透明计算：能否让中国信息技术“弯道超车”？

　　透明计算原理示意图

　　透明计算原理示意图

　　张尧学

　　如今，当台式电脑、笔记本、PAD、智能手机等设备成为人们生活中的常用装备时，你是否也长期为一些问题苦恼：比如智能手机里软件图标排了好几个页面，各种程序都要定期更新和维护，还占用大量内存，导致你的手机慢得像蜗牛；比如经常搞不清自己的资料到底存在哪个设备里，只能在本就杂乱的存储库里疯狂翻找；比如伴随苹果公司承认iPhone可窃取用户信息、12306网站用户信息大规模泄露这样的新闻不断曝光，你开始时时担心自己的隐私数据有一天会不会也被人窃取；再比如一个信息技术发展滞后的国家如何维护自身的信息安全……

　　所有这些苦恼，随着一个名为“透明计算”的基础研究课题在本月上旬荣获2014年度国家自然科学奖一等奖而迎来解决的曙光。这项由我国科学家耗时20余年提出、定义、设计并实现的计算机领域的原创成果，创造了我国计算机领域的多项第一。

　　随之而来的话题演变为，透明计算能否让我国的信息技术借此实现后发赶超、“弯道超车”？这其中有争议，更有期许。

　　①为什么会出现透明计算？

　　人类实现的每一次重大变革，都是为了解决现实的困境。要理解什么是透明计算，我们首先应该先了解它出现的现实原因。

　　计算机自出现以来，以美国的冯·诺依曼教授为代表的科学家们设计的编码程序占据主流，这些关于计算机的基础理论被统一命名为冯·诺依曼结构，并一直沿用至今。

　　随着信息技术的不断发展，这一经典结构的问题也不断暴露：比如网络安全性低、难以抵挡病毒侵入，存在后门、监控；操作系统、芯片、中间件构成的产业链受制于人；用户很难在同一电脑终端上实现跨平台操作。手机、个人电脑、平板电脑不断更新换代，软件也都是厂商搭配好的，一个软件被破坏了，安装起来麻烦——总之是费钱又费事。

　　有没有一种方法，让用户不必再为这些操作系统、中间件和应用程序闹心，而是根据个性化需求，自行低廉地选择相关服务。简单地说，用户不用知道这些程序和服务是怎么来的，只需要得到自己想要的服务就行。

　　对此，透明计算的发明者，清华大学教授、中南大学校长、中国工程院院士张尧学打了这样一个比喻。如果把计算机比作一个旅客，“运算”就是这个旅客要穿的衣服，外出旅行当然要带很多衣服，按照冯·诺依曼结构，这些衣服会通通被装进一个叫计算机存储器的“旅行箱”里。尴尬的是，这名旅客心思越来越花哨，要穿的衣服不断增多，自然，旅行箱变得越来越重。

　　那么问题来了，假如这名任性的旅客既要穿这些衣服又不愿意带旅行箱，这怎么办呢？“透明计算”的出现正充当了这样一位随叫随到的“旅行助理”，它的工作就是在旅客需要时便立刻把合适的衣服送来。作为旅客的计算机、手机等则“甩”掉了存储器这个沉重的旅行箱，而变身为真正的“裸机”，实现从里到外的“瘦身”。

　　②透明计算都让计算机哪里“瘦”了？

　　具体来说，透明计算对计算机的“减肥”作用明显。

　　首先就是成功将“计算机的大脑”——操作系统“减掉”。在透明计算的世界里，通过个人账号登录电脑、手机、PAD等任何终端，都能从指定服务器调用数据和软件，把当前终端变成自己常用的电脑；并且，可以任意安装Windows、Unix、linux等多套操作系统，任何一台手机则既可以使用安卓系统也可以使用苹果系统。同时，这些个人数据都完整保存在服务器里，用时才拿出来。

　　据介绍，只要网络正常，在世界上任何一个地点登陆，都可以感受到同样的上述用户体验，而且不必担心大量的流量使用。

　　要实现这些酷炫的操作，只需要借助张尧学团队开发的一个名叫“meta OS”的超级操作系统。其“超级”之处在于，它是“管理操作系统的操作系统”。张尧学认为，各大信息技术公司依靠自己开发的操作系统，都把着自己那一亩三分地，“九龙治水，我不当第十条龙，而要当管龙的‘龙王’。”

　　这即是透明计算的基本思路——通过网络将存储、计算与管理分离，不仅能像云计算那样把数据和应用软件放在云端，而且把操作系统也放到了云端。中南大学计算机所所长王国军指出，“这破解了人们对电脑、手机性能的无止境追求，推动终端向轻便、低价、安全方向发展，最终方便所有人。”

　　其次，杀毒软件、防火墙基本可以退出历史舞台了。按照张尧学的解释，透明计算理论上已经解决了困扰人们几十年的网络安全问题。其方法是——“釜底抽薪”。这“薪”抽了两次：第一次，透明计算将网络资源存在用户指定的服务器（比如家庭电脑）里，而不是厂商的服务器，这就好比把个人信息从“公共仓库”转到了“私人仓库”了。

　　接下来的问题是，“私人仓库”虽然有杀毒软件来防范操作系统所禁止的“外贼”，但由于操作系统自身存在后门，对于“内贼”，杀毒软件这条“警犬”一筹莫展，因为对这些“警犬”的设定就是——拿钥匙的百分之百是“主人”。运行于CPU和操作系统之间的“meta OS”，它充当的正是仓库外增派的“仓库管理员”，无论任何访客，没有主人亲自通过“猫眼”甄别，它都不会放进仓库。这就是第二次抽“薪”。张尧学预言，“‘透明计算’对我国信息安全的贡献，将超乎人们的想象。”