又一個(gè)風(fēng)口來(lái)了？硬件可軟件定義，行業(yè)應(yīng)用需求前景廣闊

當(dāng)前，我國(guó)新基建如火如荼，數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、高性能計(jì)算、無(wú)線基站等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，都要求實(shí)時(shí)高效地完成多種異構(gòu)協(xié)議之間的融合互連。但在交換與互連方向上是一大技術(shù)難點(diǎn)。

國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心(NDSC)鄔江興院士團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)十余年刻苦攻關(guān)，原創(chuàng)提出的解決硬件可軟件定義的軟件定義互連技術(shù)，成為信息設(shè)備“結(jié)構(gòu)適應(yīng)應(yīng)用”“結(jié)構(gòu)決定效能、功能、安全”的核心支撐技術(shù)。

專家預(yù)計(jì)，該技術(shù)將在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈乃至與網(wǎng)絡(luò)深度融合的實(shí)體經(jīng)濟(jì)上下游中，產(chǎn)生巨大帶動(dòng)作用，其市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)千億元數(shù)量級(jí)，未來(lái)將有30年的產(chǎn)業(yè)榮景。

軟件定義互連技術(shù)運(yùn)用是大勢(shì)所趨——行業(yè)應(yīng)用需求前景廣闊

鄔江興院士6月26日向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，軟件定義互連作為交換互連的高級(jí)形態(tài)，不僅可以實(shí)現(xiàn)相同協(xié)議數(shù)據(jù)的交換，也可以實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議數(shù)據(jù)的交互。比如，可以使通信、人工智能、大數(shù)據(jù)等信息實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接、順暢交互，真正意義上實(shí)現(xiàn)了信息系統(tǒng)的譜系化、精簡(jiǎn)化、可擴(kuò)展和易維護(hù)，成為新一代信息系統(tǒng)的“核心”技術(shù)需求。

鄔江興說(shuō)，從歷史發(fā)展趨勢(shì)看，軟件定義互連技術(shù)越來(lái)越成為推動(dòng)新一輪技術(shù)革命的核心驅(qū)動(dòng)力。它在原理上具有普適性，在技術(shù)上具有泛在性，在應(yīng)用上具有自適應(yīng)性，具有天然的結(jié)構(gòu)增益、普適的應(yīng)用領(lǐng)域和非對(duì)稱的戰(zhàn)略意義。

他說(shuō)，軟件定義互連技術(shù)作為信息網(wǎng)絡(luò)體系的核心技術(shù)，被業(yè)界譽(yù)為軟件定義時(shí)代的“柔性骨骼”，是交換與互連技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的未來(lái)演進(jìn)形態(tài)，能從架構(gòu)技術(shù)上保證信息系統(tǒng)的高效能與靈活性，具有基礎(chǔ)性、通用性、顛覆性和非對(duì)稱性的特點(diǎn)。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域影響縱深長(zhǎng)、涉及面廣，將促進(jìn)軟硬件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等信息產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。

早在2017年11月25日，國(guó)內(nèi)頂尖高等院校、科研院所、企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)等單位，就自愿發(fā)起聯(lián)合成立了我國(guó)首個(gè)軟件定義互連技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，旨在通過(guò)前瞻性引領(lǐng)性技術(shù)創(chuàng)新，帶動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)整體升級(jí)，服務(wù)國(guó)家現(xiàn)代化創(chuàng)新體系和經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)。

鄔江興院士稱，該技術(shù)是我國(guó)信息系統(tǒng)技術(shù)體系研發(fā)實(shí)現(xiàn)從“跟蹤仿制”到“創(chuàng)新超越”的抓手級(jí)技術(shù)。成立集產(chǎn)學(xué)研于一體的聯(lián)盟機(jī)構(gòu)，將在世界進(jìn)入智慧時(shí)代的進(jìn)程中，推動(dòng)我國(guó)提出信息領(lǐng)域“中國(guó)方案”、貢獻(xiàn)“中國(guó)智慧”，形成未來(lái)技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

解決硬件可軟件定義的難題——思維轉(zhuǎn)換啟迪創(chuàng)新路徑

鄔江興說(shuō)，萬(wàn)物規(guī)律相連互通，看似不搭界的思維范疇，合理轉(zhuǎn)換后就是一把開(kāi)啟科學(xué)死鎖的鑰匙。

從社會(huì)工程學(xué)看，如果說(shuō)城市是生命體，那么一個(gè)城市的交通網(wǎng)絡(luò)就像人身體里的血管，它不是單獨(dú)的一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，而是由多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)彼此配合、協(xié)調(diào)，共同完成良性的運(yùn)轉(zhuǎn)。

從生物仿生學(xué)看，人類的大腦由850億個(gè)神經(jīng)元和15萬(wàn)億個(gè)連接組成，我們感知外部的不同事物，就會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的神經(jīng)元。人腦智能的本質(zhì)就是神經(jīng)元之間的可塑連接，而發(fā)達(dá)、靈活、高效、多維的可塑連接直接決定了人腦智能的水平。

從基于復(fù)雜性科學(xué)的復(fù)雜系統(tǒng)看，作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，要支持結(jié)構(gòu)的演化，核心在于必須有一個(gè)支持跨層次、多樣化和動(dòng)態(tài)可變的高級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)的信息系統(tǒng)更加看重人機(jī)交互的智能化和控制操作的自動(dòng)化，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)必然是一個(gè)復(fù)雜性系統(tǒng)，其需要的互連技術(shù)必然是連接發(fā)達(dá)、動(dòng)態(tài)觸發(fā)、隨需組網(wǎng)、安全低耗的靈活多變互連網(wǎng)絡(luò)。

基于以上啟迪，經(jīng)過(guò)艱苦攻關(guān)積淀，國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心(NDSC)鄔江興院士團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)提出解決硬件可軟件定義的軟件定義互連技術(shù)，成為信息設(shè)備“結(jié)構(gòu)適應(yīng)應(yīng)用”“結(jié)構(gòu)決定效能、功能、安全”的核心支撐技術(shù)，并于2013年在世界首臺(tái)擬態(tài)計(jì)算機(jī)中得到工程驗(yàn)證，是擬態(tài)計(jì)算機(jī)整體效能提升13.6-315倍的重要結(jié)構(gòu)支撐，擬態(tài)計(jì)算機(jī)入選2013年度“中國(guó)十大科技進(jìn)展”。

有別于我們熟知的軟件定義網(wǎng)絡(luò)、軟件定義存儲(chǔ)等技術(shù)，軟件定義互連技術(shù)將“重心下移”，更加關(guān)注網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)物理硬件，更加關(guān)注網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)方面的核心技術(shù)。

有專家稱，軟件定義互連技術(shù)可有效破解當(dāng)前剛性互連體系結(jié)構(gòu)中存在的效率低下、性能受損、實(shí)時(shí)性下降等突出問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)硬件的可軟件定義。

互連技術(shù)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新焦點(diǎn)——全球強(qiáng)國(guó)紛紛搶灘部署

信息領(lǐng)域正在開(kāi)啟綠色、智能、泛在的嶄新時(shí)代，互連技術(shù)已成為信息領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。能否在互連技術(shù)和戰(zhàn)略中謀得先機(jī)，直接決定了一個(gè)國(guó)家在未來(lái)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中能否取勝。

從世界局勢(shì)來(lái)看，世界各國(guó)都在搶先布局互連技術(shù)，美國(guó)等國(guó)家政府部門(mén)均發(fā)布了互連技術(shù)相關(guān)戰(zhàn)略或規(guī)劃，彰顯國(guó)家層面對(duì)互連技術(shù)的高度重視，國(guó)際巨頭企業(yè)也都紛紛在互連方向進(jìn)行戰(zhàn)略布局。

據(jù)公開(kāi)資料顯示，谷歌公司通過(guò)開(kāi)源安卓平臺(tái)提出了“連接世界戰(zhàn)略”;臉譜將“網(wǎng)絡(luò)連接、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)列為公司的未來(lái)戰(zhàn)略方向”;騰訊直接將公司的發(fā)展戰(zhàn)略聚焦到“做世界的連接器”;而全球最大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司華為更是提出了“共建美好的全聯(lián)接世界”戰(zhàn)略。

英特爾為了持續(xù)鞏固和奠定其全球CPU領(lǐng)域的霸主地位，2015年，斥資167億美元收購(gòu)Altera(全球第二大FPGA供應(yīng)商)，就是為了在CPU的馮諾依曼體系架構(gòu)方面引入可重構(gòu)、可編程特性，打造具有靈活、高效的馮諾依曼結(jié)構(gòu)的新型體系架構(gòu)，2016年，又以4.08億美元收購(gòu)在電路互連方面具有顛覆創(chuàng)新的深度學(xué)習(xí)初創(chuàng)公司Nervana，未雨綢繆，以期鞏固體系架構(gòu)創(chuàng)新研究方面的先發(fā)優(yōu)勢(shì);2016年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在多個(gè)方向部署自適應(yīng)和可重構(gòu)體系架構(gòu)的專題研究，并高調(diào)宣布在其“電子復(fù)興計(jì)劃”中啟動(dòng)軟件定義硬件研究方向，以持續(xù)保持美國(guó)在下一代信息系統(tǒng)創(chuàng)新體系架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)中的領(lǐng)先地位。

可以預(yù)見(jiàn)，各類互連技術(shù)將在地面、空中、水面、水下、太空、網(wǎng)絡(luò)空間以及人的認(rèn)知空間獲得越來(lái)越多的應(yīng)用，深刻改變著信息領(lǐng)域智能互連的技術(shù)比重。

軟件定義互連技術(shù)提出者、中國(guó)工程院院士鄔江興表示，“連接的靈活性直接決定了信息系統(tǒng)的智能化程度，CPU、DSP等處理部件性能指標(biāo)的提升，只能為系統(tǒng)的處理能力和智能化水平帶來(lái)線性的增益;而交換互連的敏捷性與吞吐量，可為信息系統(tǒng)的處理能力和智能化水平帶來(lái)非線性提升，因而意義更加重大。”(劉強(qiáng) 喬地)