論空間信息網(wǎng)格

徐小曼　秦　桐

摘要：隨著人們對信息的需求越來越大，科研工作者于上世紀(jì)90年代提出了網(wǎng)格并認(rèn)為它會成為第三次互聯(lián)網(wǎng)浪潮，在網(wǎng)格的基礎(chǔ)上空間信息網(wǎng)格產(chǎn)生了，一些科研工作室提出了空間信息網(wǎng)格體系，以Globus體系結(jié)構(gòu)最為典型，盡管空間信息網(wǎng)格技術(shù)目前仍舊不走很成熟，但是它已經(jīng)備受矚目，它將會迅速發(fā)展并給人們的生活帶來巨大的變化。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)格；空間信息網(wǎng)格；信息孤島

1空間信息網(wǎng)格的問世

網(wǎng)格是科學(xué)家們針對當(dāng)今社會發(fā)展中存在的問題于20世紀(jì)90年代初提出的新概念。它將分布在不同地理位置的計算資源包括CPU、存儲器、數(shù)據(jù)庫等。通過高速的互聯(lián)網(wǎng)組成充分共享的資源集成，從而提供一種高性能計算、管理及服務(wù)的資源能力。

空間信息網(wǎng)格(SIG)指的是在網(wǎng)格技術(shù)支持下，在信息網(wǎng)格上運(yùn)行的天、空、地一體化地球空間數(shù)據(jù)獲取，信息處理，知識發(fā)現(xiàn)和智能服務(wù)的新一代整體集成的實時／準(zhǔn)實時空間信息系統(tǒng)。它實現(xiàn)各種資源的全面共享，消除資源孤島，實現(xiàn)多元信息的一體化服務(wù)。

2空間信息網(wǎng)格的應(yīng)用

目前，美國政府用于網(wǎng)格技術(shù)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)已高達(dá)5億美元。美國軍方正規(guī)劃實施一巨型網(wǎng)格計劃，名為“全球信息網(wǎng)格”(global information grid)，預(yù)計在2020年完成。美國SUN公司也已經(jīng)發(fā)布了“網(wǎng)格引擎”企業(yè)版的測試版。英國政府也已投資超過一億英鎊，用來研究“英國國家網(wǎng)格”(UK National GRID)。同世界其他各國政府一樣，為大幅度提高我國的綜合國力和國際競爭能力，我國政府也在863專項中提出了具體的目標(biāo)，即：建設(shè)“中國國家網(wǎng)格”(China National Grid)，從而提供高性能計算、資源共享、協(xié)同工作的能力。

而目前最具有代表性的就是中國的教育網(wǎng)格，這項“迄今世界上最大的教育網(wǎng)格”是由12所大學(xué)聯(lián)合推出的，可實現(xiàn)全國100所重點大學(xué)資源共享。工程建成后將大大簡化和方便全國教育系統(tǒng)的資源配置，其應(yīng)用將涵蓋生命科學(xué)、圖像處理、遠(yuǎn)程教育等眾多領(lǐng)域，空間信息網(wǎng)格的應(yīng)用當(dāng)然也遠(yuǎn)不止于此，在農(nóng)業(yè)，礦產(chǎn)，科學(xué)研究，資源，環(huán)境，軍事，娛樂等方面它都將顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。

3空間信息網(wǎng)格的架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)

研究者將網(wǎng)格的研究工作分為3個層次：計算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格和知識網(wǎng)格。計算網(wǎng)格是網(wǎng)格的系統(tǒng)層，它為應(yīng)用層(信息網(wǎng)格、知識網(wǎng)格等)提供系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施。信息網(wǎng)格研制一體化的智能信息處理平臺，消除信息孤島，使用戶能方便地發(fā)布、處理和獲取信息，知識網(wǎng)格研制一體化的智能知識處理平臺，消除知識孤島，使用戶能方便地發(fā)布、處理和獲取知識。

對于空間信息網(wǎng)格體系。已有一些相關(guān)的研究成果，以美國阿貢國家實驗室提出的Globus體系結(jié)構(gòu)最為典型，它包括構(gòu)造層，連接層，資源層，匯集層，應(yīng)用層，構(gòu)造層，它的功能是向上提供網(wǎng)格中可供共享的資源，連接層，它是網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理通信與授權(quán)控制的核心協(xié)議。資源層，這一層的作用是對單個資源實施控制，與可用資源進(jìn)行安全握手、對資源做初始化、監(jiān)測資源運(yùn)行狀況、統(tǒng)計與付費(fèi)有關(guān)的資源使用數(shù)據(jù)。匯集層，這層的作用是將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應(yīng)用程序共享、調(diào)用，應(yīng)用層，這層是網(wǎng)格上用戶的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序通過各層的API調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)，再通過服務(wù)調(diào)用網(wǎng)格上的資源來完成任務(wù)。

由于空間信息具有關(guān)系復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)量大、多比例尺、隨時間變化等特點，我們還需要許多其他相關(guān)技術(shù)的幫助。可見，要實現(xiàn)空間信息網(wǎng)格的巨大潛力，還有很多的問題和困難等待著解決和克服。

4空間信息網(wǎng)格的未來

最初，科研者是受電力網(wǎng)格的啟發(fā)而提出網(wǎng)格的，計算機(jī)網(wǎng)縱橫交錯很像電力網(wǎng)，每一臺計算機(jī)就像電網(wǎng)上的電站。此外，人們希望像用高壓線把電力網(wǎng)連接起來的方式一樣把分布在世界各地的計算機(jī)連接起來，讓人們像使用電一樣享受網(wǎng)格服務(wù)，如何做到讓用戶像使用電一樣“插上插頭”即可以得到空間信息網(wǎng)格的服務(wù)，不需要去關(guān)心這個基礎(chǔ)設(shè)施上資源的具體細(xì)節(jié)和運(yùn)行情況是未來科學(xué)研究者急需解決的問題。隨著空間信息網(wǎng)格的迅猛發(fā)展，整個社會的經(jīng)濟(jì)實力和人們的生活質(zhì)量會因此大大提高。