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透明计算引领“下一个计算时代”

——清华大学“网络计算的模式及基础理论研究”获国家自然科学一等奖

日期:2015-01-12 | 来源 :清华大学 | 作者: | 阅读次数:

  该研究项目是在张尧学院士带领下,由清华大学计算机系教师周悦芝、林闯、任丰原和中南大学教师王国军共同完成的。该研究在国际上率先提出透明计算的新概念,突破了冯•诺依曼结构的局限,成功研制出了具有独立知识产权的超级操作系统和一系列具有原创性与系统性的重大创新成果,对促进我国计算机及相关产业转型升级发展具有重要意义。

  张尧学院士带领的科研团队自1991年开始,历经20余年的潜心研究,将计算机体系结构与计算模式的创新同国家经济社会的重大需求结合,在国际上首次提出了把一个自治网络虚拟成单机的新计算模式——透明计算。该计算模式把单机总线扩展到网络带宽,从而实现一个自治域内所有计算机的存储器和CPU的统一虚拟管理,以实现在自治域网络环境下的计算、存储和管理分离,并创造性地提出了“流式计算”方法,把操作系统和应用程序转变为能让用户随时随地获取的服务,由服务器统一管理与维护,如同水、电等资源一样,在用户需要时源源不断地提供,用户使用完毕后自动流走,从而始终保持用户终端的小巧轻便和操作简易,同时可以获得大规模数据服务。

  研究团队还根据透明计算原理,成功研制出了具有独立知识产权的,运行在各种操作系统之下、主板之上的超级操作系统(Meta OS),使用户可以根据需要,通过近乎裸机的小终端设备获取不同操作系统平台的各类服务,从而大大降低了对用户终端的要求,解决了各种操作系统安全漏洞及多操作系统的兼容与跨平台问题。该团队还提出了高可靠网络协议和开发方法,研制了多操作系统远程加载协议(MRBP)和网络服务访问协议(NSAP),保证可靠的跨平台操作,将网络互连平台由较高的网络层下降到计算机芯片和操作系统间的接口层,从而打开了被国外厂商控制的芯片与操作系统之间的“黑匣子”,并可以通过在接口层设计保护程序,防止上层软件系统受到攻击和安全漏洞威胁,解决信息网络的安全问题。

  透明计算这一成果在国际上开辟了一个新的研究领域和发展方向,为网络计算提供了全新的模式和理论基础,得到了学术界的高度评价,认为“透明计算取代已经控制了计算机系统思想和实践至少60年之久的传统冯•诺依曼结构”。Intel公司总裁Renee James也认为:“透明计算提供无缝的、跨平台的用户体验,代表了下一个计算时代。”国内外有40多所大学和科研机构正进行相关跟踪研究,200多家国际主要技术媒体对此进行了长篇报道和评论,不少评论认为“这将是首个由中国推动的计算技术”。

  目前,该项目已研制成功多种产品,应用于国防、教育、互联网等领域,未来将进一步推动透明计算与大数据、移动互联网相结合,对国家社会经济发展和网络信息安全提供支撑,推动相关产业升级换代,形成新的学科领域和研究方向。

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