信息空間的形成和發(fā)展

1、信息空間的形成和發(fā)展1 Internet與信息空間的形成Intemet誕生于20世紀(jì)80年代，它源于電信網(wǎng)絡(luò)，但 Internet的設(shè)計(jì)者從計(jì)算機(jī)行業(yè)獲取了新的基因，并注入 Internet，使其從通信網(wǎng)行業(yè)中“異化”出來，成為傳統(tǒng)電信 的叛逆者”。Internet 出現(xiàn)就表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力，充滿 了活力，并為廣大用戶提供了最方便的服務(wù)而得到他們的支 持和青睞，因而迅速發(fā)展成為國際性的網(wǎng)絡(luò)。到了 90年代 Web的出現(xiàn)，大大增強(qiáng)了 Internet的服務(wù)能力，為用戶提供 了極豐富、極方便的信息服務(wù)，使Intemet為全人類構(gòu)建了 一個(gè)新的生存空間Cyberspace (賽伯空間、信息空間、數(shù)字

2、空間、或虛擬空間)，將人類社會推進(jìn)到一個(gè)新的信息化社 會階段。Web2.0更為Internet中的每個(gè)用戶提供了方便而有 力的工具，使每個(gè)用戶不僅是一個(gè)信息的服務(wù)對象，也可以 成為一個(gè)媒體的制造者和提供者，平等的點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)成為人 們在信息空間中生存和相互交往的主要模式。在信息化社會中，人們既要在物理空間中生存和競爭， 又要在虛擬的信息空間中生存和競爭。長期以來，人們對于 物理空間中的事物已有了深刻認(rèn)識，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)來 適應(yīng)在物理空間中生存和競爭，能夠從事各種正常的社會活 動，過著幸福安寧的生活。但是，雖然人類經(jīng)過了幾千年的 努力奮斗，物理空間中的生存和競爭仍然面臨著許多嚴(yán)重的 問題

3、，需要人類去探索和解決。這里要特別提醒大家，虛擬 的信息空間中的許多事物和問題大多是物理空間中的事物 和問題在虛擬的信息空間中的映像。因此，理解、思考和解 決信息空間中的問題常?？梢越梃b物理空間中問題的解決 方法和經(jīng)驗(yàn)；另一方面，我們也要清楚認(rèn)識信息空間中問題 的特殊性，明確區(qū)分信息空間中和物理空間中問題的不同之 處。Intemet的本性是“連通性”、“自由性”，它不是由那個(gè) 國家，那個(gè)公司所建，而是全人類共建的網(wǎng)絡(luò)。正如物理空 間一樣，它是人類的第二生存空間。人類應(yīng)當(dāng)認(rèn)識這個(gè)新的 生存環(huán)境，學(xué)會適應(yīng)這個(gè)新的生存環(huán)境，在可能的條件下去 控制和改造這個(gè)新環(huán)境，求得和諧發(fā)展。Intemet是構(gòu)建信

4、息空間的主要網(wǎng)絡(luò)模型，但它絕不是 “唯一的”，更不是“完美無瑕”的。作為信息傳輸來看，它只是物理空間中實(shí)現(xiàn)“普通郵遞”業(yè)務(wù)在信息空間中的映 像，當(dāng)然不具有所有理想業(yè)務(wù)的屬性，特別是不具服務(wù)質(zhì)量 (QoS)和安全性的保證。隨著資源的豐富，技術(shù)的進(jìn)步，QoS 可以提高，安全性也可以提高，但對于它的安全性不能寄與 太多的期望。Internet不是一種像傳統(tǒng)電信那樣的物理承載網(wǎng)，它是在物理承載網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過傳輸控制協(xié)議，因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議 （TCP / IPl協(xié)議和軟件組建的虛擬網(wǎng)絡(luò)。自有了 Intemet，網(wǎng) 絡(luò)建設(shè)就分為兩種類型的工作：一是用物理設(shè)備構(gòu)建具體的 物理信號的傳輸網(wǎng)絡(luò)（這恰如建設(shè)高速公路、

5、高速鐵路）；另 一個(gè)是通過協(xié)議和軟件組成各種虛擬的業(yè)務(wù)網(wǎng)（這恰如利用 鐵路、公路等從事各類運(yùn)輸服務(wù)公司的工作）。在物理或承載 網(wǎng)上所建立的任何業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立于Internet,但將失去了 Intemet的連通性，一旦這類網(wǎng)絡(luò)采用TCPFIP技術(shù)與Intemet 連通，就成了 Intemet中的一種Intranet（內(nèi)域網(wǎng)）。按其開放 的程度，Intranet可以部分地享用Intemet中的連通性，但同 時(shí)會部分地失去其安全性和對QoS的控制能力。不同種類業(yè) 務(wù)的Intranet間可以根據(jù)其業(yè)務(wù)合作關(guān)系建立起相應(yīng)的開放 性，這就形成多個(gè)合作伙伴之間共享的Extranet（外域網(wǎng)）。利 用包括安

6、全技術(shù)在內(nèi)的各種IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)Intranet間的可控通 達(dá)性、共享性、安全性和服務(wù)質(zhì)量要求。信息化社會的信息 空間構(gòu)成如圖1所不。任何人、單位、政府都可以享用Internet所提供的互連、 互通和豐富多彩的信息服務(wù)，但同時(shí)也要承受來自Internet 的安全威脅，有時(shí)甚至是嚴(yán)重的威脅，付出的代價(jià)也是慘重 的。Internet出現(xiàn)后的20多年，使人類的生活和整個(gè)世界的 面貌發(fā)生了巨大的變化，但I(xiàn)nternet的一些弱點(diǎn)和缺點(diǎn)也日 益顯露出來：一是它的服務(wù)質(zhì)量，另一個(gè)是它的安全和可信。 安全漏洞、黑客攻擊、身份欺詐、垃圾郵件、蠕蟲、病毒， 安全事件層出不窮。Intemet安全問題給人們帶來巨大的威

7、 脅，處理不好就會帶來巨大的，甚至不可估量的損失。用于 Intemet安全的投資巨大，據(jù)估計(jì)2008年各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商單用 于防治垃圾郵件的費(fèi)用已達(dá)l 400億美元。人們不斷地創(chuàng)制 一些新的補(bǔ)丁貼到系統(tǒng)和終端計(jì)算機(jī)中的軟件上來修補(bǔ)漏 洞，互聯(lián)網(wǎng)已成了補(bǔ)丁摞補(bǔ)丁、五光十色的百衲衣了?；ヂ?lián) 網(wǎng)地址匱乏、業(yè)務(wù)量陡增，P2P大型視頻文件已占全世界網(wǎng) 絡(luò)流量的50%，這里還未將高清晰度視頻業(yè)務(wù)計(jì)人。有人預(yù) 計(jì)互聯(lián)網(wǎng)的載荷能力將在2010年達(dá)到飽和。到2012年互聯(lián) 網(wǎng)每月傳送的數(shù)據(jù)量高達(dá)20EB，相當(dāng)于50億張DVD的存 儲量。但新的業(yè)務(wù)還在不斷加入，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)了， 2009年已有人撰文“互聯(lián)網(wǎng)的崩

8、潰”。面對這一形勢，我們?nèi)绾螌で蟪雎?有人提出采用革命性 的手段，從零開始，推倒重來，另建一個(gè)全新的I nternet，美 國和歐洲都有這類耗資巨大的工程計(jì)劃；另一些人則主張采 用演化的而非革命的辦法，認(rèn)為靈活性和安全性要通過不斷 地改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。反對推倒重來者認(rèn)為，當(dāng)前的Intemet中已 有2.8萬家網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商和50萬臺服務(wù)器，以及幾十億用戶， 構(gòu)成了人類的第二生存空間，要想對這一虛擬空間進(jìn)行徹底 的變革將是一個(gè)多么浩大的工程!而且任何想要撼動TCP /IP協(xié)議的想法和意見都會在國際互聯(lián)網(wǎng)會議上遭到否決。他 們力勸激進(jìn)派要三思而后行。我們認(rèn)為，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)雖然 存在安全性、QoS、靈活性等諸

9、多問題，但它已成為我們的 第二生存空間，它的主要特點(diǎn)是互聯(lián)、互通和共享，充分體 現(xiàn)了自由、平等和民主。連通性、及時(shí)提供豐富的信息、平 等的P2P模式等，已成為我們每個(gè)人離不開的生存環(huán)境了。 這個(gè)空間就像我們所熟悉的物理空間一樣，而且其中很多部 分都不過是物理空間的映像。物理空間也有各種不盡人意的 地方，安全性、環(huán)境污染、能源逐漸枯竭、自然災(zāi)害、經(jīng)濟(jì) 危機(jī)、戰(zhàn)爭威脅、恐怖分子和暴力等。面對該種情況，我們 只能逐步地對這個(gè)物理世界進(jìn)行改善，很多時(shí)候也只是不斷 地進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)而已。我們無法徹底地、輕而易舉地對物理 空間的映像空間進(jìn)行重構(gòu)，因此還是應(yīng)當(dāng)認(rèn)真地多想一想， 不能落入烏托邦式的空想王國中。互

10、聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量依賴于承載網(wǎng)的通信質(zhì)量和管理水 平，隨著承載網(wǎng)絡(luò)的帶寬增大、傳輸質(zhì)量和管理水平提高， 互聯(lián)網(wǎng)的QoS會逐步改善；隨著虛擬代理技術(shù)的推廣使用，用戶地址問題也可以解決。最難的是互聯(lián)網(wǎng)的安全性和 可信性，這是一個(gè)永恒的主題，只能逐步有所改善，很難徹 底解決。這和物理空間中的安全問題一樣，即使從零開始， 將現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)推倒從來，徹底重建也難確?；ヂ?lián)網(wǎng)的信息安全和可信。2通信技術(shù)的發(fā)展1948年美國的偉大科學(xué)家C.EShannon發(fā)表了通信的 數(shù)學(xué)理論，創(chuàng)立了信息論，為通信的發(fā)展指明了方向，走 數(shù)字化的道路，成為數(shù)字化革命的理論基礎(chǔ)。半導(dǎo)體和計(jì)算 機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字化革命提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。衛(wèi)

11、星通信、光纖通信和各種寬帶接人技術(shù)提供了寬帶數(shù) 傳信道，分組數(shù)傳、程控交換、計(jì)算機(jī)與通信(2c)的結(jié)合為 高效網(wǎng)絡(luò)化通信開辟了道路。20世紀(jì)90年代戈?duì)柼岢隽私?設(shè)信息高速公路，即后來的全球和國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)， 為信息空間的形成和發(fā)展提供了物理基礎(chǔ)。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了衛(wèi)星通信，特別是環(huán)繞地球軌道 的同步通信衛(wèi)星出現(xiàn)后，人們對它寄予了希望。短波無線通 信固有的缺點(diǎn)，使人們忽視了它的研究和發(fā)展。但到了 80 年代，由于新的通信技術(shù)大發(fā)展，出現(xiàn)了自適應(yīng)、數(shù)字調(diào)制 解調(diào)器、差錯控制、數(shù)字信號處理等技術(shù)，使得短波、超短 波通信能以更高的數(shù)據(jù)率、更低的誤碼率、更長的保障時(shí)間 傳信，而獲得復(fù)興。到了

12、 90年代，Intemet的發(fā)展提出了對 于無線接入Internet的需求，無線局域網(wǎng)、Bluetooth、ZigBee 等應(yīng)運(yùn)而生，解決了近距離接人Internet的問題。為了提高 接入網(wǎng)的數(shù)據(jù)率，叉提出了無線城域網(wǎng)(WMAN)和全球微波 互聯(lián)接入(wiMAX)技術(shù)，以及超寬帶(uWB)(IEEE 802.16)。為用戶接入Internet提供了極大的方便，推動了辦公自動化 和家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)像盛開的鮮花迅速發(fā)展， Wi-Fi熱點(diǎn)已經(jīng)到處布點(diǎn)，Bluetooth個(gè)域網(wǎng)(PAN)到處都已有 了，ZigBee的擴(kuò)展使用使電力網(wǎng)更加高效可靠地運(yùn)行，通過 無線將電表、燈、照明開關(guān)、溫度調(diào)

13、節(jié)器和家用電器連在一 起。人們可用一個(gè)終端或手機(jī)在任何時(shí)候，任何地方，與任 何人進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，從網(wǎng)絡(luò)獲取所需的信息或向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息。 各種不同的網(wǎng)絡(luò)、不同的設(shè)備、不同的業(yè)務(wù)之間將匯聚在一 起形成一個(gè)遍布式計(jì)算環(huán)境或社會。當(dāng)前通信和信息技術(shù)的發(fā)展有如下幾個(gè)特征：信息科學(xué)正在滲透和融合到許多其它科學(xué)領(lǐng)域，如哲 學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等，信息科學(xué)技 術(shù)成為許多學(xué)科的一種有力研究工具。新的信息載體，如量子和DNA已走上技術(shù)舞臺，電 子時(shí)代已走過它最輝煌的高峰，光子時(shí)代和DNA時(shí)代已顯 露出曙光。納米技術(shù)為IT技術(shù)的發(fā)展提供了更廣闊的前景。信息的傳輸、存儲、處理和提取向探索更遙遠(yuǎn)的天際、 更

14、久遠(yuǎn)的過去和更小的微觀世界發(fā)展。前面的3項(xiàng)都是描述信息技術(shù)向微觀世界的發(fā)展，而第4項(xiàng)涉及航空、航天、宇宙星際探測、宇宙和人類起源、考 古等都要求信息技術(shù)向更廣闊的時(shí)空進(jìn)軍。信息化社會的發(fā)展要求能無時(shí)無刻地向人們提供所 需的信息和相關(guān)服務(wù)。這對信息的傳輸、存儲、處理和提取提出了很多新的要 求，出現(xiàn)了許多新的發(fā)展，如Internet、Web2.0、Web3.0、 P2P、2G、3G和4G、移動通信、各種有線和無線接人技術(shù)、 多媒體技術(shù)、在線視頻廣播、各種遍布式傳感網(wǎng)絡(luò)、無線 Mesh網(wǎng)、無線AdHoe網(wǎng)、IP電話、流媒體、遍布式計(jì)算、 網(wǎng)格計(jì)算、云計(jì)算、信息對抗等，不一而足共同發(fā)展。3感知技術(shù)的發(fā)

15、展人類區(qū)別于一般動物之處是能夠不斷地發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和制 造新的工具，擴(kuò)大自己感知時(shí)空的能力，由用自己能力有限 的感官去看、去聽、去聞、去嗅、去品嘗、去撫摸、去感受， 到用聽診器、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、超聲探測儀、x射線、CT斷 層掃描間接感知。使用工具大大延伸了人能感受的時(shí)空 領(lǐng)域，強(qiáng)化了我們探索自然、社會、和我們自己生理和心理 的能力。1990年美國發(fā)射的哈勃(Hubble)太空望遠(yuǎn)鏡將人類觀察 宇宙的能力擴(kuò)大到銀河系以遠(yuǎn)，帶來天文觀測史上的一場革 命。2014年美國航天局計(jì)劃將發(fā)射功能更強(qiáng)大的詹姆斯?韋 伯太空望遠(yuǎn)鏡替代哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。它可以按照天文學(xué)家的 指令去觀測宇宙中的任意星體，使我們的觀測距

16、離擴(kuò)展到 130億光年的宇宙，同時(shí)使我們可以追尋到137億年前，宇 宙大爆炸以來的宇宙的形成和演變的歷史。太空望遠(yuǎn)鏡就是 一個(gè)復(fù)雜的光探測或感知系統(tǒng)，也是一個(gè)無線光通信系統(tǒng)。 韋伯耗資達(dá)50億美元。但僅為哈勃之半。下一步是建造巨 型太空望遠(yuǎn)鏡的AtlasT計(jì)劃，要到2020至2025年才可能運(yùn) 轉(zhuǎn)。太空望遠(yuǎn)鏡僅是形形色色的傳感器中的一例，還有許多 的各種不同類型的傳感器，僅就用于人體的就有可佩帶、可 吞咽和可植入的三大類。利用這些傳感器，通過無線信道可 以和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)連接，組成了無線個(gè)域網(wǎng)(wPAN)或無線體 域網(wǎng)(WBAN)，為研究人體生理和心理的奧秘，疾病診斷和 治療提供了極為有效的手段

17、。人對環(huán)境有感知、通信和響應(yīng)能力，人利用計(jì)算機(jī)可以 接入網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)人信息空間中活動。人的一些器官對環(huán)境雖有 部分的感知、通信和響應(yīng)能力，但它們沒有和外面直接通信 的能力，更沒有聯(lián)網(wǎng)的能力。當(dāng)我們給它們綁定或嵌入傳感 器后，它們就具備了對環(huán)境感知、通信和響應(yīng)能力了，也可 以接入網(wǎng)絡(luò)，而成為信息空間中的一員。物理空間中的一切 事物，不管它是無生物還是生物、是動物還是植物、也不管 它是移動的還是固定的，都可以采用這種辦法，給它綁定或 嵌人一個(gè)傳感器，就可以將它送入信息空間中，作為其中的 一個(gè)虛擬成員。當(dāng)前嵌入目標(biāo)中的傳感器多為無源器件射頻識別(RFID)，最近出現(xiàn)一種有源RFID芯片，利用稱為Dash

18、7的 無線網(wǎng)接人。運(yùn)行在433 MHz，波長約為70cm，這個(gè)波段 的優(yōu)點(diǎn)是可以穿透像水泥墻一類的障礙，能工作在有大量金 屬堆積的環(huán)境中，但困難是很難設(shè)計(jì)高效和小巧的天線。ISO 已在2004批準(zhǔn)Dash7標(biāo)準(zhǔn)，并在做進(jìn)一步的改進(jìn)。有源RFID 芯片采用小電池，功耗低，可長期工作。通信距離可達(dá)幾百 米，條件好時(shí)甚至更遠(yuǎn)些。Dash7適用于低功耗、低帶寬數(shù) 字通信。第一次海灣戰(zhàn)爭中，美國國防部成功地將Dash7用 來跟蹤戰(zhàn)爭物資的運(yùn)輸。從此美軍不斷增加對此類無線標(biāo)記 的推廣使用。到2009年，美國國防部將4億2 800萬美元的 Dash7 RFID 器件的合同分給了 Savi、Northrop

19、Grumman system & ProcessEngineering Corp，和 Unisys 4家公司。Dash 7聯(lián)盟于2009年5月成立。當(dāng)前一只有源RFID僅為5 美分。已有更多公司在開發(fā)這類產(chǎn)品。工廠的生產(chǎn)管理、銷 售、產(chǎn)品派送等已廣泛應(yīng)用這一技術(shù)。有源傳感器的供電是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。在人體、 鋼筋混凝土建筑、化工廠危險(xiǎn)內(nèi)部機(jī)構(gòu)中的有源傳感器，難 于為其更新電池。目前，即使用在要害節(jié)點(diǎn)，有源傳感器的 電池也僅能維持幾年。當(dāng)前急需尋求無需外部供能的有源傳 感器解決途徑。2009年在美國Barhimore召開的國際電子器 件會議上發(fā)表的研究報(bào)告，已提出了解決方案。提出了制造 長壽

20、命電池的兩種完全不同的方案，但都是用微電子機(jī)械系 統(tǒng)(MEMS)的懸臂通過壓電產(chǎn)能器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。一 個(gè)是采用放射性同位素；另一個(gè)是采用源于環(huán)境的振動能推 動懸臂運(yùn)動，可以提供一般內(nèi)置無線傳感系統(tǒng)所需的0.1 pw 到1mW的功耗。都已制作出了全自動供電的無線系統(tǒng)。Comell 大學(xué) Amit Lal 和 Steven Tin 采用鎳-63(Ni-63)溫性放射 同位素和少量中子，在衰變過程中放射出無害的B粒子(僅 穿入表面2lum)，其能量可供每三分鐘發(fā)射一個(gè)5-row脈沖 信號，Ni-63的半衰期約100年，故可維持供電100年。荷 蘭納米電子研究中心Imee的工程師Rene Elf

21、rink所領(lǐng)導(dǎo)的研 究組利用氮化鋁振動采能器為無線自動溫度傳感器供電，可 以每隔15秒將所測的環(huán)境溫度發(fā)給15米以內(nèi)的基站。通過 改進(jìn)，可以更低的成本產(chǎn)生從mW級到w級的電力，足夠支 持傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。HP實(shí)驗(yàn)室的高級研究員 PaloAlto， Calif說：“Imee的研究成果對于他們地球計(jì)劃的 中樞神經(jīng)系統(tǒng)，即以微型傳感器撒遍世界的幻影很重要。供 電是實(shí)現(xiàn)幻影王國的主要障礙，他們所需的電力為50mW。 目前，這種振動式采能器的使用范圍較窄?！弊罱詠恚霈F(xiàn)了很多無線通信網(wǎng)絡(luò)，如無線自組織網(wǎng)、 無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WMN)、泛在網(wǎng)、遍布網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等大多與傳感 器有關(guān)，即與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsN

22、)有關(guān)。其中物聯(lián)網(wǎng)可能 是最典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，它的英文原意是物的互聯(lián)網(wǎng) 絡(luò)，這首先要將物變?yōu)殪`巧物，也就是嵌入了傳感器后的物， 它可以接入網(wǎng)絡(luò)，而成為Intomet中的一個(gè)虛擬成員。由這 類虛擬成員所組成的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就是所謂的物聯(lián)網(wǎng)，它是具有 環(huán)境感知、信息可靠采集和遞送、數(shù)據(jù)智能處理的無線網(wǎng)絡(luò)。 可以是移動的，也可以是固定的；可以是全局的，也可以是 局域的；可以是全面感知的，也可以是專向感知的。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)是Internet的一個(gè)新發(fā)展，特別是 Internet中無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)新發(fā)展，雖然這類網(wǎng)原理上也可以 用有線技術(shù)布網(wǎng)(如爆破行業(yè))，但很不方便；另一方面，這 類網(wǎng)要成氣候，就必須o

23、ver IP，也就是必須用IP技術(shù)與 Intemet連接，而成為Internet的一部分，或信息空間中的一 類新成員，稱之為機(jī)器對機(jī)器(M2M )或物一物互聯(lián)網(wǎng)也未嘗 不可，但還不是很確切的，M2M就是網(wǎng)絡(luò)的增值，而物一 物間的互聯(lián)只反映了拓廣的一個(gè)方面，還應(yīng)包括人一物間的 互聯(lián)和物一人間的互聯(lián)。這類新的網(wǎng)絡(luò)有極其廣闊的應(yīng)用前景。首先是在軍事 上，戰(zhàn)場的感知、數(shù)字化戰(zhàn)場、后勤物資調(diào)撥、供給等。特 別是在反恐上有重要應(yīng)用價(jià)值?！熬拧笔录?，美國對信息安全有了新的要求，新增設(shè)了國土安全部(DHS)，對FBI 從組織上和技術(shù)上進(jìn)行改革、簽署美國愛國法案、發(fā)布政府 的安全信息空間的國家策略報(bào)告、計(jì)劃建

24、設(shè)政府專用網(wǎng) (GovNet)、入境指紋采樣和驗(yàn)證、實(shí)施信息全面覺察計(jì)劃 等一系列新舉措。美國國防部也在2002年11月建立了信息 覺察局(IAO)。IAO的主要目標(biāo)是應(yīng)對恐怖主義威脅，能在 世界范圍偵查、發(fā)現(xiàn)、跟蹤、定位和攻擊恐怖主義分子，了 解和預(yù)評估他們的計(jì)劃，并研發(fā)可供選擇的技術(shù)，如開展 e-DNA研究、超大規(guī)模所有源的信息倉儲，來防止他們的襲 擊。這就是美國IAO的全面信息覺察計(jì)劃主要內(nèi)容。參與式感知是全面信息覺察的一種民用技術(shù)領(lǐng)域的新 提法，本質(zhì)上也是在浩瀚的信息空間中捕獲感興趣的有關(guān)個(gè) 人、社團(tuán)的遍布數(shù)據(jù)，進(jìn)行高效數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建個(gè)性數(shù)據(jù)專 用庫。傳感器網(wǎng)絡(luò)在民用領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)

25、用，2008年全 世界市場中的RFID標(biāo)記已達(dá)40億歐元，預(yù)計(jì)到2018年可 達(dá)200億歐元。從產(chǎn)品的電子標(biāo)簽系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、動 物識別系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、供電管理系統(tǒng)、醫(yī)療保健系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、生產(chǎn)過程自動控制管理系統(tǒng) 到社會的安全監(jiān)視、管理系統(tǒng)等都已廣泛應(yīng)用這一新技術(shù)。下一代傳感器網(wǎng)絡(luò)將會賦予很多新的能力，如智能化電 源管理、流媒體、實(shí)時(shí)定位、微型飛行器和火箭的控制等。有關(guān)新標(biāo)準(zhǔn)的制定，涉及IEEE 802，15，4e、IETF ROOLL 和IETF6LoWPAN，預(yù)計(jì)到2012年傳感器網(wǎng)絡(luò)將占有20億美元的市場，年增長率達(dá)41.9%，增長勢頭強(qiáng)勁。4計(jì)算技術(shù)的發(fā)展

26、計(jì)算由原來的數(shù)學(xué)和數(shù)值計(jì)算發(fā)展為以計(jì)算機(jī)為中心 的集中式計(jì)算機(jī)計(jì)算，隨著網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展計(jì)算又向前發(fā)展 為分布式的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算也由當(dāng)年純數(shù)學(xué)和數(shù)值計(jì) 算，擴(kuò)展成為包括很多數(shù)據(jù)處理的廣義計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算指采用客戶機(jī)，服務(wù)器結(jié)構(gòu)，利用Internet的 開放性和連通性，實(shí)現(xiàn)了靈活的數(shù)據(jù)和計(jì)算資源共享、合作 完成任務(wù)的分布式計(jì)算模式。它是由通用數(shù)據(jù)服務(wù)器如 Oracle Server、應(yīng)用服務(wù)器如Oracle的Web應(yīng)用服務(wù)器和通 用客戶端即任何客戶設(shè)備構(gòu)成的分布式系統(tǒng)。網(wǎng)格計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的一種新型計(jì)算模式，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(gè)“虛擬的超級計(jì) 算機(jī)”，其中每一臺參與計(jì)

27、算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而 整個(gè)計(jì)算是由成千上萬的“節(jié)點(diǎn)”組成的一個(gè)“網(wǎng)格氣網(wǎng) 格計(jì)算通常是用來處理復(fù)雜科學(xué)計(jì)算問題，如分析來自外太 空的電信號、尋找隱蔽的黑洞、探索可能存在的外星智慧生 命、尋找超過1000萬位數(shù)字的梅森素?cái)?shù)、破譯密碼等。其 優(yōu)點(diǎn)是無需購置昂貴的巨型計(jì)算機(jī)，充分利用網(wǎng)上的空閑計(jì) 算能力就可集成計(jì)算能力超強(qiáng)的虛擬機(jī)，為千上萬的用戶提 供求解復(fù)雜問題的計(jì)算資源。普適（或泛在）計(jì)算是施樂公司PALOATO研究中心的首 席技術(shù)官M(fèi)arkWeiser在1991年提出：21世紀(jì)的計(jì)算將是一 種無所不在的計(jì)算模式。他認(rèn)為：最深刻和強(qiáng)大的技術(shù)是“看 不見的”技術(shù)，是那些融入日常生活并消失

28、在日常生活中的 技術(shù)。普適計(jì)算是虛擬計(jì)算的反面。虛擬計(jì)算致力于把人置 于計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬世界里，而普適計(jì)算則是反其道而行 之一一使計(jì)算機(jī)融人人的生活空間，形成一個(gè)“無時(shí)不在、 無處不在 而又不可見”的計(jì)算環(huán)境。在這樣的環(huán)境中， 計(jì)算不再局限于桌面，用戶可以通過手持設(shè)備、可穿戴設(shè)備 或其他常規(guī)、非常規(guī)計(jì)算設(shè)備無障礙地享用計(jì)算能力和信息 資源。普適計(jì)算模式將對人們享用計(jì)算和信息的方式帶來另 一場變革。普適計(jì)算可包括移動計(jì)算，但普適計(jì)算不是移動 計(jì)算，它更強(qiáng)調(diào)環(huán)境驅(qū)動性。從技術(shù)上來說，這就要求普適 計(jì)算對環(huán)境信息具有高度的可感知性，人機(jī)交互更自然化， 設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的自動配置和自適應(yīng)能力更強(qiáng)，所以普適

29、計(jì)算的 研究涵蓋中間件、移動計(jì)算、人機(jī)交互、嵌人式技術(shù)、傳感 器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域。普適計(jì)算要解決的問題包括：擴(kuò)展性、 異構(gòu)性、不同構(gòu)件的集成、上下文感知和不可見性。其中不 可見性對普適計(jì)算來說是至關(guān)重要的，因?yàn)樗笙到y(tǒng)無需 用戶干預(yù)或只需要最少干預(yù)，也就是要求系統(tǒng)具有自動和動 態(tài)的配置機(jī)制。遍布式計(jì)算類似于普適計(jì)算。云計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中的另一種新型計(jì)算模式，是基于互 聯(lián)網(wǎng)的超級計(jì)算模式，是分布式、并行和網(wǎng)格計(jì)算的新發(fā)展， 也可以說是一種基于Web服務(wù)的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算的運(yùn)營商 有點(diǎn)像電業(yè)、自來水和煤氣公司，將分散在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的千 千萬萬個(gè)“待工”狀態(tài)的PC機(jī)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA) 的計(jì)

30、算能力，形成強(qiáng)大的、便宜的計(jì)算資源(包括數(shù)據(jù)、軟件、 計(jì)算能力等)匯聚起來，再通過互聯(lián)網(wǎng)向網(wǎng)中有需求的用戶提 供計(jì)算資源服務(wù)。用戶無需對計(jì)算硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源進(jìn) 行大量投資，就可以方便地獲取到計(jì)算資源進(jìn)行所需的計(jì) 算，甚至包括大型復(fù)雜問題求解，大大降低了計(jì)算成本。用 戶只需為云計(jì)算運(yùn)營商所提供的服務(wù)付費(fèi)。這是網(wǎng)絡(luò)中的一 種新業(yè)務(wù)，具有高效、靈活、低成本、利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)平 滑動態(tài)變化的計(jì)算負(fù)載，能為眾多用戶同時(shí)提供計(jì)算服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)“云計(jì)算”的目標(biāo)，還有不少障礙需要克服。首 先，個(gè)人數(shù)據(jù)的安全保密，這是一個(gè)很重要的問題。云計(jì)算 意味著數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到用戶主權(quán)掌控范圍外的機(jī)器上，也就是 云計(jì)算服務(wù)提供商的手