無處不在的計算課件

1、無處不在的計算天津大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院馮志勇教授計算機技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展歷程大型主機時代電子管，晶體管，集成電路；機器語言（穿孔紙帶）；多人共享一臺計算機；以科學(xué)計算為主（氣象、軍事、科學(xué)計算等）。微機時代大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路；高級語言；計算、圖形處理（CAD，機械設(shè)計），單機的小型數(shù)據(jù)庫管理。互聯(lián)網(wǎng)時代計算機網(wǎng)絡(luò)，HTML, XML, .net, Java,等等標記語言和支持網(wǎng)絡(luò)的高級語言。構(gòu)件化技術(shù)，中間件技術(shù)，門戶技術(shù)，面向服務(wù)的架構(gòu)，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)等等。（大型企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，移動通訊等）普及計算時代TB級交換網(wǎng)絡(luò)，超級計算機，網(wǎng)格，智能代理，語義網(wǎng)，環(huán)境智能，智能感知，可信計算

2、，無線網(wǎng)絡(luò)，智能移動計算終端（靈境型虛擬社會組織）未來的計算構(gòu)架普及應(yīng)用（大型智能分布式應(yīng)用軟件、智能感知單元和設(shè)備、操作單元和設(shè)備、智能家電等）自適應(yīng)移動終端（集成電路、微計算機系統(tǒng)、無線通信、人機交互接口、嵌入式軟件等）智能信息處理和存儲（知識融合、上下文感知、分布式數(shù)據(jù)和服務(wù)的組織和管理、主動服務(wù)等）分布式/高性能計算（超級計算機、分布式操作系統(tǒng)、高性能的安全服務(wù)、海量信息存儲）高速骨干通訊網(wǎng)絡(luò)（TB級全光交換網(wǎng)絡(luò)、光互聯(lián)、光電集成）下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)分布式計算、移動計算網(wǎng)格計算技術(shù)，智能代理技術(shù)，中間件技術(shù)等等。語義網(wǎng)絡(luò)資源和環(huán)境的語義描述，上下文感知等.智能環(huán)境智能計算終端和設(shè)備

3、嵌入式物品, 智能物品RFID(無線射頻識別技術(shù))智能灰塵傳感器網(wǎng)絡(luò)等.網(wǎng)格網(wǎng)格計算是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而迅速發(fā)展起來的，專門針對復(fù)雜科學(xué)計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一張網(wǎng)格”，所以這種計算方式叫網(wǎng)格計算。這樣組織起來的“虛擬的超級計算機”有兩個優(yōu)勢:一個是數(shù)據(jù)處理能力超強；另一個是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。簡單地講，網(wǎng)格是把整個網(wǎng)絡(luò)整合成一臺巨大的超級計算機，實現(xiàn)計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。網(wǎng)

4、格-深度聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)DARPA曾聚焦于此處理器將為此服務(wù) 目前的因特網(wǎng)技術(shù)只聯(lián)結(jié)了2%的計算裝置（PC機、服務(wù)器、巨型計算機等） 對剩余98%計算裝置就束手無策了，因為這些計算裝置是通過傳感器、執(zhí)行 器等直接與物理世界相連的 “深度”聯(lián)網(wǎng)，連接那些嵌入的計算資源 DARPA將涉及以下研究：多模式網(wǎng)絡(luò)接口近實時聯(lián)網(wǎng)靈巧的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)服務(wù) Slice 6-13 引自李國杰汪成為院士的報告網(wǎng)格是高性能的因特網(wǎng)、傳感器網(wǎng)和工作平臺網(wǎng)三者的綜合集成。 因特網(wǎng)傳感器網(wǎng)工作平臺網(wǎng)三類網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化集成基于信息網(wǎng)絡(luò)的虛擬計算環(huán)境在網(wǎng)格環(huán)境中，不論用戶工作在何種“客戶端”上。系統(tǒng)均能根據(jù)用戶的實際需求，利用開發(fā)工具和調(diào)度

5、服務(wù)機制，向用戶提供優(yōu)化聚合后的協(xié)同計算資源、并按用戶的個性提供及時的服務(wù)。 客戶端Client數(shù)據(jù)支持情報支持知識支持決策支持網(wǎng)格環(huán)境用數(shù)據(jù)融合、信息過濾、知識提煉、決策咨詢和系統(tǒng)的安全機制和功能（從系統(tǒng)和AI視角研究安全），逐步地向用戶提供：安全可信的信息環(huán)境；從數(shù)據(jù)、情報、知識到?jīng)Q策的支持。當人們在爭論是人工智能(Agent Intelligent)或智能人工 (Intelligent Agent)時，我們堅持人機協(xié)同。構(gòu)成人機協(xié)同的信息環(huán)境提供安全可信的信息支持網(wǎng)格大家庭CPU上網(wǎng)： 面向網(wǎng)格的高性能計算機硬盤上網(wǎng)： 高性能網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器KVM上網(wǎng)： NC網(wǎng)格終端知識上網(wǎng)： 知識網(wǎng)格、

6、語義Web管理上網(wǎng)： 織女星網(wǎng)格操作系統(tǒng)、 Microsoft .NET數(shù)據(jù)上網(wǎng)： 生物信息網(wǎng)格，科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格，虛擬天文臺手機上網(wǎng)： 3G應(yīng)用，Intel手機芯片電視上網(wǎng)： 數(shù)字電視，TCL HiD家庭上網(wǎng)： 聯(lián)想微網(wǎng)格企業(yè)應(yīng)用上網(wǎng)：企業(yè)信息網(wǎng)格Web應(yīng)用上網(wǎng)： IBM Web Service、SUN ONEWeb瀏覽器C/S式客戶端NC客戶端網(wǎng)格瀏覽器GSML（網(wǎng)格高級語言）網(wǎng)格匯編語言（GSSL）網(wǎng)格操作系統(tǒng)（GOS） 安全服務(wù) 作業(yè)服務(wù) 數(shù)據(jù)服務(wù) 用戶管理 系統(tǒng)監(jiān)控 記賬日志GOS內(nèi)核（網(wǎng)格地址空間技術(shù)）服務(wù)資源虛擬資源服務(wù)器數(shù)據(jù)庫軟件文件物理資源OGSA/GT3，Web Service

7、s，傳統(tǒng)接口計算所織女星網(wǎng)格的研究現(xiàn)狀（表示計算所正在做的工作）知識(語義）網(wǎng)格服務(wù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)網(wǎng)格計算網(wǎng)格網(wǎng)格是最重要的突破性創(chuàng)新（1）網(wǎng)格是1995-2010年時段計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、用戶界面領(lǐng)域最重要的突破性創(chuàng)新，為中國提供了一個前所未有的機會。XML是分布式系統(tǒng)的ASCII碼）。就像IBM S/360對計算機系統(tǒng)領(lǐng)域所起到的突破性創(chuàng)新作用一樣，網(wǎng)格也將是分布式系統(tǒng)的突破性創(chuàng)新。它正在產(chǎn)生通用分布式系統(tǒng)家族、標準的分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、以及網(wǎng)格操作系統(tǒng)。網(wǎng)格是最重要的突破性創(chuàng)新（2）從面向過程、面向?qū)ο蟮哪Ｊ较蛑嫦蚍?wù)用戶（所謂utility computing）的模式轉(zhuǎn)移，從而改變?nèi)?/p>

8、們開發(fā)應(yīng)用和使用網(wǎng)格的方式。微軟LongHorn將用任務(wù)模式取代桌面模式?！熬幊獭闭Z言可能變成更簡單的標記語言。C、Java、數(shù)據(jù)庫等變成了網(wǎng)格計算機的匯編語言，由它們編寫的程序則是網(wǎng)格計算機的庫函數(shù)。網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)時間可大大縮短，從1個月變成1天甚至1小時。網(wǎng)格編程人員的知識要求降低，從必須要懂程序設(shè)計的技術(shù)人員，變成秘書也可以勝任。應(yīng)用軟件的開發(fā)模式也會改變。一個軟件系統(tǒng)不再是由一個統(tǒng)一的團隊開發(fā)，而可以是由多個互不知道的個人開發(fā)。智能代理（Agent）代理的弱化概念最通常使用“代理者”的方式可能是基于硬件或軟件的具有以下屬性的計算機系統(tǒng)：自治力（Autonomy）：代理者在不需要人或其它

9、的直接干預(yù)下工作，并具有某種對其行為和內(nèi)部狀態(tài)的控制（Castelfranchi, 1995）；社會能力（Social Ability）：通過某種代理者通訊語言與其它代理者或人交互 （Genesereth、Ketchpel, 1994）；反應(yīng)力（Reactivity）：通過GUI、其它的代理者、INTERNET、或以上所有手段了解環(huán)境（可以是物理世界或用戶），并及時響應(yīng)其中的變化；自主行為（Pro-Activeness）：代理者不是簡單地響應(yīng)環(huán)境，可以主動采取 （take the initiative）目標定向的行為。 智能代理（Agent）可移動性（Mobility）：代理者在網(wǎng)絡(luò)中移動的能

10、力（White，1994）；誠實性（Veracity）：假定代理者不會故意傳遞虛假信息（Galliers，1988b， pp159164）；善意性（Benevolence）：假定代理者沒有沖突目標，因此每個代理者試圖按要求 做（Rosenschein、Genesereth，1985， p91）；合理性（Rationality）：假定代理者行為的目的是達成目標而不是抵制目標實現(xiàn) 至少就其信念允許的前提考慮（Galliers，1988b，pp4954）。 （這些概念的討論見下；代理者的其它屬性正式地定義在（Goodwin，1993）。）代理者理論是些基本的規(guī)定。其說明了：“如何概念化代理者”、“代

11、理者有哪些屬性”以及“如何表示和推理這些屬性”。代理者體系表示了如何實現(xiàn)這些標準。其說明了：“如何構(gòu)造符合代理者理論所規(guī)定的屬性的計算機系統(tǒng)”、“什么樣的軟、硬件結(jié)構(gòu)是合適的”、“什么是適當?shù)膭澐帧薄４碚哒Z言是體現(xiàn)代理者理論原理的編程語言。ZEUS系統(tǒng)JADE系統(tǒng)JADE(Java Agent Development Framework)是一個軟件開發(fā)框架，用于開發(fā)多agent系統(tǒng)和符合FIPA標準的智能主體應(yīng)用程序。它包含兩個主要的產(chǎn)品：一個符合FIPA標準的Agent平臺一個開發(fā)Java Agent的包。我們的工作知識表示 中央處理器 個人電腦 型號 String 賽揚 主頻 Strin

12、g 會話支持中間件HardwareDomain-SpecificServicesCommonMiddleware ServicesDistributionMiddlewareHost InfrastructureMiddlewareApplicationsOperating Systems & Protocols中間件產(chǎn)品通信中間件: COM/DCOM, CORBA, MQ, RMI.基礎(chǔ)應(yīng)用中間件: J2EE應(yīng)用服務(wù)器, 如: WebLogic, WebSphere, JBOSS等; 網(wǎng)格支撐中間件: Globus; 領(lǐng)域應(yīng)用框架類產(chǎn)品: ERP類產(chǎn)品SAP, 游戲引擎框架即, 未來的軟件均

13、以中間件的形式出現(xiàn).語義網(wǎng)目前大多數(shù)頁面信息的表現(xiàn)方式多為自然語言、圖片、聲音等方式，這適應(yīng)于人們的閱讀需求，但不便于機器自動處理。語義網(wǎng)的出現(xiàn)，將會改變上述現(xiàn)狀。 上個世紀80年代，Tim Berners-Lee將超文本技術(shù)應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)，促成了互聯(lián)網(wǎng)WWW的誕生。而今，Tim Berners-Lee及他所領(lǐng)導(dǎo)的W3C(World Wide Web Consortium)正致力于開發(fā)語義網(wǎng)能理解人類語言的智能網(wǎng)絡(luò)。 注： Tim Berners-Lee www創(chuàng)始人及萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C) 總監(jiān)語義網(wǎng)通俗地說，“語義網(wǎng)”是按照能表達網(wǎng)頁內(nèi)容的“詞語”鏈接起來的全球信息網(wǎng)；換言之，是用機器很容

14、易理解和處理的方式鏈接起來的全球數(shù)據(jù)網(wǎng)。語義網(wǎng)是現(xiàn)有的萬維網(wǎng)的變革和延伸，它將使“理解網(wǎng)上信息的含義”不再是只有人類才能做到的事情，計算機在一定程度上也同樣可以做到，從而有助于信息與智能的共享，并使網(wǎng)絡(luò)有能力提供動態(tài)與主動的服務(wù)，從而更利于人機之間的對話和協(xié)同工作。語義網(wǎng)基于Ontology的信息檢索系統(tǒng) Ontology整合工具汽車供應(yīng)鏈自動采購系統(tǒng)環(huán)境智能環(huán)境智能，也就是在環(huán)境對象中加入一些智能模塊（通過機電系統(tǒng)或者RFID），這也是預(yù)料中的技術(shù)趨勢。隨著技術(shù)的進步，環(huán)境智能的成本在不斷的下降，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，從倉庫和零售店的貨物智能管理，到溫室大棚的溫度濕度控制，都涉及環(huán)境智能。據(jù)Gartner分析師Carl Claunch 表示，主要的顯示技術(shù)，如OLED技術(shù)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了塑料屏幕，廉價的制造工藝以及高對比度和高刷新速率，這些進步使得用戶可以隨時獲取更多類型的信息，比如常用數(shù)據(jù)，維護手冊，以及業(yè)務(wù)性