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刘鹏:云计算,如何改变人类生活

[日期:2011-06-11] 来源:  作者: [字体: ]

云计算,如何改变人类生活

——对话中国电子学会云计算专家委员、解放军理工大学教授刘鹏

本报深度报道组记者  李芳 刘蒙丹

 

 【写在前面】

    “云计算”这个词近来频频出现在人们的视线中。

    5月19,第三届中国云计算大会在北京召开。下月在宁举行的第四届中国国际服务外包大会、9月在宁举行的中国软博会,也都将围绕云计算展开专题研讨。

    而最近3年,国内已有至少20个城市宣布推出云计算规划,几乎所有的IT设备和软件厂商都已宣布进入云计算领域。

    根据预测,2012年全球云计算市场规模将达到420亿美元,相关产业总产值将超过4500亿美元。

   被认为是“继个人电脑、互联网之后电子信息领域又一重大变革”的云计算,到底是什么?与普通人的生活有何相关?中国电子学会云计算专家委员、解放军理工大学教授刘鹏在接受本报记者采访时,给出了通俗而生动的解读。

 

 

【人物小传】

刘鹏教授, 华大学博士,解放军理工大学教授、博导、学科带头人,中国云计算专家委员会委员、云存储工作组组长,工信部软件与集成电路促进中心云计算研究中心专家。主要研究方向为信息网格和云计算,完成科研课题18项,发表论文80余篇,获部级科技进步奖6项。曾夺得国际计算机排序比赛冠军,并二次夺得全国高校科技比赛最高奖,获“全军十大学习成才标兵”、“南京十大杰出青年”和“清华大学学术新秀”等称号。2002年首倡的“网格计算池”和2003年研发的“反垃圾邮件网格”分别与现今的云计算和云安全本质相同。所主编的《云计算》教材名列云计算图书销量第一名。

 

 

什么是“云计算”?

云计算就是把计算资源放在网络里,将网络里的计算机虚拟成一台前所未有的“超级计算机”,人们可以通过各种终端,享受由其提供的强大的信息服务。

 

记者“云计算”这个词听起来有些玄妙,到底是什么意思?

刘鹏:您可以认为云计算就是网络计算。传统的计算机由主机进行计算、处理信息,而云计算是把计算资源放在网络里,由网络提供计算,人们只要利用显示终端如上网本、手机或者能上网的家电,就可以通过网络得到信息。以前,人们在画网络图时,总是将互联网画成一团云,现成这朵云变成了您的计算机,所以被称为“云计算”。

 

记者这听起来好像和传统的数据中心差不多?

刘鹏:云计算的本质特征是按需提供计算服务,而不是事先配置资源,它的计算能力可以动态伸缩。而传统的数据中心只能按照最大流量来配置,但事实上它的平均利用率只有1520%。由于规模经济性和众多新技术、新方法的运用,加之共享使用可以大大提升资源利用率,云计算的性价比较传统模式提高了30倍以上。我认为,3年之内,传统的数据中心将全部被云计算数据中心取代。

 

 

云计算如何改变生活?

3G手机利用云计算可以听懂人说话,基于云计算的无人驾驶汽车已经安全行驶22.5万公里,而云计算却非常廉价

 

 

记者:您能举几个有关云计算的应用实例吗?最好是和普通人有关的。

刘鹏:事实上,云计算在我们的生活中早已应用。(举起自己的手机)这是一部普通的3G手机,我用它就能演示云计算。(他将手机调至短信息发送页面,把输入法调整到语音模式,用并不标准的普通话对着手机说了一句“芙蓉姐姐和犀利哥一起逛商场”,2秒钟后,这句话就一字不差地显示在短信输入栏里。)

 

记者:这真是太神奇了。可是好像大部分人并不了解自己手机里有这项功能。

刘鹏:只要您的手机用的是安卓系统,而且可以上网,当然最好是3G,都可以使用这项功能。安卓系统是谷歌开发的,它先天就是一个云终端操作系统。

以前,要让手机听懂人说话,是一件很难的事。因为手机本身的计算能力比较弱,而人的口音也各不相同,机器很难辨认。而利用安卓系统,手机通过网络把您的声音迅速上传到谷歌的云计算中心。在那里有大量的语音数据和文字信息,可以迅速计算出声音匹配、意思通顺的文字,然后再通过网络发还给你。因此这种识别的准确率达到了新的高度。之所以它能够准确识别像“芙蓉姐姐”、“犀利哥”这样的组合,是因为互联网上这种词组出现的频度很高,而这些海量统计信息能够帮助机器更准确地听懂人讲的话。

再比如人们常用的谷歌或百度搜索引擎,输入关键词后,会迅速跳出成千上万条相关信息。这些信息搜索,都是由谷歌或百度设在各地的云计算中心完成的。

现在云计算的应用越来越多了,大家如果用搜狗输入法或爱国者的MP6播放器,就会体验到云带来的不同。

 

记者:据我所知,南京政务中心也采用了云计算技术,有些部门的办公室已经实现了无主机化办公。

刘鹏:对。华为公司上海研究所几千人办公,都是通过云平台实现的。再比如上海一些如家快捷酒店的房间里没有电脑主机和电视机,只有显示器、键盘、鼠标和一个小盒子,采用的就是云计算的虚拟桌面技术。

 

记者:不过,既然是被誉为“引领未来20年产业变革的关键技术”,云计算的应用肯定远不止这么简单。这两年还有一个比较时髦的词叫“物联网”,云计算和物联网之间有没有什么关系?

刘鹏:当然有。云计算、3G和物联网几乎同时来到我们面前,这三者可以说是互为支撑。3G的带宽很宽,但移动终端的处理能力不强,有需求也有条件充分利用云计算的强大处理能力。物联网通过传感器采集到海量数据,然后通过3G或者互联网传送到云计算中心进行数据处理,才能更精准快速地实现智能管理和控制。云计算相当于物联网的大脑。谷歌研发的无人驾驶智能汽车,每一辆都已经安全行驶22.5万公里无事故,这正是物联网技术与云计算相互支撑的最佳案例。目前,谷歌正在积极推动无人驾驶汽车在美国内华达州合法上路。无人驾驶将不再是个遥远的梦。未来,各种机器人的操控也都将通过云计算实现。

从全球看,3G4G移动终端将达到百亿个量级以上,将来物联网传感器将达到万亿个量级以上。

 

记者:有人将云计算服务比喻为水电,不仅可以随时随地取用,而且还很廉价。所谓的廉价,大概是个什么概念?

刘鹏:举个例子,《纽约时报》想把创刊后的1100万篇文章从TIF格式转换为PDF格式。这需要大量的计算,如果自建系统,可能需要几个月的时间,而且花费不菲,但是它租用亚马逊的云计算中心,短短24小时就完成了任务,耗资仅仅240美元。

 

记者:云计算的服务如此廉价,它的盈利岂不是比较困难?

刘鹏:相反,由于极高的性价比和规模效应,提供云平台的领先企业都取得了很好的效益,如亚马逊、谷歌、Salesforce等。目前谷歌的云计算中心拥有200多万台计算机,微软拥有超过50万台。全球有300多万家企业在租用谷歌的云平台办公。我认为,未来几年内,全球大多数企业的业务都将转移到云平台上办公。云平台越大,效益越好。但是,正因为如此,成功的云平台不会很多,大多数公有云平台都会失败。目前我们已经见到了一些因规模和可靠性问题关闭云平台的案例。

 

   记者:有个问题——虽然使用云平台的人们不必再担心自己的电脑主机会感染病毒或者出现死机,但是谁又能保证云计算中心不会遭到侵害?而且,存储在云平台上的海量数据,万一数据发生丢失或被人窃取,损失将无法估量。

   刘鹏:云计算最核心的技术就是保障可靠性与安全性,防止数据的丢失与泄露。这也是各家云平台运营商要致力解决的问题。我们有一个团队在专门研究这个问题。谷歌的做法是,任何一块数据都会同时存放在3台机器上,所以任何一台机器坏了无所谓。但是,如果遇到类似日本地震加海啸的极端情况,数据中心和备份中心都毁掉了,该怎么办?我们提出一种新的存储技术:把数据中心分布到全国不同的地方,把数据切成16块,经过运算之后变成32块分别放进不同的站点,任意选择其中的16个站点就可以将数据恢复出来。这样做的冗余度与容灾备份是一样的,但可靠性高很多。而且,任意站点的数据如果被黑客窃取都无所谓,即使15个站点的数据同时被窃取也无所谓,从理论上都是无法恢复原始数据的。只有16个站点的数据同时被窃取,才有可能看到原始数据。类似的机制在通信领域就有,不过对于大量数据存储而言,提出更高编解码效率的算法是最重要的。

 

大型云计算中心啥模样?

像大型物流码头,由无数集装箱组成,每个集装箱里装着几千台最普通的台式机,通常位于寒冷的人烟稀少地区

 

记者:您能为我们描绘一下大型云计算中心的样子吗?

   刘鹏:将来的云计算数据中心就像一个大型的码头,堆满了一个个集装箱,每个集装箱里装有几千台电脑主机。而且这些数据中心,往往位于天气寒冷、土地便宜、人迹罕至的地区。几万台机器放在一起,只要有电力供应,且有光缆把信息传送出去就可以。一般来说,国外较大的云计算中心旁边,都会有一个大型发电站。谷歌最大的一个云数据中心所消耗的电力,居然相当于美国胡佛水坝所生产的所有电力。要知道,胡佛水坝在美国的地位相当于中国的三峡工程,是美国最大的水电站。

 

记者:云计算中心竟然是一个个集装箱,这太让人意外了。

刘鹏:可能还有更让你意外的——谷歌的云计算数据中心,使用的就是最普通的台式计算机,这些机器很容易坏,坏了以后就会闪灯,但并不需要立即有人管,因为数据是有副本的。过段时间会来一个人,推着一车新机器,把坏的一个个换下来。然后就什么也不用做了,分布式软件系统会自动给新机器装上软件,并将之融入云平台。

 

国内云计算状况如何?

建设100万台机器的云计算中心,每年光是电费就要50亿元——中国城市“云计算热”中不乏盲目规划,不能光追求规模,更要考虑性价比

 

记者:目前国内云计算发展状况如何?

刘鹏:中国现在还缺少真正的大型云计算平台。但是中国几乎所有的电信运营商和主要的网络服务商都已经转入云平台的开发和建设。

 

记者:现在国内很多城市都在规划建设云计算中心,有没有可能造成重复建设和资源浪费?

刘鹏:肯定会。现在国内掀起了一股"云计算热",好些城市都声称要打造亚洲或者世界最大的云计算中心。个别城市对于云计算中心的规划还处于一种盲目状态。

 

记者:您说的"盲目",主要是指……?

刘鹏:个别城市提出建设云计算中心的时候,根本不知道云计算中心到底做什么用,要用多少能源,仅仅因为规模越大越好看。有的城市动辙就提出要建一个百万台机器规模的云计算中心,且不说目前国内还欠缺建设和运营特大型云计算数据中心的经验,他们可能根本没考虑过,这个中心建成后,每年光是电费就要50亿元!这在能源紧张的今天是个大问题。

 

记者:50亿元!云计算中心的能耗怎么会这么大?

刘鹏:一台机器的功率大约是200-300瓦。按250瓦算,一年用的电是0.25*24*365=2190度。通常情况下,一台机器如果使用一度电,为它散热就需要另外一度电,况且在中国很多数据中心,机器用1度电,散热需要2度电。您在家里之所以没感觉到机器散热需要那么多电,是因为您只有一台机器,热量跑得很快,但在机房里就不同了,必须强力制冷和制造空气循环。工业电价大约是每度1元钱,这样一台机器一年大约就要消耗5000元钱电费了。因此,100万台机器一年的电费就要50亿元。国外的大型云计算中心为什么选择放在寒冷地区?就是为了减少空调散热的使用,节约能源。比如,谷歌设在比利时的云计算中心,完全放在室外,不用空调,因为这个地区气候比较寒冷。不过,一年中仍然会有几天温度偏高,这时谷歌就暂时关闭比利时的数据中心,全球的访问压力会自动转移到其他数据中心。

去年,全球数据中心消耗的能源超过全球总消耗量的2%,超过了航空业的总能耗,估计未来将占到10%以上。针对这个问题,我们研发了超低功耗云存储系统技术,目的就是降低云计算的能耗,通过专用处理器,把主板的功耗降低到10瓦,同时进一步大幅降低云计算的成本。

 

记者:那您觉得中国需要建多少云计算中心比较合适?

刘鹏:目前全球成功运营的大型公开云平台也就谷歌、微软、亚马逊等少数几家,而且未来全球的云平台数量也不会太多,但规模会很大。与此同时,大中型企业、政府机构会建设大量私有云平台。当然,出于信息安全考虑,中国肯定需要有自己的公开云平台。我觉得我国建3个左右大型云平台比较合适。而中国最合适建云计算中心的地方是东北、内蒙等地。这些地方气候寒冷、电力充足。所以,我们已经向相关部门提出建议,希望引导各地不要光追求云计算中心的规模,更要考虑性价比、节能减排和应用效果的问题。云的规模是可以动态扩展的,最好的做法是随着应用的规模扩展而扩展,这样可以避免闲置和空转。要知道,计算机设备更新很快,使用寿命只有3年,完全没有必要事先准备在那儿。

 

南京发展云计算有何优势?

南京不必和其他城市比规模,南京有条件成为云计算核心技术基地

 

记者:像南京这样的城市,需要多大规模的云平台呢?

刘鹏:平台的规模取决于应用的规模。例如,南京为迎接青奥会打造"平安城市",需要对全城进行高清监控,而高清监控的数据量非常大,还需要很强的计算能力还分析数据,如果建设一个云平台处理这些数据就会轻松得多,而这个云平台只需要有几千台电脑就足够了,全部投资大概为几千万元。

   

记者:国家发改委选定的5个云计算中心试点城市中,并不包括南京。您觉得南京在云计算发展方面,应该怎么做呢?

刘鹏:南京在云计算发展方面的举措暂时还不多,但是有很多优势可以实现"弯道超车"

目前云计算在发展过程中还有很多技术问题等待去解决,例如安全存储、降低能耗、提升可靠性等,而南京在某些方面的研究处于国内领先地位。所以,我认为,南京根本不必去和其他城市比云计算的规模,而是要做云计算核心技术的基地。南京完全具备这个条件。别人淘金我们卖水,也有可能在这轮大发展中抢得先机。

   

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