萬(wàn)物皆可互聯(lián)，一切均可編程

梅宏

網(wǎng)絡(luò)本身是因?yàn)槭裁炊a(chǎn)生價(jià)值？互聯(lián)網(wǎng)能夠產(chǎn)生價(jià)值的核心機(jī)理就是連接，著名的梅特卡夫定律，說(shuō)的就是網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與網(wǎng)絡(luò)用戶節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方成正比。所以，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模與節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方是成正比的，網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值也就相應(yīng)越大。

這個(gè)時(shí)代的一個(gè)非常重要的趨勢(shì)，叫作“軟件正開始成為人類社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施”。可以從兩方面理解，第一方面就是在信息基礎(chǔ)設(shè)施里面，軟件是非常重要的構(gòu)成成分。第二個(gè)方面就是隨著人、機(jī)、物融合時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)物理世界的基礎(chǔ)設(shè)施也面臨著一次新的改變，我們要用軟件去重新定義傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，把傳統(tǒng)物理世界的基礎(chǔ)設(shè)施完成數(shù)字化以及可定制化。這導(dǎo)致了軟件將會(huì)成為人類社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施和支撐我們?nèi)祟惿鐣?huì)運(yùn)行的一個(gè)不可或缺的元素。

所以說(shuō)，軟件無(wú)處不在。它在為我們的社會(huì)、為我們每個(gè)人賦能、賦值、賦智。我再用兩個(gè)名人的話來(lái)總結(jié)一下，一個(gè)是Netscape（網(wǎng)景，第一個(gè)瀏覽器公司）的創(chuàng)始人馬克·安德森說(shuō)過(guò)一句話：軟件在“吞噬”世界。美國(guó)的工程院院士、C++語(yǔ)言的發(fā)明人本賈尼·斯特勞斯特盧普說(shuō)，人類文明將運(yùn)行在軟件之上。

軟件時(shí)代的信息安全

現(xiàn)在的國(guó)家安全，信息安全是其中非常重要的一個(gè)方面，信息安全問(wèn)題已經(jīng)成為事關(guān)經(jīng)濟(jì)安全、社會(huì)安全、國(guó)防安全的“第一安全”。軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的存儲(chǔ)、加工和傳輸，因此說(shuō)軟件的安全對(duì)信息安全是至關(guān)重要的，它是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間安全里非常重要的要素。未來(lái)隨著軟件的“基礎(chǔ)設(shè)施化”，很多事物都要靠軟件來(lái)管理；比如，工業(yè)控制靠軟件。工業(yè)要聯(lián)網(wǎng)，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這是必然的趨勢(shì)，但是，這其中也帶來(lái)了一個(gè)很重大的安全問(wèn)題。未來(lái)，我們的軍事、工業(yè)、金融等都要聯(lián)網(wǎng)，都要和各網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)，這些重大領(lǐng)域的安全都必須建立在軟件安全的基礎(chǔ)之上。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)很多制造業(yè)都在完成新一輪的和信息化的結(jié)合，比如，要解決數(shù)字化問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)化問(wèn)題和進(jìn)一步的智能化問(wèn)題。這其中，軟件的作用非常重要，它不僅是一個(gè)使能技術(shù)，而且如果它的安全問(wèn)題解決不了，在工業(yè)制造領(lǐng)域所帶來(lái)的損失會(huì)比我們?nèi)粘Ｉ钪衅渌囊恍?yīng)用所帶來(lái)的損失大得多。

軟件定義的未來(lái)世界

現(xiàn)在我們的社會(huì)已經(jīng)離不開軟件了，未來(lái)會(huì)怎么樣？可以說(shuō)，“軟件定義的未來(lái)世界”。

未來(lái)是一個(gè)人、機(jī)、物融合的環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境里面，信息基礎(chǔ)設(shè)施是什么？是海量異構(gòu)的各種軟硬件資源。這就是經(jīng)常講的云、管、端，還有物，各種設(shè)備在一個(gè)網(wǎng)上連接，當(dāng)然還有人的介入，各種資源是海量異構(gòu)的。同樣在這個(gè)環(huán)境之下，各種新型的應(yīng)用需求層出不窮，需求形態(tài)多樣。各種新的計(jì)算模式，要支撐共享經(jīng)濟(jì)，支撐各種應(yīng)用商店，支撐社交網(wǎng)絡(luò)、人工智能應(yīng)用、電子商務(wù)、電子政務(wù)等。

在這種情況下要解決這種問(wèn)題，按照軟件長(zhǎng)期發(fā)展的思路，我們需要構(gòu)建一個(gè)軟件平臺(tái)。平臺(tái)為各種各樣的應(yīng)用提供共性的服務(wù)，也就是要凝練共性，把各種應(yīng)用需求的共性凝練下來(lái)，放到平臺(tái)里。軟件平臺(tái)要把這些資源管起來(lái)，把海量的異構(gòu)資源管起來(lái)。

軟件平臺(tái)要應(yīng)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)多變，即能不能做到按需定制。給不同的人可以定制不同的平臺(tái)，給不同的組織定制不同的平臺(tái)，這就是軟件定義。那什么是軟件定義？軟件定義就是把硬件連接的一體化的基礎(chǔ)設(shè)施的中間的一些部件，通過(guò)軟件虛擬化的方式提供可操控的接口，然后用軟件把這些接口連起來(lái)，使得硬件能夠?qū)崿F(xiàn)靈活互聯(lián)。

所以，軟件定義的本質(zhì)是通過(guò)虛擬化及應(yīng)用編程接口把硬件的可操控的成分暴露出來(lái)，然后按需實(shí)現(xiàn)硬件的管理。總結(jié)起來(lái)就是兩句話：基礎(chǔ)資源虛擬化，管理任務(wù)可編程。其實(shí)，我們的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)已經(jīng)就是這么做的，向下管硬件資源，向上支撐各種各樣的應(yīng)用服務(wù)。

編寫出一個(gè)軟件操作系統(tǒng)，我們的能力是具備的。但問(wèn)題是，怎么讓它的生態(tài)建立起來(lái)。因?yàn)樽龀鲆粋€(gè)操作系統(tǒng)，做出一個(gè)系統(tǒng)軟件，要有人用，要有人在這上面開發(fā)各種應(yīng)用軟件，這才是最關(guān)鍵的的一點(diǎn)。現(xiàn)在我們要破解這樣一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)不是靠喊口號(hào)的，要靠一代一代的人努力才能做到。

比如說(shuō)軟件定義的城市。2012年，BBC報(bào)道了倫敦在部署所謂的“智能城市操作系統(tǒng)”。智能城市也是軟件的架構(gòu)，把傳感器層、控制層、監(jiān)控層和應(yīng)用層弄起來(lái)，形成一個(gè)平臺(tái)，形成一個(gè)整個(gè)城市的軟件定義。隨著這種人、機(jī)、物的融合在物理世界的延伸，城市里面各種信息物理基礎(chǔ)設(shè)施以開放、共享、智能、連接的方式，通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而支持城市對(duì)各種硬件基礎(chǔ)設(shè)施以及人的活動(dòng)的精細(xì)化管理，這就是“軟件定義的城市”。

現(xiàn)在人工智能很火，各種人工智能的應(yīng)用成為發(fā)展的一個(gè)大熱潮，但實(shí)際上，我們現(xiàn)在的人工智能總體上還是算法人工智能。那么，我們通過(guò)一種通用的平臺(tái)，提供通用的框架能不能支持各種人工智能應(yīng)用的按需定制呢？我想這應(yīng)該是值得探討的一條思路。我們要通過(guò)軟件的角度打造一個(gè)支撐各種智能化應(yīng)用的平臺(tái)，這是軟件的思路。

基于軟件定義，就是剛剛講的操作系統(tǒng)本身，實(shí)際上，我們要解決什么問(wèn)題？就是要解決一個(gè)各種各樣的物體、各種各樣的平臺(tái)、各種各樣的組織的操作系統(tǒng)的問(wèn)題。這就是我提出的一個(gè)概念，叫作“泛在操作系統(tǒng)”（Ubiquitous Operating System，UOS）。這也就是未來(lái)的操作系統(tǒng)將從計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)要變成各行業(yè)、各組織的甚至家庭的、城市的操作系統(tǒng)，這些東西都是通過(guò)軟件定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，我把軟件定義看作是一種技術(shù)方法、一種思維途徑、一種實(shí)現(xiàn)途徑和一種操作系統(tǒng)平臺(tái)展現(xiàn)，它實(shí)際上是可以畫上等號(hào)的。

我們正在進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，一個(gè)好時(shí)代。而且，中國(guó)這個(gè)火車頭已經(jīng)開起來(lái)，誰(shuí)也擋不住，我們的發(fā)展是必然的。我們和發(fā)達(dá)國(guó)家比，優(yōu)勢(shì)在哪里？那就是后發(fā)優(yōu)勢(shì)，我們沒有前面那么多的歷史包袱，和發(fā)展中國(guó)家比，我們的優(yōu)勢(shì)是什么？我們正當(dāng)其時(shí)，他們沒準(zhǔn)備好，我們準(zhǔn)備好了。所以我想這是歷史給我們的窗口期。

20多年來(lái)，我們?nèi)〉昧碎L(zhǎng)足的進(jìn)步。我沒有留過(guò)學(xué)，只是在1999年去貝爾實(shí)驗(yàn)室待過(guò)一年，其余時(shí)間一直在國(guó)內(nèi)成長(zhǎng)。我覺得，我們現(xiàn)在的很多學(xué)術(shù)成果，很多的技術(shù)產(chǎn)品，和國(guó)際上比并不差，所以這就比我們過(guò)去仰頭看西方的時(shí)期的差距大大地縮小了。

但科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展有它的規(guī)律，很難一蹴而就，畢竟我們是從一個(gè)一窮二白的基礎(chǔ)上開始發(fā)展的。在新的生態(tài)模式之下——比如說(shuō)現(xiàn)在可以看到硬件開放的趨勢(shì)已經(jīng)很明顯，軟件開源也已經(jīng)成為氣候——所以在這個(gè)基礎(chǔ)之上，我相信我們要構(gòu)建一個(gè)自己的、可控的體系應(yīng)該是可能的，只要我們有自信心，同時(shí)有大家共同的努力。

萬(wàn)物皆可互聯(lián)

未來(lái)世界是一個(gè)人、機(jī)、物融合的世界，我們需要把各種各樣的信息資源連到一起，同時(shí)信息資源又要和各種社會(huì)資源、各種物件、各種設(shè)備硬件資源關(guān)聯(lián)起來(lái)，還有支撐我們各種各樣的應(yīng)用模式，在大數(shù)據(jù)、人工智能、共享經(jīng)濟(jì)、平臺(tái)經(jīng)濟(jì)等新的概念之下形成的一個(gè)場(chǎng)景。這個(gè)場(chǎng)景是什么？從軟件的視角來(lái)看，就是“萬(wàn)物皆可互聯(lián)，一切均可編程”。這些東西要靠軟件定義的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以說(shuō)未來(lái)世界一定是一個(gè)離不開軟件的世界。這就是我今天講的主題：為什么叫軟件定義的未來(lái)世界。（作者系北京理工大學(xué)副校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士，本文為作者在2017年10月26日舉行的2017中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)上的演講稿節(jié)選。）