李德毅:云计算让地理信息产业走向飞天之路

2015-06-24 20:06 来源:赛迪网
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  9月15日消息,由北京超图软件股份有限公司主办的“2011’SuperMap GIS技术大会”在北京国际会议中心举行。大会以“图启云涌,创新未来”为主题,从技术、应用、服务三方面全面展示了“云计算”时代国内地理信息的最新创新成果。赛迪网全程直播2011’SuperMap GIS技术大会开幕式及主论坛。

  以下是中国工程院院士李德毅的演讲实录:

  各位专家、各位同仁非常高兴参加关于地理信息的研讨会。我今天主要从计算机、空架和网络讲一点在云计算大环境下怎么样让地理信息走向飞天之路。

  三年前,如果说云计算经常听到一些人跟我讲这叫“概念炒作、新瓶装旧酒”。三年后身边云计算的痕迹已经看的非常清楚,于是很多人都说我们就是搞云计算的,人人都在搞云计算。这就奇怪了,到底云计算是什么?在华为的新闻发布会上,曾经听到过云计算概念清楚、八仙过海、云里雾里。我一个好朋友给我短信告诉我能不能把最后四个字改成腾云驾雾,他的概念很好,但是还没有到这个程度。

  我今天从地理信息角度,讲讲云计算给地理信息产业带来的机遇和挑战。我来到这个世界上,我觉得用电就交电费就可以了,但是我们在过去三十年里,我们却发现家家都买了计算机,人人都能当软件工程师。我在部队工作过,那时候人人都用地理信息系统,我认为这个时代云计算正在让信息技术和信息服务实现社会化、专业化,包括地理信息服务在内的全社会公共服务应该成为一个国家的公共基础设施。这一点就是我说的概念清晰。无论是政府还是企业家、还是老百姓,在对云计算的概念上已经清醒了,不需要再去讨论云计算的定义是什么。

  当前社会在转型、企业也在转型、军队也在转型。转什么型?就是新的技术精确的调控物质和能量的时代。就是要精细化,精细化的目的是提高资源的利用率,加快转变经济增长方式。所以说技术角度来讲,这个社会给我们搞IT行业的人带来了机遇,让我们通过信息技术充分调控这个地球上比较宝贵的能源。于是感知、认知和控制这三个事情变得尤为重要。导致了物联网的兴起,物联网就是物与物联网,智能手机使我们人人联网,人和物在什么地方都需要地理信息的支持。因此云计算正在让地理信息系统走向飞天之路。

  一、从图灵计算到云计算

  我们看看为什么会出现这样的变化?地理计算环境的变化,我们用十几年搞大型机,用十几年搞小型机,然后用十几年搞桌面互联网、WEB2。0等等。我们现在觉得这些事情成熟了,于是我们开始搞移动互联网。手机上有两个重要的东西,一个就是导航定位,一个就是感知的照相机摄象头。这两个加上互联网使社会发生了变化,这是计算环境的变化。再看看软件工程,计算环境变化已经过渡到网络为中心,现在必须以网络为中心,以网络为基础。

  看看软件工程,1968年提出了一个新的概念,我们走过了70年代的过程,80年代的背景,尤其重要的是对地理信息系统面向对象的技术起到了不可替代的作用。我们现在用的拖拉拽都是因为面向对象设计的。后来我们面向领域、Oracle数据库给我们做了带头作用,一个行业的示范作用。现在我们突然发现一个新的单词叫SOI,面向服务的价值,体系结构,后来翻译成叫框架,后来人们觉得SOI也不行,应该叫SOC,面向服务的技术。把软件当作服务,把我们软件工程师降格了,现在说软件是服务,这就是云计算最核心的事情。它告诉我们一个真理,软件工程不要再简单的面向单机,简单的面向一个云,一个中间件,面向实践,要转为面向需求、面向网络、面向服务。

  对于一个60年代、70年代、80年代大学毕业的工程师,这个转型是痛苦的,因为大学没有教他。

  我在英国读博士的时候,咱们刚刚知道了键盘,人家发明了鼠标,当我们感觉鼠标良好的时候有人说数该淘汰了。后来我们发现了Touch,可以拖拉、放大缩小,非常好。我们现在看觉得鼠标该淘汰了,下一步我们手机的摄象头,对着人民英雄纪念碑做一个改造,就变成一个场景,于是就告诉你一个信息,这叫做云导图。拿云做解释,现在我们都用智能手机,现在有一种手机短信可以变成声音,声音可以变成短信,基本都能接受这多好。所以人机交互方式告诉我们一个真理,从人引导计算的时代已经变成计算引导人了。

  我强调三个词就是分享、交互和智能。今天云计算要认认真真的讨论什么叫分享?什么叫交互?什么叫群体智能。我们再看看网络工程师在过去20年之内怎么架构一个具体的网络工程?

  我们说搞CS模式,服务器的登场,尤其是高备服务器的登场很多东西可以不在客户端做。随着网络服务器的增多,发现了另外一个问题,就是服务器的井喷。一个单位要搞信息服务器,要搞安全服务器等等,服务器在机房里非常耗电,没人管。于是出现了服务器托管。我们现在的新闻联播就是让数据互联,每一次新闻联播半个小时,今天十个事件,明天八个事件,怎么办呢?在北京搞服务器托管每个月要有20万的用电,于是科学家们想这么多服务器托管,还不如搞一个虚拟化,现在出现了服务器虚拟化。能不能搞一个弹性的、资源可以调配的,可以自管理的呢?我是在总参我们最喜欢的是自有网络,互联网已经寄托在互联网上面的信息就有这样基本的能力。那么需要一个虚拟化的集群式的弹性服务的云计算中心。像亚马逊、谷歌都在做这件事情。

  初期的互联网支持尽力而为的服务,核心简单,边缘丰富,云计算要求网络及中心支持社会化、集约化、专业化的信息服务,让网络丰富、边缘简单、交互智能。这就是我们今年看到的云计算、智能手机,乔布斯的成功是顺应这个方向所以成功。网络是让一个一个地理信息系统走向社会化、集约化、专业化的云计算中心。

  我对云计算也有一个定义:云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式,其计算资源包括计算能力存储能力、交互能力等,是动态、可伸缩,被虚拟化的。以服务的方式提供,再以方便的实现分享和交互,并形成群体智能。加速了从数据共享到信息共享到服务构想,依托互联网通过端设备、随时随地获得个性化服务。买计算不买存储,买带宽不买交换机。

  如果我们能够存储不同力度的地理空间信息,以前我们搞一个的图1:10000就是比较大的了,现在老百姓要求的就是1:500,你们的地理空间存储量到底多大?中国的地表需要多少这样的地理信息?让同一个端设备能够享受到网络上的不同设备,让不同的端设备可以享受网络上同一个服务,让设备通过联网服务定制实现个性化服务,不同的设备可以享受集群式的互服务。原来你是开发商,我是用户,我们很清楚,你是用我的产品,现在是你是用户我对你的开发有贡献,你是开发者对我的使用也会有贡献,这叫互补。

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  端产品摆脱了传统的配制带来的系统升级、开销、更加简洁、灵活、多样、个性化。

  端设备的连接有一个基础,就是必须解决广义的最后一公里,没有宽带哪有云计算?我们平时看电视、看视频还没有看一断,WiFi覆盖很小,所以断了。所以我想告诉大家一个真理,搞云计算如果这个城市没有宽带支持是很难实现的。我们可以对未来的智能手机、智能端机做一个遐想,我们希望我们的手机关机和开机可以忽略不计,我们不想看到像计算机一样,老板想看一个什么我们还没有启动,领导已经走了。耗电还不需要太多,如果我们将来手机能够通过人体的功能自充电,乔布斯的成功就是不换电池。我们大家知道越是关键时刻越是没有电挺讨厌的。还有一个就是将来利用太阳能发电,据说像刘翔这样的运动员在奔跑过程中发一千瓦的电是绝对没有问题的。我们希望端机更加人性化、个性化。我们希望能够随时变换为虚拟的摇控器,甚至能够变成我们的身份证,拿手机上飞机不行吗?拿手机买东西不行吗?出海关不行吗?我们都说云计算有一个安全问题,我想如果我们的智能手机能够相当于你的身份证、信用卡那样,安全级别已经很不错了。当然身份证、信用卡有假的,我想智能手机实现像智能卡这样的功能并不是难事,而且不怕丢失,丢失认证如同信用卡和身份恩正一样处理就可以。不怕更新,经常更新、甚至先要更新。

  如果这样的手机是不要钱的,全社会都有那多好。

  用户将以更自然的交互方式呈现星化服务的强使需求,无需关心特定应用软件的服务方式,如这个软件是否被他人同时应用。一个地理信息数字系统的软件能不能同时被不同的用户分享呢?无需关心计算平台的操作系统以及软件环境问题,无需关心计算中心的地理位置。如果你能做到三个无需关心,那么就做到了软件就是服务,平台就是基础。大家现在都在讲SaaS、Paas讲的不太好,因为应用软件是服务,所以软件是服务,因为软件是服务,所以支撑软件也就是平台服务,因为平台是服务,所以技术也就是服务。

  云计算对用户来说知道了将来不再购买系统,而是购买服务,不再付购置费而是付服务费。用户理念的变化给软件开发工程提出了巨大的挑战。因为我们以前是卖系统、卖软件,现在反了。于是你要提供一个精制的专业化、细致化的服务。所以就需要弹性配置、细分市场、融合资源。

  包括地理信息系统在内的软件,作为独立产品针对用户需求,采用自上向下逐步求精的方法,进行面向系统的软件设计与面向底层技术实现的代码开发与测试,让用户安装并拥有软件系统,这样的时代正在成为历史。

  云计算的软件开发是基于服务的软件开发,更加强调标准接口和具有自治能力的计算组件的重用和绑定。从以前编码为主转化为侧重建模及模型转换的开发过程,从相对封闭的、面向固定系统的软件开发与产品买卖方式,转化为依托网络开放资源、面项服务的聚合及租赁方式。软件开发、软件注册和检索、以及软件租赁形成三分离的格局。

  云计算在中国

  当前我们正在经过了云计算快速发展的阶段,走到了云计算应用阶段,我们期望云开雾散、腾云驾雾时代早日到来,我希望地理信息服务成为示范。

  传统的地理信息系统能不能做到三个无需关心呢?我们问问我们的产品,问问我们的服务对象,我们现在做到了吗?如果这样的地理信息服务中心在上有一个地理信息服务中心,它工作时间365天,每天24小时基本不间断,可靠率达到96.9%,空间无缝、城乡跨接、数据常新、精度多样、相对精度米级、亚米级、分米级,这很难。而且还要做到错误要快速解决。要做到这些地理信息更为重要。

  移动互联网的地理信息服务更为迫切

  移动互联网的带宽迅速增长,当产业界讨论未来的时候,我想告诉你我一个自己的预感,移动互联网地理信息会来的更快。

  二、地理信息服务中心的架构

  我们花了很长时间做了搜索引擎,我到现在超图给了我很多杂志,好像还没有一个功能能把地理信息架构写的稍微细一点。我们先说广义的,先讲邮件服务。我们的邮件都是通过网络管理、邮件服务中心的架构客户关系管理中心、计算能力多租赁中心。搜索服务中心,要想搞一个地理信息服务架构可以参考网络上这些云计算的一些形态就可以找到地理信息架构的形态。

  像我们现在的WEBMAIL,搜索引擎和淘宝网基本展示了云计算中心。还可以看看维基百科,它提供了一个知识交流平台。电子邮件服务中心架构有很多交互服务,大致由三个部分组成,前端交互、邮件存储、邮件处理。在前端交互做邮箱用户的认证、付费用户的计费管理、IP地址的数据库连接。邮件处理里面包括将垃圾邮件清除,原来我们把处理器叫CPU,现在更细的是体现在网络。同样的道理看Google搜索引擎也是如此。因此地理信息服务中心架构可以分成两部分:

  一部分是承载部分,它是关键技术:

  弹性(搜索)计算:自动调整资源配置如服务器数目、内存和硬盘容量等。和资源交互方式。

  第二个重要的技术是动态重组,要优化配置。

  业务部分,很重要的是操作这块就是要划一个用户社区。社区这个词我本人希望叫社群,或者叫虚拟社群。就是哪些社区对什么样的地理信息需要最多,你就重点服务他。一个网络化环境下虚拟化提供服务。

  第二个是服务的挖掘和服务的聚合。我们现在需要按照用户的需求,要做到服务挖掘。这里有一个很周期的就是粒计算和可变粒计算。我们希望放大的不仅是地图的尺寸、显示度,而是要做到精细。如果你做一个可变比例尺的放大缩小就很好。

  我在清华大学做研究的时候做了一个软件,我做了一个图片、做了一个文本、做了一个声音。比如一个文本,找什么叫云计算,他告诉你只有一个点,不是像现在这样的一大堆什么都来了。你需要宏观的细致的拿手指放在那儿他会告诉你相关的,你还是看宏观,还可以再放大缩小。可能一个科技工作者和政府官员回答什么叫云计算不同,但是整体上不会矛盾,基本一致。我们正在做这个事情。

  地理信息服务中心架构的演化

  地理信息服务中心的架构是一个演化的过程,不在于拼服务器集群的规模,地理信息服务可以从交通行业入手,因为大家知道交通是民生最为关注的问题。政府在云计算上有时候不当的作为比不作为还糟糕。经常会出现各种各样开源的软件,分享、互动和群体智能成为软件开发的常态。

  我是搞软件的,我写了一个很好的地理信息软件,给我一个同行发过去,我不是放到一个公共池里的,我给我一个好朋友,因为他也搞这行,他会感兴趣,我拿到以后说很好,但是还有什么什么毛病,于是给我恢复了,所以在分享的同时必然有交互。如果交互的是一个社区,那么就形成一个社群的交互,这样以来就形成了一个新的地理信息服务,这是开发的重点。软件开发不能关起门来搞封闭式的开发,要开放式的。软件产品强调的是贴近用户需求,软件要在线更新,要即能交互又能提供群体智能。网络时代使软件的碎片化。

  云计算让黄连成为一个能够分享信息沟通文化、乃至形成群体智能的开放的社交网络。人与人之间的关联、人心的关联、集体社群的力量,这些才是伟大的创造的力量。

  我们想一想假如在中国的国土上有若干个不同分布的网络信息、地理信息服务中西,那么全国各地的老百姓可以用他们的端机访问各种信息服务。我们要学习Google,如果我们能做到这件事情可以想像我们现在的汽车驾驶,我们买一个信息系统半年以后还要去更新,多费劲。如果实现地理信息云服务,我可以随时享受到所需要的信息。如果我拿一个照相机照下天安门人民英雄纪念碑,它就给我介绍纪念碑的相关情况,这就很好。如果我们的云计算让所有的车辆上路,如果汽车发生了事故,车上有多少人、还有多少食品都应该是知道的。甚至哪儿个地方有什么人打架了都可以看到,我们现在北京有80万个摄象头,一个驾驶员出去、回来至少被照7次以上,这个信息都是浪费了。如果想一下我们的飞机都可以联网,那么飞机在发生事故几分钟前我们都能力做到。

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  三、地理信息服务交叉应用

  衡量一个地理信息服务中心的个基本指标:

  1、电力耗费及其弹性使用情况。云计算应该是绿色的,那么多台服务器能够动态调节,能排列计算吗?

  2、带宽支持及其使用情况。比如带宽能支持多少?服务多少用户?你说几百个G,那么这几百个G怎么分配,声音多少?影像多少?文字多少?

  3、地理信息的服务能力。就地理信息本身服务能力而言,包括覆盖范围、精细度怎么样。

  4、地理信息交叉服务能力及其使用情况。什么叫交叉服务?比如滨江路3点到4点什么地方吃饭有位置?我发出去,你给我一个答案,包括时间、餐饮、位置,这就是交叉服务。

  5、用户的注册数量及其在线支付情况。你说搞云计算,如果没有在线支付的权利那还是卖一个产品。

  我最近到上海盛大公司,他们的互动娱乐做的很好,盛大的支付能力整体支付的比数总是已经超过了淘宝。所以搞一个地理信息服务中心,你说你是国内老大、老二,那么你的支付是怎么支付的?金融行业认可吗?淘宝为了支付宝曾经发生很大的纠纷,后来国家还是同意马云。所以这里涉及到政府的支持,地理信息服务一个服务挣一毛钱很小的,但是数量很客观,而且这种服务是随时随地产生的。

  我们最近真正定制一些政策来引导传统的云计算的发展。

  地位系统:

  云计算环境下的网络导航服务中心是基于卫星定位技术,并集成通信、地理信息,惯性导航等手段而发展起来的一种组合导航服务中心。

  人们需要的是比如我离天安门广场有多远?为什么不拿人民英雄纪念碑做地标呢?所以我们需要定位导航。我们还可以利用GPC+3GNet,还可以GPS+3GNet而+WiFi,我们还可以利用GPS+IMU技术。通过这样形成一个很好的导航系统,加上GIS系统就构成一个复合导航。

  我在想Google在搜索引擎上赚了那么多钱,为什么还搞自主驾驶定位,他们的定位放在右侧车轮子上。我现在在天津做一个项目,经常跑北京和天津,导航就是一个问题。我们希望有基于云计算地理信息服务系统作为我的网络导航。如果GPS和GIS复合导航而且能够符合个性化,那么就会形成一个基于位置的个性化服务。我建议今天大家听了我的报告之后,什么都可以忘记,这四个字母不要忘记iLBS,基于位置服务的个性化,我认为这个很有前景。

  我国地理信息服务中心的战略布局:

  要考虑在哪些地方设立一些国家级、公共的、精细的、可信的电子地图空间数据中心。其布局可能个和行政区域划分无关。一般来说这种数据中心应该建立在气温比较低、离发电厂比较近、带宽比较好的地方。现在东北有一个龙图、曾经的红云也在搞云服务,我觉得国家、政府部门应该做一个战略规划。全国的地理空间数据中心需要一个、两个、还是四个?肯定不是一百个,应该少一点。用带宽换土地,用带宽换电力。光纤传输百公里建设成本为210万元,而电能传输比这低的多,我们可以在电力相对丰富、低温、低地价的地区,建设国家级地理信息空间数据中心,利用宽带通信网络的华东、华南传输数据。

  地理信息是整合各类自然资源、经济社会人文信息的基础。可以从与地理信息相相关的交通、娱乐、教育、旅游、休闲商业等民生服务先做起。如果我们考虑到真实空间,考虑到虚拟现实,那么基于虚拟现实的真实地理空间在未来增值无限。

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