“透明計(jì)算”這個(gè)概念是什么意思？為何中南大學(xué)校長(zhǎng)張堯?qū)W率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)能獲得2014年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)？要知道，此獎(jiǎng)一直以寧缺毋濫著稱，1999年到2013年的15年間有10年空缺。業(yè)內(nèi)人士對(duì)此是怎么看的呢？

1月9日，2014年國家自然科學(xué)獎(jiǎng)揭曉，中南大學(xué)校長(zhǎng)張堯?qū)W率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)?wèi){借“網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的模式及基礎(chǔ)理論研究”獲得多年空缺的一等獎(jiǎng)，在這一研究成果中出現(xiàn)了一個(gè)概念——“透明計(jì)算”。

張堯?qū)W是誰？

在新華網(wǎng)北京報(bào)道的描述中，張堯?qū)W是“曾經(jīng)的教育部高等教育司司長(zhǎng)，今天深受學(xué)生們愛戴的校長(zhǎng)‘歐巴；中國工程院院士、網(wǎng)絡(luò)路由器之父、‘透明計(jì)算理念的創(chuàng)始人；中國作家協(xié)會(huì)會(huì)員，隨筆集《侘寂天涯》《水隨天去》《又見木蘭》擁有海量‘粉絲……”

除擔(dān)任中南大學(xué)校長(zhǎng)外，張堯?qū)W還是清華大學(xué)教授、中國工程院院士。從1990年開始，他在清華大學(xué)任教，直到2011年11月起任中南大學(xué)校長(zhǎng)?！斑@次獲獎(jiǎng)仍然是屬于清華大學(xué)和中南大學(xué)兩家的，這是清華和中南的共識(shí)。而且，自然科學(xué)獎(jiǎng)規(guī)定只獎(jiǎng)勵(lì)個(gè)人，不獎(jiǎng)勵(lì)單位。希望各位校友和師生理解?！睆垐?qū)W如此表示。

什么是國家自然科學(xué)獎(jiǎng)？

國家自然科學(xué)獎(jiǎng)是我國五大國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)之一（其余四項(xiàng)為：國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、中華人民共和國國際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)）。

中國科學(xué)院的官方網(wǎng)站寫著“國家自然科學(xué)獎(jiǎng)授予在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究和信息、材料、工程技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究中，闡明自然現(xiàn)象、特征和規(guī)律、做出重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的中國公民”。授獎(jiǎng)條件有三：前人尚未發(fā)現(xiàn)或者尚未闡明、具有重大科學(xué)價(jià)值及得到國內(nèi)外自然科學(xué)界公認(rèn)。若是一等獎(jiǎng)，則必須“在科學(xué)上取得突破性進(jìn)展，學(xué)術(shù)上為國際領(lǐng)先，并為學(xué)術(shù)界所公認(rèn)和廣泛引用，推動(dòng)了本學(xué)科或者相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，或者對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展有重大影響”。

據(jù)悉，國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一直以寧缺毋濫著稱，1999年到2013年的15年間有10年空缺。而2014年度一等獎(jiǎng)項(xiàng)目——“透明計(jì)算”由張堯?qū)W首次提出。它被科學(xué)網(wǎng)等媒體形容為“中國的超級(jí)操作系統(tǒng)”“別了，馮·諾依曼”。據(jù)科學(xué)網(wǎng)1月12日?qǐng)?bào)道，2004年張堯?qū)W正式提出“透明計(jì)算”的思想。其核心是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算與管理相分離，并確立了跨終端、跨平臺(tái)的“雙跨”原則和“按需服務(wù)”的理念。還說這一體系的確立比國外“云計(jì)算”概念的提出早了整整3年。

然而，就是這么一項(xiàng)“國際率先提出”“學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)前景廣闊”的“透明計(jì)算”，卻在微博、論壇上引發(fā)“軒然大波”。有網(wǎng)友直言“忽悠”，亦有人力挺其發(fā)展。上海某高校計(jì)算機(jī)學(xué)院的博導(dǎo)告訴記者：“透明計(jì)算本身是很好的成果，但大家對(duì)空缺多年的（國家自然科學(xué)獎(jiǎng)）一等獎(jiǎng)期待值很高，所以適不適合做一等獎(jiǎng)是大家爭(zhēng)議的焦點(diǎn)?！逼溆?，他表示不便評(píng)論。

透明計(jì)算是什么？

透明計(jì)算到底是什么研究成果，它和我們熟悉的“云計(jì)算”有什么差別？對(duì)“透明計(jì)算”持保留態(tài)度的網(wǎng)友，又有怎樣的意見？

先回顧一下計(jì)算機(jī)誕生的源頭。1945年，42歲的美國數(shù)學(xué)家馮·諾依曼與他的同事聯(lián)名發(fā)表了計(jì)算機(jī)史上著名的“101頁報(bào)告”。馮·諾依曼在報(bào)告中明確了計(jì)算機(jī)的五大部件，提出用“儲(chǔ)存程序”的辦法，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)依次執(zhí)行指令，并用二進(jìn)制代替十進(jìn)制運(yùn)算。

這篇報(bào)告迄今為止，都被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上里程碑式的文獻(xiàn)。后人也因?yàn)轳T·諾依曼奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的根基，而將他稱為“計(jì)算機(jī)之父”。馮·諾依曼的理論也被稱為“馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)”，這個(gè)經(jīng)典的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)掌控著現(xiàn)在整個(gè)計(jì)算機(jī)世界。

當(dāng)然，這個(gè)結(jié)構(gòu)也有其自身的缺陷。比如隨著單機(jī)上的發(fā)展越多，操作系統(tǒng)也會(huì)越來越復(fù)雜，用戶需要頻繁升級(jí)換代，還很難在同一終端實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)操作。隨之而來的還有許多漏洞：速度變慢、病毒入侵、網(wǎng)絡(luò)安全性不確定等等。

2011年5月，張堯?qū)W在中國電子學(xué)會(huì)主辦的學(xué)術(shù)刊物《電子學(xué)報(bào)》上發(fā)表了論文《一種云計(jì)算操作系統(tǒng)TransOS：基于透明計(jì)算的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，張堯?qū)W本人也是該刊物編委之一。根據(jù)這篇最后獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的論文，張堯?qū)W提出可以將馮·諾依曼式的儲(chǔ)存計(jì)算進(jìn)化成為“流式計(jì)算”，只有硬件沒有軟件，所有軟件保存在用戶的透明服務(wù)器上，大量節(jié)約了終端內(nèi)存。

“就像水流一樣，不占用空間。出行時(shí)到衣櫥里挑選一件合適的衣服，回來后再掛回衣柜，不需要把所有的衣服都帶在身上。”張堯?qū)W在接受《三湘都市報(bào)》采訪時(shí)這樣形容。

論文摘要中寫道：“本文從透明計(jì)算，也就是用戶控制的云計(jì)算（Customer Controlled Cloud Computing）角度出發(fā)，以用戶端提供用戶服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)軟硬件資源進(jìn)行管理來定義云計(jì)算操作系統(tǒng)。我們把傳統(tǒng)操作系統(tǒng)，例如Linux、Windows等也定義為資源，把云計(jì)算操作系統(tǒng)定義為運(yùn)行在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)主板BIOS之間，對(duì)包含各種傳統(tǒng)操作系統(tǒng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理的超級(jí)操作系統(tǒng)?！?/p>

簡(jiǎn)單來說，就是將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算與管理分離，將存儲(chǔ)放在服務(wù)器端，通過網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)流形式及時(shí)載入。這種方式理論上能夠讓計(jì)算機(jī)的用戶端“瘦身”，使用起來更輕便、更快捷、更安全。用戶還可以使用超級(jí)操作系統(tǒng)“TransOS”實(shí)現(xiàn)在一個(gè)終端完成跨平臺(tái)操作，自由選擇各種軟硬件服務(wù)。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全問題，透明計(jì)算將網(wǎng)絡(luò)互連平臺(tái)由較高網(wǎng)絡(luò)層下降到計(jì)算機(jī)芯片和操作系統(tǒng)間的接口層，在接口層設(shè)計(jì)保護(hù)程序，即安置一個(gè)能力超強(qiáng)的“保安”，防止上層軟件系統(tǒng)受到攻擊和安全漏洞威脅，從而解決了信息網(wǎng)絡(luò)的安全問題。

這樣看來，張堯?qū)W的“透明計(jì)算”是一個(gè)里程碑式的科研成果，它相當(dāng)程度上解決了現(xiàn)在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的缺陷。

張堯?qū)W的團(tuán)隊(duì)在接受對(duì)外采訪時(shí)表示：2004年張堯?qū)W就提出了“透明計(jì)算”的概念，通過網(wǎng)絡(luò)無障礙獲取不同操作系統(tǒng)的各種服務(wù)。這些軟硬件、操作系統(tǒng)對(duì)用戶都是透明，不是封閉的，所以取名透明計(jì)算。

不少人贊譽(yù)張堯?qū)W的透明計(jì)算“突破了馮·諾依曼結(jié)構(gòu)束縛”“別了，馮·諾依曼”“開啟了計(jì)算機(jī)新時(shí)代”。

而據(jù)科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，國際上目前已有30多所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)對(duì)張堯?qū)W的“透明計(jì)算”開展跟蹤研究。美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)士（ACM Fellow）Marshall C.Yovits將“透明計(jì)算”稱為“張氏協(xié)議綜合法”；而另一位ACM Fellow，對(duì)等網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)始人之一、美國卡耐基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授張輝更是大膽預(yù)測(cè)：“透明計(jì)算”將取代已控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)思想和實(shí)踐至少60年之久的傳統(tǒng)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。

“透明計(jì)算”有多神奇？

透明計(jì)算真的突破了馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，開啟了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新時(shí)代嗎？張堯?qū)W的論文傳播開來后，引起了業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的關(guān)注。但有不少技術(shù)人員指出“透明計(jì)算”其實(shí)并無原創(chuàng)性。在記者采訪中，對(duì)透明計(jì)算持不同看法的業(yè)內(nèi)人士和學(xué)者都希望以匿名形式出現(xiàn)。

曾出版過IT專著的某世界500強(qiáng)公司首席程序員L引用了論文第三頁中的一句話“當(dāng)終端啟動(dòng)后，駐留在BIOS中的TransOS 內(nèi)核部分負(fù)責(zé)獲得終端控制權(quán)，并與服務(wù)器聯(lián)系，獲得系統(tǒng)運(yùn)行所需要的更多內(nèi)核代碼，并動(dòng)態(tài)以塊流的方式加載到終端側(cè)執(zhí)行”。

該IT資深人士解讀：“也就是說這個(gè)被稱為‘中國超級(jí)操作系統(tǒng)的TransOS只是一個(gè)啟動(dòng)代理，從服務(wù)器端加載操作系統(tǒng)而已，負(fù)責(zé)從服務(wù)器端下載操作系統(tǒng)，然后安裝上，根本算不上OS（Operating System操作系統(tǒng)）。真正運(yùn)行的操作系統(tǒng)還是Windows之類的系統(tǒng)，所以完全沒有打破國際壟斷?！?/p>

“透明計(jì)算的理念其實(shí)就是1984年就有的PXE。”L告訴記者，業(yè)內(nèi)許多技術(shù)人員在看過透明計(jì)算的論文后，都認(rèn)為類似誕生至今已經(jīng)有30多年的PXE Boot。PXE Boot是由Intel公司開發(fā)的一種技術(shù)，支持工作站通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)端服務(wù)器下載映像，并由此支持通過網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)操作系統(tǒng)。

《大話存儲(chǔ)》系列圖書作者在微博上表示，張堯?qū)W的TransOS就是一個(gè)network boot agent（網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)中介），“Intel之前自己都宣傳過這種東西”。而中科院某科研人員也補(bǔ)充表示，理論上提出的“計(jì)算與存儲(chǔ)分離”思想，其實(shí)學(xué)術(shù)界早已有定義，那就是哈佛結(jié)構(gòu)，來源于1945年哈佛大學(xué)研制的Mark I機(jī)器。

更有不少技術(shù)人員在論壇中稱，“這就類似網(wǎng)吧的無盤工作站”。

此外，透明計(jì)算對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求非常高。L向記者打了個(gè)比方，也許手機(jī)上要有1 000兆網(wǎng)絡(luò)帶寬才能使用，而我們家庭帶寬一般也就只有10兆。“也許在遙遠(yuǎn)的將來，手機(jī)帶寬有1 000兆，但問題是，我們也沒有必要每次開機(jī)就安裝一次操作系統(tǒng)，更沒有必要把操作系統(tǒng)放在服務(wù)器端，因?yàn)楹翢o意義。這就是為什么PXE都出現(xiàn)31年了，還是沒有多少應(yīng)用場(chǎng)景的原因?！盠還說，“如果透明計(jì)算把操作系統(tǒng)放在服務(wù)器端，那么用戶每次打開手機(jī)都要花幾個(gè)小時(shí)加載一次移動(dòng)操作系統(tǒng)，這種情況下再好的手機(jī)也沒人要?！?/p>

在應(yīng)用方面，張堯?qū)W的團(tuán)隊(duì)曾向不少來訪媒體現(xiàn)場(chǎng)演示過大型軟件AutoCAD的使用過程。根據(jù)《中國科學(xué)報(bào)》的報(bào)道，“所有數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)都不在終端上，而是存儲(chǔ)于服務(wù)器上，計(jì)算機(jī)上只有一個(gè)個(gè)虛擬圖標(biāo)。使用時(shí)，只要進(jìn)入Meta OS，便可根據(jù)需求選擇調(diào)用Windows、Linux、IOS等不同操作系統(tǒng)，不僅啟動(dòng)速度和平時(shí)沒什么兩樣，還可與旁邊手持平板電腦和智能手機(jī)等移動(dòng)終端的用戶實(shí)現(xiàn)同步編輯?！?/p>

上海一所高校軟件學(xué)院教授告訴記者：“不了解透明計(jì)算，計(jì)算機(jī)上的突破簡(jiǎn)單地可分為理論和應(yīng)用兩塊。通過AutoCAD來應(yīng)用也離不開Windows這個(gè)平臺(tái)?！盇utoCAD是基于Windows的應(yīng)用軟件，運(yùn)行起來至少需要基于Windows相關(guān)的API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）?！安还苁悄MWindows API的React OS，還是通過虛擬機(jī)虛擬Windows操作系統(tǒng)后調(diào)用其API的，從根本上來看，都逃不開Windows這個(gè)平臺(tái)，這就談不上“創(chuàng)新”。

張堯?qū)W團(tuán)隊(duì)還指出，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，最先有進(jìn)展的是“可以用比較廉價(jià)的服務(wù)器和PC做出多操作系統(tǒng)集群”。但L表示“再廉價(jià)的服務(wù)器集群也沒有人用透明計(jì)算（類似PXE）的。首先服務(wù)器的硬盤有非常廉價(jià)的選擇，其次無盤的服務(wù)器會(huì)非常慢。這不是打破了馮·諾依曼架構(gòu)，而是使馮·諾依曼瓶頸更加嚴(yán)重了”。

“透明計(jì)算”應(yīng)用前景如何？

張堯?qū)W拿下國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)后，不僅在學(xué)術(shù)界引起議論，同時(shí)也刺激了資本市場(chǎng)，中國A股市場(chǎng)上一批軟、硬件上市公司股票沖上漲停。不少券商也對(duì)張堯?qū)W團(tuán)隊(duì)的研究成果做了調(diào)研。張堯?qū)W團(tuán)隊(duì)的成員告訴調(diào)研成員，Intel公司對(duì)這個(gè)技術(shù)非常認(rèn)可，不少業(yè)內(nèi)名企如華為、黑莓、騰訊都有合作。

一位行業(yè)資深人士告訴記者，張堯?qū)W提出的“透明計(jì)算”并不是英特爾的“透明計(jì)算”。英特爾大會(huì)早前已提過“透明計(jì)算”這個(gè)概念，指的是通過“開放式”的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，支持軟件開發(fā)人員編寫的代碼在多種環(huán)境和設(shè)備上運(yùn)行，比如HTML5?！皬垐?qū)W將他的理論取名為透明計(jì)算，只是取了個(gè)與Intel公司一樣的名字而已”。

記者查閱Intel公司于2012年9月美國舊金山舉行的信息技術(shù)峰會(huì)上發(fā)布的消息，確如上述人士所言，與張堯?qū)W的“透明計(jì)算”并不是同一概念。

在券商的調(diào)研中，張堯?qū)W團(tuán)隊(duì)多次表示，與華為、Intel公司等知名企業(yè)有過合作，而多位接近華為的業(yè)內(nèi)人士向記者表示，并未有所耳聞。

“不管怎樣，至少說明了一個(gè)共識(shí)，‘計(jì)算模式的研究是非常重要的。至于用哪一種計(jì)算模式，各有觀點(diǎn)，各有爭(zhēng)執(zhí)?！泵鎸?duì)種種爭(zhēng)議，一位上海高校電信學(xué)院教授對(duì)記者說：“但是，如果有一種算法是在所有場(chǎng)合都比其他算法占優(yōu)的話，依據(jù)這樣的觀點(diǎn)，不就能夠推斷這樣的一個(gè)觀點(diǎn)了嗎？——‘上帝是存在的！”

這位教授還對(duì)記者說，“任何科學(xué)研究都不怕爭(zhēng)論和反駁，任何科學(xué)研究都有其自己的前提和假設(shè)，如果有一類研究是可以直接推廣到任何領(lǐng)域，那樣也就能推理出同樣的結(jié)論了。作為普通的科研領(lǐng)袖和科學(xué)工作者，我們首先要積極思考，然后要埋頭做事，認(rèn)真辯論，積極修正，最終的目標(biāo)是人類的發(fā)展和進(jìn)步！”

最后，這位教授表示，“我有其他重大事務(wù)，無法給出任何詳細(xì)的具體科學(xué)考察和結(jié)論，我只是出于辯證唯物主義立場(chǎng)，給出中立的宏觀評(píng)論，不針對(duì)任何具體個(gè)人?！?/p>

（來源：澎湃新聞 羅 昕 徐明徽/文）

鏈接

張堯?qū)W，男，漢族，1956年1月出生于湖南澧縣，中國工程院院士、中國作家協(xié)會(huì)會(huì)員、國務(wù)院信息化咨詢委員會(huì)委員、國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)委員、《電子學(xué)報(bào)》（注：獲獎(jiǎng)?wù)撐陌l(fā)表期刊）中英文版副主編、中國電子學(xué)會(huì)常務(wù)理事、解放軍總裝備部軍用計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)組成員專家，兼任清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。

曾任國家科技重大專項(xiàng)第一專項(xiàng)（核高基）專職技術(shù)責(zé)任人，亞洲開放大學(xué)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)，中國計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)，IBM和清華大學(xué)合資鼎新公司總經(jīng)理，原電子工業(yè)部計(jì)算機(jī)與信息化推進(jìn)司副司長(zhǎng)（掛職），原全國電子信息系統(tǒng)推廣辦公室副主任（掛職），教育部科技司主持工作的副司長(zhǎng)、司長(zhǎng)，教育部高等教育司司長(zhǎng)、學(xué)位管理與研究生司司長(zhǎng)，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)辦公室主任、985工程辦公室主任、211工程建設(shè)辦公室主任等學(xué)術(shù)和行政職務(wù)，是國內(nèi)外10多個(gè)學(xué)術(shù)期刊的編委。

主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和透明計(jì)算/云計(jì)算。

1995年主持研制成功國內(nèi)首臺(tái)網(wǎng)絡(luò)路由器，并推動(dòng)了這一事關(guān)國家安全和信息產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。

率先在國際上開展主動(dòng)服務(wù)和透明計(jì)算領(lǐng)域的研究，提出了在時(shí)空上擴(kuò)展馮·諾依曼結(jié)構(gòu)、把信息存儲(chǔ)、運(yùn)算和管理分開的透明計(jì)算理論與方法，并研究成功了基于該理論的內(nèi)核分布式操作系統(tǒng)和無操作系統(tǒng)的透明計(jì)算終端，廣泛用于我國軍事、商務(wù)、教育和管理等領(lǐng)域，受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重視，被國外同行認(rèn)為是“先于云計(jì)算，并包含了云計(jì)算”的原創(chuàng)性學(xué)術(shù)成果，并正向服務(wù)手機(jī)、云手機(jī)等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、家庭網(wǎng)等領(lǐng)域擴(kuò)展。

在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論方面提出了被美國同行稱為“Zhangs method”的交互式協(xié)議綜合法，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的發(fā)展和進(jìn)步。

撰寫中英文專著和教材8部，其中《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》已銷售100余萬冊(cè)，成為國內(nèi)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主要教材之一。

著有《又見木蘭》《水隨天去》《侘寂天涯》《另一個(gè)清華》《大木倉的記憶》等管理類散文集多部，論文250余篇。