系统，具有颠覆性，已具备了大规模推广的可能性。”英特尔亚太研发有限公司平台软件架构部总监卢炬评价说。目前，腾讯已成功将该成果应用于手机定位和微信。（来源：《潇湘晨报》 责任编辑/余风）

“天河一号”高效能计算机系统获国家科技进步奖特等奖

“天河一号”的研制成功，实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，使我国成为继美国之后，世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。

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如今，“天河一号”的“融合式创新样本”已成功复制，“天河二号”目前已先后为国内外220多家用户提供了高性能计算和云计算服务，为近百个国家重大科技项目、国际合作项目提供了高性能计算支持。（来源：本刊资料室）