軟件定義的未來世界

+ 梅宏

大家“金句”

· 人工智能會讓一些低端的工作崗位被機器或者計算機所取代，但是它一定和傳統技術一樣，創造出新的、適合于人去做的崗位，畢竟人才是這個世界的萬物之靈。

· 在操作系統這個層面，我們一直沒能有所突破。軟件向上受制于應用、向下受制于芯片，獨發展難度是比較大的。如果說不能夠自主掌握這些技術，形成自主可控的系統，我們的競爭力和國家安全都是難以保障的。

· 軟件會成為人類社會的基礎設施，它將成為支撐我們人類社會運行的一個不可或缺的元素，以說軟件無處不在，它在為我們的社會、我們每一個人賦能、賦值、賦智。

現代信息技術兩個最重要的核心分別是芯片，和在芯片之上、讓芯片運行起來的軟件。軟件一定是未來世界非常重要的一個元素。這個問題，需要從“大數據開啟信息化新階段”、“無處不在的軟件”、“軟件定義的未來世界”三個方面來闡述。

一、大數據開啟信息化新階段

2017年12月8日，中共中央政治局舉行第二次集體學習，習近平總書記發表重要講話時談到：大數據是信息化發展的新階段。

為什么這么說？

回顧整個信息化發展的歷程，大體上經歷了兩次信息化的浪潮。

· 第一次信息化浪潮——以PC機應用為主要特征的數字化階段。是指在上世紀70年代末80年代初，隨著個人計算機的廣泛應用，掀起的全球化的信息化浪潮。

· 第二次信息化浪潮——以互聯網應用為主要特征的網絡化階段。隨著上世紀90年代中期，美國開啟信息高速公路計劃，互聯網開始了大規模的商用進程，催生了第二波信息化浪潮。其實互聯網是60年代末發明的，但它在90年代中期才完成了大規模的商業化。這一進程大約延續了20多年。

· 第三次信息化浪潮——隨著20多年互聯網的快速發展以及應用，在這個階段有大量的數據資源的積累和無處不在的信息技術應用，人類也因此進入一個新的階段，即以數據的深度挖掘和融合應用為主要特征的智能化階段。

數字化奠定基礎，解決數據資源的問題；網絡化提供平臺，讓數據資源能夠在網上進行匯聚、流通和交換；而智能化是展現能力，是把信息技術的應用通過人能感受到的“類人的方式”，展現給所有人。這三個階段在歷史上是并行的，就像三條線，只是開啟的時間不一樣。

數字化本身也經歷了相應的幾個階段，每個階段有不同的特征：第一個階段的數字化解決的是辦公數字化的問題；第二階段數字化的重點是社會數字化，現階段開啟的數字化則是萬物的數字化。

網絡化，在過去20年經歷了互聯網、移動互聯網，現在正走向一個連接萬物的物聯網時代。

智能化，人類目前正在開啟。

未來人工智能的發展會對軟件學科和整個行業產生怎樣的影響？

人工智能現在是很熱的話題，確實人們也看到了很多非常成功的人工智能的應用。

到現在為止的智能還是數據驅動的智能，它和人類的智能相比還不是一個概念，因此可以稱其為“類人智能”。它工作起來好像與人類差不多，能夠解決人們過去認為智能能夠解決的一些問題。

從計算機出現以后，很多計算的事都交給計算機了；同樣，現在智能化時代，很多信息處理類工作，計算機做起來比人類要有力得多。所以人工智能會讓一些低端的工作崗位被機器或者計算機所取代，但是它一定和傳統技術一樣，會創造出新的、適合于人去做的崗位，畢竟人才是這個世界的萬物之靈。

什么是大數據？

由辦公數字化到社會數字化，最后到萬物數字化，現在隨著數據資源的大規模的積累，又出現了所謂的大數據。

到底什么是大數據？這里有兩個定義，一是從能力的角度，麥肯錫認為，“大數據”是指其大小超出了典型數據庫軟件的采集、儲存、管理和分析等能力的數據集。即大數據是現有的信息處理能力、計算能力無法處理和存儲的數據。

另一個，即大數據的內涵——具有海量、高速、多樣性、可變性等特征的多維數據集。毫無疑問，這樣多維的數據集就需要在技術上有一套新的體系來完成數據處理。

數據到底有多大？IDC有一個統計，2003年全球產生的數據量大概是500萬T，2009年全球的數據總量是0.8Z；最新的2017年初的估算表明，到2020年全球數據總量將達到44Z。

1個Z有多大？如果把三分鐘的歌曲錄制成最高質量的mp3格式，把這些歌曲存到一個Z空間，能存140萬億首。形象地說，一個人要把這140萬億首歌聽一遍需要8億年，這是非常龐大的數字。

大數據給我們帶來什么？

前幾年有個美國防務承包商的雇員斯諾登，向全世界披露了美國當時正在進行的棱鏡計劃。

棱鏡計劃當時對全世界影響很大，因為美國透過棱鏡計劃在收集公民、對手，甚至世界各國的各類信息來進行綜合地處理。它事實上危害了別國的安全，侵害了別國的利益。

在這種意義之下，我們國家怎么能夠保護自己國家的安全？國家的主權空間包括陸海空天，進入信息時代，我們又有了一個新的空間——網絡空間（Cyberspace）。網絡空間里如果沒有自主可控的、足夠高水平的能力去維護這個空間，就保障不了國家的安全。

大數據是人類認識復雜系統的新思維、新手段，是提升國家綜合能力和保障國家安全的新利器，是提升政府治理能力的新途徑；促進經濟轉型的新引擎。這就是大數據的價值和意義。

什么是數字經濟？

國際多個權威機構都提出，大數據對GDP整體拉動的作用大概是2%到4%。北京大學的楊芙清院士經常說，信息技術不僅是一個獨立存在的行業，還廣泛地滲透到別的行業和領域，成為別的行業或者領域的催化劑或者倍增器。而如今到了什么樣的一個時代呢？——不擁抱信息技術，不完成數字化轉型，就會被顛覆。

信息技術會成為很多傳統行業的顛覆者，它也會成為新經濟形態的引領者和驅動力。因此國家大力倡導數字經濟，數字經濟是以新一代信息技術和產業為依托，繼農業經濟、工業經濟之后的主要經濟形態。數據是數字經濟的關鍵生產要素；網絡是平臺和重要的載體，而信息技術的應用是重要的推動力，數字化、網絡化、智能化，是數字經濟的主線和主軸。

二、無處不在的軟件

軟件的三個階段

回顧軟件的發展，可以分為三個階段。

（1）1945-1975年，軟硬一體化階段。該階段從第一臺計算機誕生，一直到70年代中期，軟件并沒有自己完全獨立的位置，以硬件的附屬品方式存在。50年代末60年代初，“軟件”這個詞開始出現，人們開始認識到軟件的重要性，軟件學科應運而生。

（2）1975-1995年，產品化、產業化階段。這個階段的開端，以兩個著名的軟件公司的誕生為標志，一個是Microsoft、一個是Oracle。在這個時期，軟件開始成為獨立的產品，開始獨立地銷售，軟件產業也隨之興起。

（3）1995年至今，網絡化、服務化階段。在上世紀90年代中期開始，軟件進入一個新的階段，即網絡化和服務化的階段。隨著互聯網開始進入我們的生活和工作，軟件從單機環境向網絡環境延伸，這個時候軟件的形態，從單機時代的拷貝方式開始變成服務化的方式。

服務化是什么？用戶把需求告訴系統，系統把處理的結果返回給用戶，用戶甚至不知道服務器在哪。通過這種方式讓用戶獲取軟件提供的能力，這就是一種軟件服務化。

第二種服務化的方式就是App。App幾乎每個人都在用，它是移動互聯網興起后產生的一種新的應用模式。App是介于原有的安裝拷貝式和完全服務化之間的方式。與通過瀏覽器使用的方式不同，用戶需要安裝一個小的App在終端上，同時它和云端、和服務器緊密結合來完成任務。App的兩大陣營，蘋果與安卓，其應用商店上都有幾百萬個App，累計下載量已經是千億、萬億次的量級。

Software eats the world（軟件在吞噬世界）！

——Netscape創始人馬克·安德森

人類文明運行在軟件之上。

——美國工程院院士、C++語言發明人Bjarne Stroustrup

軟件產業保持高速增長態勢

很多人每天起床的第一件事是打開新聞，上班第一件事打開郵件，公文的批轉是通過辦公系統。難以估算，每個人每天用了多少不同的軟件，所以說未來的人類是運行在軟件基礎之上的。

軟件開始出現以后，軟件產業始終保持高速增長的態勢。如果說在七、八十年代還處于起步階段，那么2017年全球軟件收入已經是4500億美元，這是非常龐大的數字。比爾·蓋茨創立公司二十多年，到1999年他的個人財富已達到540億美元；微軟公司產值甚至超過了美國三大汽車公司產值的總和。

美國是汽車最發達的地方。但在上世紀末、本世紀初的時候，“底特律三巨頭”即通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司的市值總和，大概也就1130億美元，而如今底特律基本是一個破產的城市，在美國西部的硅谷則產生了一片新的產業天地。

根據2018年雅虎財經公布的數據，全球市值排在前五位的公司為：1、蘋果，市值8790億美元；2、谷歌，市值7015億美元；3、微軟，市值6947億美元；4、亞馬遜，市值6802億美元；5、騰訊，市值4928億美元。這些公司大部分都是以軟件為核心業務的公司，特別是微軟，比爾·蓋茨占據了相當長時間的全球首富寶座，個人擁有1050億美元；而亞馬遜的創始人貝索斯是當今全球首富；喬布斯曾經說過一句話：“蘋果定位為一個軟件公司。”

當前，軟件產業仍然是規模最為龐大的產業，也是充滿朝氣、具有蓬勃生長力的產業。從行業創造的產值來看，全球有19個國家，軟件支出占GDP的比重已經超過了0.5%，其中美國軟件支出占GDP超過1%。從從業人數來看，2014年全球信息技術產業從業人員達2900萬人，其中專業開發人員約為1100萬。我國的軟件從業人員也在不斷地增長，官方數據顯示，目前約為576萬人。

中國軟件產業和軟件技術的進展情況

中國軟件業的早期就是學習，把國際上的結構化編程東西拿過來，支持結構化方法的軟件開發環境；后來開發面向對象的軟件，大約比國際主流水平晚一些；在構件化的平臺階段，基本上達到與國際并行的水平；2000年以后，中國開始圍繞互聯網做創新研發，開始在國際學術界發出聲音；現在，中國的軟件業在國際學術界表現還是不錯的。

但是在操作系統這個層面，我們一直沒能取得突破。我們曾經做中間件還不錯，也能夠替代國外的產品，但是總體要形成競爭的態勢，競爭能力還是不足。

軟件向上受制于應用、向下受制于芯片，獨立發展難度是比較大的。如果不能夠自主掌握這些技術，形成自主可控的系統，我們的競爭能力和國家安全都是難以保障的。不過這幾年，無論從學術上還是技術上的進步都是有目共睹的。只要保持這個態勢下去，我相信終究有一天，我們能用上中國人自己的操作系統。

軟件成為人類社會重要的基礎設施

互聯網能夠產生價值的核心機理就是，連接。

大家知道梅特卡夫定律，網絡的價值與網絡用戶節點數的平方成正比。所以網絡越大，網絡的價值也就越大。

這個時代一個非常重要的趨勢是，軟件正開始成為人類社會的基礎設施。

一方面，軟件是信息基礎設施的重要構成成分。

另一方面，軟件正在“重新定義”傳統物理世界。隨著人、機、物融合時代的到來，傳統物理世界的基礎設施也面臨著一次新的改變，要用軟件去重新定義這些傳統的基礎設施，我們要把傳統的物理世界的基礎設施完成數字化以及可定制化。

這些東西構造起來兩個方面的含義，導致了軟件會成為人類社會的基礎設施，它將成為支撐我們人類社會運行的一個不可或缺的元素，所以說軟件無處不在，它在為我們的社會、我們每一個人賦能、賦值、賦智。

Netscape（網景，第一個瀏覽器公司）的創始人馬克·安德森說過一句話：“Software eats the world（軟件在吞噬世界）！”美國工程院院士、C++語言的發明人Bjarne Stroustrup說：“人類文明運行在軟件之上。”

軟件時代的信息安全

現在的國家安全中，信息安全是非常重要的一個方面，信息安全問題已經成為事關經濟、社會、國防安全的第一安全。

軟件實現了對信息的存儲、加工、傳輸，因此說軟件的安全對信息安全至關重要，它是整個網絡空間安全的一個非常重要的要素。未來隨著軟件的基礎設施化，很多東西都要靠軟件來管理，比如說工業要聯網，形成工業互聯網，這是一個必然的趨勢，那么工業控制就必須靠軟件了。而同樣它帶來了很重大的安全問題。未來軍事、工業、金融等等都要聯網，這些重大領域的安全都必須建立在軟件的安全基礎之上。

現在國內很多制造業都在完成新一輪與信息化的結合，解決數字化、網絡化、及進一步的智能化的問題。其中軟件的作用非比尋常，它不僅是一個使能技術，如果安全問題不能得到保障，在工業制造領域所帶來的損失，比人們日常生活中的應用帶來的損失將大得多。

在大數據時代，確實由于數據的融合應用，由于人們和信息空間的緊密綁定，每個人的隱私都受到前所未有的嚴重挑戰。除了個人隱私之外，還有數據安全的問題。數據的安全和隱私已經是全世界無論學術界還是產業界都在關注的重點。我以為這件事不能夠單靠技術方案來解決，技術方案只能提供輔助。它應該從法律法規這個源頭開始，包括全社會的自律，是一個要靠多方共同實現的事情。

回顧我們人類社會每一次進步，客觀來說，都是以人的很多方便為進步，同時又以讓人的很多方面被打擾為代價的。當前各有關方面的確應該深入探討，如何從立法層面、技術層面、道德層面綜合地來考慮這件事情，讓我們每一個人盡可能的不要受到數據濫用的影響。

三、軟件定義的未來世界

如今的社會已經離不開軟件，而未來，可以說，將是軟件定義的世界。

未來是一個人、機、物融合的環境，在此環境下的信息基礎設施，是海量異構的各種軟硬件資源——我們經常講的云、管、端還有物，各種設備在一個網上連接，還有我們人的介入。同樣在這個環境之下，新型的應用需求將層出不窮，并且形態多樣，例如各種新的計算模式、共享經濟、各種的應用商店、社交網絡、人工智能運用、電子商務、電子政務等等。

這種情況之下要解決這種東西，按照軟件長期發展的思路，就需要構建軟件平臺。這個平臺向上，能夠為各種各樣的應用提供共性的服務，即把各種應用需求的共性凝練下來放到平臺中，向下則把海量的異構資源管理起來。

這樣的軟件平臺要應對應用場景的動態多變，關鍵是能否做到“按需定制”，而這就需要軟件定義。

那么什么是軟件定義？軟件定義是指硬連接的一體化的基礎設施，把它中間的一些部件通過軟件虛擬化的方式提供可操控的接口，用軟件把這些接口連起來，使得硬件能夠實現靈活的互聯。

軟件定義的本質是通過虛擬化及應用編程接口“暴露”硬件的可操控成分，以實現硬件的按需管理。即“基礎資源虛擬化”、“管理任務可編程”。計算機操作系統完全符合這個定義，向下管理硬件資源、向上支撐各種各樣的應用服務。

編寫出一個軟件操作系統，國內是具備這個能力的。但問題是怎么讓它的生態建立起來。一個操作系統要有足夠的用戶，要有人在此之上開發各種各樣的應用軟件，這才是關鍵。要破解這個問題，還需要一代又一代人的努力才能實現到。

軟件定義的城市

隨著“軟件定義”理論的提出，很多概念出現了，比如說“軟件定義城市”。2012年的時候，BBC就報道了倫敦在部署所謂的智能城市操作系統。

智能城市也是軟件的架構，把傳感器層、控制層、監控層和應用層搭建起來所形成的平臺，形成整個城市的軟件定義。這種人機物融合在物理世界延伸以后，就把城市里面的各種信息物理基礎設施，以開放、共享、智能連接的方式，通過軟件的方式來實現，從而支持城市的各種硬件基礎設施，以及人的活動的精細化管理，這就是軟件定義的城市。

目前，各種人工智能的應用成為發展的大熱潮。但實際上現在的人工智能總體上還是算法人工智能。如果通過一種通用的平臺、提供通用的框架，能不能夠支持各種人工智能應用的按需定制呢？這應該值得探討。

通過軟件的角度打造一個支撐各種智能化應用的通用平臺，這是軟件定義的一個思路。

基于軟件定義，就是操作系統本身。未來要解決各種各樣的物體、平臺、組織的操作系統的問題，我們為此提出了“泛在操作系統（Ubiquitous Operating System，UOS）”的概念，即未來操作系統從計算機的操作系統，會變成各個行業、各個組織，甚至城市操作系統、家庭操作系統等等，這些都是通過軟件定義來實現。軟件定義應當作為一種技術方法，一種思維途徑、實現途徑和操作系統平臺展現。

軟件行業的發展，中國正在進入一個新時代、一個好的時代。而且中國這個火車頭開起來，誰也擋不住。和發達國家比，中國擁有后發優勢，沒有那么多歷史包袱；和發展中國家比，中國正當其時，做好了準備。所以這是歷史給我們的一個窗口期。

回看20多年來，中國軟件事業的進步是長足的。現在我們很多的學術成果、技術產品，和國際主流水準已大大縮短了差距，不再是過去“仰頭看西方”的情況了。但是科學研究、技術發展有它的規律，很難一蹴而就，畢竟我們是從一窮二白的基礎上開始的。在新的生態模式之下，比如說硬件開放趨勢已經很明顯，軟件開源已經成氣候，在此基礎上，我相信我們要構建自主可控的體系應該是可能的。只要我們有自信心，同時需要大家共同的努力。

萬物皆可互聯，一切均可編程

未來世界是一個人、機、物融合的世界，我們需要把各種各樣的信息資源連到一起，同時信息資源又要和我們的各種社會資源、各種物件、各種設備硬件資源關聯起來，還有支撐我們各種各樣的應用模式，在大數據、人工智能、共享經濟、平臺經濟等等新的概念之下形成的場景，這個場景是什么？ 從軟件的視角來看，就是：萬物皆可互聯，一切均可編程。這一切要靠軟件定義的方式來實現。所以說未來世界是一定離不開軟件的。