网格技术的应用及其发展状况
王家荣
（信息产业部电子第三十六研究所 嘉兴314001）
网格，又称为"第三代Internet"，它将为我们带来一系列全新的互联网应用，是目前国内外的关注热点。
1 网格及其应用
中国科学院计算所所长李国杰院士认为，网格实际上是继传统因特网和Web之后的第三个大浪潮，可以称之为第三代因特网。简单地讲，传统因特网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面连通，包括计算资源存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。
网格主要由网格节点、资料库、贵重仪器、视觉化设备、宽带骨干及网格软件等主部分组成。
美国计算网格项目领导人之一伊安·福斯特在其《网格：21世纪信息技术基础设施的蓝图》一书中是这样描述网格："网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格的功能则更多更强，它能让人们透明地使用计算、存储等其他资源"。
网格的初衷是把分散在各处的计算机连接起来，使它们能够完成一台计算机所能完成的任务。网格运算则使网格回归本性。利用网格，芯片设计商可将原来需耗时数星期的设计任务，提前在数小时内完成。同样，汽车制造商亦可利用网格进行模型的模拟测试，从而取代原来的电路测试和风洞试验，降低产品的设计成本。而在金融业，网格则在风险控制、管理方面发挥巨大作用。至于基因工程领域、网格则是药物分子模拟、药物研究、基因测序等应用的最理想工作。
专家认为，网格技术是现代高科技发展的必然产物，从生物领域的后基因序列计划的解读，到高能物理领域更深层次物质结构的研究，乃至于哈伯望远镜所撷取的大量宇宙资料，以及气象、地震预报预测，种种重大科学领域的运算问题，均促成科学家利用遍布全球的电脑资源，通过高速网格予以串连，共同解决运算问题。
我国的科学研究、国民经济和社会发展已对网格技术提出了很大需求，只是使用了不同的术语。比如在银行界叫"业务集中"，航空、船舶、汽车行业叫"广域虚拟设计环境"，资源环境领域叫"单一数据源"，电子商务和电子政务中则称为"资源共享"与"协同工作"。这些业务都感到目前的互联网技术已不够用，它们需要新的技术，那就是网格技术。
2 网格的发展历史和现状
20世纪90年代初，根据网上主机大量增加，但其利用率并不高的情况，美国国家科学基金会（NFS），将其4个超级计算中心构筑成一个能够进行元计算（meta-computing）的整体。元计算的含义是通过网络将计算资源连接起来，形成对用户透明的超级计算环境。近年来元计算的这个术语已被网格计算所代替。国际上的网格研究主要采用开放源码、公开合作的方式。美国政府近十年采用于网格的基础研究经费已近5亿美元。美国军方正规划实施一个宏大的网格计划，叫做"全球信息网格（Global Information Grid）"，预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，美国海军陆战部队已启动了一个耗资160亿美元历时8年的项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。英国政府已决定投资1亿英磅，用来建设"英国国家网格（UK National Grid）。"
最近企业界也预感到了网格潜存的巨大市场，所以也纷纷加入了网格开发队伍。美国的微软公司，日本的软库（softbenk）公司，都纷纷向本国从事网格的企业投资，辉瑞（pfizer）制药公司及波音公司等大公司已开始进行有关网格计算的实验。目前它们实验的目标主要着眼于将其应用大规模的科学仿真。IBM公司在2001年8月2日宣布它将为网格计算投资约40亿美元。IBM近日还宣布，它正在研制一种能被多家科研单位和众多科学家同时使用的超级计算机网格，预计它将在2002年第三季度建成。其设计运算速度为每秒13.6万亿次，比1997年战胜国际象棋特级大斯卡斯帕罗夫的"深蓝"超级计算机快1000倍，其存储能力将达600万亿字节，它采用LINUX系统组合，网格的服务器装有英特尔公司生产的代号为McKinley的新一代Itaniium微处理器。
3 机遇与挑战
由于种种原因，我国错过了互联网的前二次浪潮即Internet和Web的核心技术的创新工作，这是我国信息产业总体上落后于西方国家的原因之一。有人认为，网格技术将成为计算机工业下一波大浪潮的主线。据目前估计，网格的重要技术标准将在2004～2005年间出现。这对我们来说，现在正是一个难逢的历史机遇，但同时也提出了严峻的挑战。从1995年开始，中国科学院计算所就建设专门的网格研究队伍，开始研究与网格相关的技术，做了大量的基础性能和前瞻性的研究，并成功开发了多个版本的信息一体化平台。
为了实现网格的广泛应用，还必须解决下列问题：
（1）要解决目前互联网的数据传输能力不足问题。为此，发展网格要和建设下一代宽带互联网结合起来。
（2）要进一步解决人机结合问题，使网格更加个性化、智能化和科学化。
（3）要通过法律手段解决网上资源共享中的知识产权，相互信任和报酬等问题。
（4）最大的难题是如何保障网格计算的安全性。由于要在全球网格上实现资源共享，系统将更复杂、罪犯将更有机可乘。
4 结束语
钱学森最近曾说："互联网的单元和子系统的数量巨大，各子系统之间或者单元之间的交互作用非常复杂，而且还有人与互联网的联系，以及以互联网为基础的经济所引发的种种问题等。所以互联网正好生动地体现了开放的复杂巨系统的概念。这方面的研究非常有现实意义"。未来的网格更是这种开放的复杂巨系统概念的生动体现，而开放的复杂巨系统理论对于全面解决网格的资源共享、人机结合和信息安全等问题，将有重大的指导意义。同时，网格的实现，也将为解决复杂巨系统问题的综合集成打下坚实的技术基础。
参考文献：
信息产业部电子第二十八研究所科技信息室，电子系统工程专题汇编《网格概述》，2002年4月。
作者姓名：王家荣
作者单位：信息产业部电子第三十六研究所
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