从云计算谈技术的本质云和虚拟化

2013-06-03    来源:IDCUN    编辑:中国电子学会云计
尽管人类具有最复杂以及最完美的结构,但是作为生物体系中的一个成员,其物质构成部分所具有的生存能力是很普通的。作为地球系统的主导者,人类的能力来自技术的发明和应用。

  尽管人类具有最复杂以及最完美的结构,但是作为生物体系中的一个成员,其物质构成部分所具有的生存能力是很普通的。作为地球系统的主导者,人类的能力来自技术的发明和应用。

  在很古老的传说或者文字记载里,具有特殊能力的人几乎都拥有特殊的“装备”。即便是当今的社会,仍然有大量的人幻想自己能够拥有一种神奇的产品,帮助他们获得神奇的能力。

  古代的哲学家们试图采用逻辑的形式寻找神奇力量的来源。最古老的,似乎又很模糊的文字记载或许是中国古代伏羲的先天八卦,他采用两个简单的符号组合来描述自然界神奇力量的变化关系。西方的魔法师和东方的神仙通过“装备”拥有强大的能力,但是人们只流传能力的神奇,并没有流传能力的产生机制。

  当数学家采用符号的形式描述物理世界时,科学家开始寻找和数学符号对应的物质,然后按照数学符号规则组织这些物质,从而创造了新的物质,这些物质提高了人们的生产和生存能力。

  毫无疑问,现代科学在提升人类能力方面所做出的贡献是巨大的,但是对人类生存所带来的危机也是巨大的。其中的原因或许在于,尽管科学是在哲学之上创建的,但是作为以实用为目的的科学方法,基本上是通过实践来完成的,受自然规律的约束,人们实践的过程只能在局部范围内发生,因此无法知道所创造的产品在更大范围内所产生的影响。

  一、如何理解技术

  任何一个软件工程师都可以轻松地开发一个软件系统,只要能够给他们提供一个清晰的模型,并且告诉他们详细而且明确的开发过程。软件工程师最苦恼的是他们不清楚所要完成的项目的最终结构,只能事先按照客户需求假设一个结构模型。

  实验科学家通过自己设想的行为模式来寻找物理世界存在事实的组织结构,他们认为这些事实是按照一定的组织结构存在的。然而对于这些科学家来说,运气似乎是获得成功的关键,尽管人们事后总是赞叹获得诺贝尔奖的科学家们的知识水平,但是如果消除光环的影响,这些科学家们能够还原真实的自己,那么他们会告诉人们,其实在开始的时候,他们并不能确定能够成功地找到规律,而且大多数时候,最终的结果和早期设计的模型有很大的差距。

  这种情况的出现是符合自然规律的,一个较大尺度里的存在事物必定是完成了大量过程后产生的结果,尽管科学家比较容易观察,但是过程的多项式非线性已经让很多属性发生了改变,科学家所观察到的已经不是真实的规律;而对于一个很小尺度的事物,尽管经历的过程不多,但是观察的难度很大,同时追求平衡的自然法则会让属性变化很快。不过聪明的科学家会假设一个用来忽略属性的条件,这样在一个大致的范围内,他们就可以找到一个相对稳定的规则。

  理论科学家以及哲学家通过自己的思维,采用逻辑推演的方式来找到一些规律,这种方式可以产生大量的新技术,但是并非所有的技术是可行的,因为一个非常简单的规则采用多项式非线性处理后,将获得一个非常复杂的结果。比如按照中国古代的思路,阴阳两种基本元素按照(阴+阳)进行多项式非线性组合,对于六次幂组合后的任意一个结果(比如:阴阳阴阳阳阴),不同的科学家会设计出不同的方法来解释这个结果的来历。而一种更加接近真实的方法将给科学家带来成功的荣耀。这个有趣的事实似乎也是一种必然现象:运气居然也是科学家成功的重要因素。这或许就可以理解获得重大原创性成就的科学家似乎更愿意沿同样的方向探索,很少会放弃之前的成果而进入一个全新的领域。

  1、关于宇宙起源的假说

  一切存在的事实,必定是某种技术产生的结果。宇宙作为存在的事实,同样也是技术的产物。

  尽管佛家认为万物皆空,人们所见到的形,本质上也是空。这是观察的角度不同而提出的观点,佛祖或许是从宇宙之外来讲解宇宙内存在事物的状态,如同我们讲解计算机虚拟世界里的事物,也会告诉相同的观点,色即是空,你所看到的一切,本质上是空,是虚幻的。

  但是人作为宇宙里存在的事实,其所观察的到的一切是真实的,并不是空。这是因为人和其它的存在事实具有相同的构成元素,可以建立用于观察的参照系。

  人类目前并不了解宇宙的起源,只能对宇宙的起源提出假设。而且这个假设似乎是无法论证的,如同计算机虚拟世界的“智慧生物”无法证实其来源一样。
  但是作为存在的事实,必定遵循科学原则。任何一个没有规则约束的系统是不能正常运行的。在系统性的科学体系出现之前,东方和西方的古人就已经提出了关于宇宙的假说,这些假说在推动人类发展方面起到了积极作用。

  中国古代关于宇宙的描述。

  宇宙概念在古希腊意指与“混沌”相对的“秩序”,而在古代中国它所指称的是空间和时间的统一体。战国(前476-前221)末年的尸佼对宇宙有一个明确的定义,“四方上下曰宇,往古来今曰宙”(《尸子》)。东汉时代的张衡(78—139)提出“宇之表无极,宙之端无穷”(《灵宪》)的无限宇宙概念。元代邓牧(1247—1306)认为“天地大也,其在虚空中不过一粟而已耳”(《伯牙琴》)。

  中国古代设想的宇宙模型。

中国古代关于天地的结构相继出现过三大模型,即盖天模型、浑天模型和宣夜模型。盖天模型把天地的结构设想为一把附着有众天体的左旋大伞笼罩着一个倒扣的静止的大盘子,约在西汉末年成书的《周髀算经》给出一个典型的论述。浑天模型把天看作一个附着有众天体的球壳绕极轴左旋,关于静止在天球中央的地之形状则有地平和地圆两种观点,约成书于晋代的《浑天仪注》以“浑天如鸡子,地如卵中黄”做比喻。关于天体的运动,这两种模型一致认为恒星随天一起左旋,而对于日、月以及金、木、水、火、土五星,则有左旋和右旋之争。宣夜模型抛弃了伞笠或球壳的固体天假设,主张众天体自然漂浮在充满气体的虚空之中。明代哲学家黄道周(1582—1646)为说明岁差还提出过一种地动宇宙模型,在恒星天球内地球和日月五星绕共同的宇宙中心运转,地球的公转周期为23376年。

  中国古代关于宇宙形成及运行的假说。

尽管无法考证准确的时间和来源,但是伏羲先天八卦是最早描述宇宙形成机制的假说。它采用形式逻辑的方式,通过概念、判断、推理来描述宇宙的起因以及运行过程。它用两个符号,以多项式幂次方形式完成对宇宙的描述,并且明确地说明宇宙的变化不过是这两个符号组合数量的变化。这个思想在现代的计算机系统里得到了验证,但是二进制的缺陷导致了当前的计算机系统无法解决人类真正的应用需求。或许二的幂次方进制将会成为未来计算机最基本的规则。

    敢于“仰望天空”的中国古人对宇宙有独到的认识,春秋战国时期的老子在《道德经》里提出了“道生一,一生二,二生三,三生万物”的观点。南宋朱熹(1130—1200)提出了“元气旋涡”假说,“这一气运行,磨来磨去,磨得急了,便拶出许多渣滓;里面无处出,形成个地在中央;气之轻者便为天,为日月,为星辰,只在外常周环运转,地便在中央不动,不是在下”(《类经图翼·运气》)。

  近代科学最流行的宇宙假说是“大爆炸”理论,该理论把宇宙的源头收敛到一个“点”,这个点并不属于现在的宇宙,所以它是空间和时间的源头。实际上这个描述和计算机硬盘的初始化过程是类似的,对于计算机虚拟世界里的智慧生物来说,其“宇宙”的源头也可以收敛到一个“奇点”。假如爱因斯坦活到现在,是否可能因为云计算而提出新的科学理论?

  2、规则的意义

  规则是维持一个系统正常运行的基本保证。

  自然规律是维持自然界各大系统正常运行的基础,但是随着人类能力的增强,一些自然规则遭到了强大的挑战,比如移掉一座山,砍掉森林,修一个湖,大量猎杀动物等,这些规则的破坏导致了系统的失蘅。

  3、技术的本质

  软件工程师采用ajax、jquery技术启动不同地方的功能程序,让外行有张冠李戴的感觉,但是它的确帮助工程师解决了一些难题。而中国古代的医者不仅发现人体功能具有这样的运行特征,并且经验老到,技术娴熟,居然以符号的形式形成了理论,这就是神奇的中医。

  很多学者认为中医的那种“头疼医脚”的方法不科学,甚至有些人认为中医理论不具有科学性,这是由观察者自身的认识因素导致的,争论的人基本上是在引用前人的观点来证明自己的正确。

  其实这种空谈式的争论对于软件工程师来说,是没有意义的。

  如果把人体抽象成一个由逻辑构件组成的产品,那么软件工程师是相信“头疼医脚”这个观点的,因为当软件工程师设计一个复杂的软件系统时,会采用ajax、jquery技术减少逻辑处理的复杂度,即在“脚”的位置启动“头部”的程序,这种异步处理技术似乎不符合人们的正常思维习惯,但是这种情况在计算机虚拟世界里的确发生了。比如在云计算信息生态系统创建平台里(http://em258.com),一些地方会采用ajax、jquery技术来检查和修复另外一个系统里的数据,因为这个地方的逻辑功能在调用那些数据的时候出现了问题(病症),但是由于那些数据不是这个地方的逻辑功能产生的结果,所以不能直接修改那些数据。在ajax、jquery技术出现之前,软件工程师要解决这类问题的确有些麻烦,但是现在很容易了,只要建立关联关系就可以了。

  毫无疑问,人类生存在一个技术的世界里。因此了解技术的本质对于人们真正提高生存质量是非常重要的。前人提出的理论和方法是重要的知识财富,但这些只能作为后人认识世界的基础,而不能作为一种肯定或者否定的评判标准,这是因为前人并不是“神”,他们的理论和方法只有在后人不断地实践和发展中才能更加合理。

  正确的方法论是建立在一个参照系之上的,参照系决定了逻辑过程的形式。对于软件工程师来说,不同的系统设计模型导致不同的技术方法。

  宇宙模型可以假设为:宇宙是由两种最基本的元素按照一定的结构组合而成的物质形态;规则约束了结构的存在形式。

  这个假设回避了哲学、宗教、科学之间的争论,只是依据已经了解的知识建立一个参照系。无论其起源如何,当前的宇宙是按照一定的规则运行和存在的,这些规则是稳定的,人们可以发现并加以利用。对于人们来说,关心“当下”或许是最好的选择。

  人们研究技术的目的是希望寻找一种新的方法,帮助人们提高自身的能力,以便获得更好的生存质量。

  关于技术的定义,来自网上的资料显示。技术是泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。

  很显然,在这个定义里,技术是通过逻辑过程来体现的,也就是说,技术的效果是通过不同阶段的构件(采用软件的术语)来显示的,构件出现的顺序不同,其产生的结果也会不同。这个特征导致了技术工人之间能力的差异,但是对于机器来说,是不会存在能力差异的。

  由此可见,每个人的行为模式都包含技术的特征,能力强的人是因为他们选择了更加有效的逻辑处理顺序,并非他们可以对构件本身产生影响。

  所以技术的本质是不同尺度物质的组织形式的改变,而不是物质本身的特殊属性。

  最小尺度的物质应该是两种,中国古人称它们为阴、阳,现代物理学家称它们为开弦、闭弦。所谓技术创新,实际上是寻找新的逻辑过程,让构件产生更好的技术效果。比如车的性能改变,其技术形式就是组件的连接形式的改变。

  二、云计算是什么

  早期人们提出云计算,或许只是表达一种美好的愿望:希望象云一样聚集分布在各地的计算资源,通过云的整体搬运特性,把资源重新分布到各地有需要的地方。如果把这个描述从哲学层面进行抽象,其本质特征符合《道德经》里描述的天之道,“损有余而补不足”,科学家们希望把多余的计算资源收集起来,分配到计算资源缺少的地方。

  在自然界,云把来自大海、湖泊、江河以及很多地方的水聚集起来,重新分配到不同的地方。尽管这个过程很复杂,但是并没有创造新的物质形态。一个完善的云计算体系的特性和自然界云的特性类似,只是把现有的功能重新组织,本身并没有创造新的功能形态。

  文化的影响可能会导致人们在定义云计算的方式上存在差异,受还原论影响的企业和专家喜欢从具体的组成部件上来定义云计算,强调具体的局部功能和特性,比如服务器的虚拟化,存储能力的集中,以及一些端设备等;受整体论思想影响的企业和专家会从组成部件的组织连接形式来定义云计算,强调组织形式带来的整体技术效果,而把局部部件性能的改善理解为更小尺度里的部件的组织形式的改变所带来的技术效果。

  如果用多项式形式来描述这两类定义,基于还原论的是一个很复杂的单一表达式,而基于整体论的是多个简单表达式构成的复合表达式。

  云计算目前并没有明确、统一的定义,人们根据自己的需要和观察角度提出不同的定义,这些定义本身并不存在对与错的界限,只存在使用范围和尺度的界限。

  中国电子学会云计算专家委员会委员赵文银认为,云计算是以应用为目的,通过互联网将大量必要的硬件和软件按照一定的组织形式连接起来,并随应用需求的变化动态调整组织形式所创建的一个内耗最小、功效最大的虚拟资源服务集合。

  三、云计算时代的技术路线

  在云计算时代,有突破性成就的理论科学家必定是优秀的哲学家,这种现象似乎回归到了早期数学体系出现的年代,数学家几乎都是哲学家。

  1、“互联网技术属于年轻人”是人们对IT技术的误解

  目前流行一种说法,互联网技术属于年轻人,这种观点源自对技术本质的不了解。产生这种说法的原因或许有一下几个方面。

  早期通过互联网赚到很多钱的技术大佬们如今年龄大了,学习并应用新技术的能力和精力有所下降,所以总结出了这样的观点。或许这个观点是他们当时自我解嘲的调侃,感叹IT新技术新方法出现的速度太快,但是由于他们的财富以及名气,这句话被当成了IT行业的经典名言。

  目前的IT技术处于早期阶段,无论是理论或者方法都比较落后,人们因此对软件技术人员的地位评价过高。如同早期的司机被认为是技术工,地位比较高,但是现在开车技术变成了一个人的基本技能。事实上软件开发人员只是编码工,和建筑工地上的泥瓦工没有区别。都属于工匠类,一个在计算机虚拟世界,一个在物理世界。

  提出并设计新方法的和应用别人的方法来搭建软件系统的工程师是有区别的,采用别人的方法来搭建系统的人实际上属于技术工人,而不是研究技术的科学家。而研究技术的科学家是需要多年的工作经验积累的。事实上IT行业的创新技术和理论基本上是由一些有多年经验的人创建的。

  未来软件工厂流水生产线的出现,会让软件生产线上的软件工程师和电视生产线上的工人之间没有区别。

  云计算革命需要在理论和方法上取得重大突破,并非寻找一种满足人性弱点而可以赚很多钱的行为模式。在当前道德底线不断下滑的环境里,思想上没有约束的年轻人的想象力会更加丰富,借助计算机工具,他们的确可以找到更好的赚钱方法,成为有钱人。

  2、云计算时代的技术发展路线

  云计算时代的技术并非单纯的IT技术,还包括其它领域的技术,工业技术、管理技术等。云计算是一个社会学概念,它提出的方法论既使用于虚拟世界,又使用于物理世界。

  现代科学的快速发展,极大地提高了人们发明新产品的能力。但是,由于这些产品是为了解决局部需求而设计的,因此不可避免地带来了负面影响。这些负面影响通过长期地积累,已经呈现出人类整体生存危机的迹象。比如越来越不可捉摸、越来越严重的自然灾难,越来越不可理解、越来越诡异的全球社会危机。
  所以对于人类来说,目前最重要的不是开发解决局部需求的高新技术产品,而是如何把现有的产品组织起来,了解这些产品在应用的过程中,在不同尺度的“空间”内所呈现的整体效应,并通过对组成构件的调整修改,获得更加合理的整体效果。

  事实上从人类所积累的知识里,人们已经知道,最好的生存环境和谐、平衡的,局部的突变会带来系统的波动,让人们提心吊胆地生活。对未来的未知是人们产生恐惧的根源,而恐惧让人们的自私属性成为主导,在“生存第一”的自然原则控制下,整体中的个体行为将变得无序而且混乱,如同蚂蚁群体,尽管群体效应是有序规范的,但是蚂蚁个体的行为是无序混乱的。

  心理学家用人格来描述这种个体行为,认为适合的刺激激发了人格的倾向性,人的真实本性就在行动中显示出来。奥尔波特认为人格是个体内部决定其独特的顺应环境的那些心理生理系统中的动力组织。而“动力组织”指人格是不断变化的组织结构。而组织结构是云计算技术研究的核心。

  如何理解和制定云计算时代的技术路线,对于企业或者研究机构来说,其意义是很重大的,正确的技术路线有助于人们获得成功。

  目前处于云计算早期阶段,提供局部应用服务的技术和产品如同雨后春笋,层出不穷,因此当前的技术路线是如何设计一种方法,把这些已经存在的产品有效地组织连接起来,形成一个在不同“空间”尺度里应用的新产品。

  根据结点上的产品对整体所产生的影响,对该产品进行调整修改。该产品同样是由一些更小尺度的产品组织连接的,因此对该产品的调整实际上是对其组织结构结点上的产品的调整。

  传统产品上的创新难度将越来越大,门槛越来越低,但是成功的机会越来越渺茫。比如早期的网站属于技术活,只有少数人有这个手艺,因此成就了中国目前的这些互联网大佬。现在做网站成了普通技能,所以成功的难度也就更大了。
如果软件企业想在云计算竞争中获得优势,明知的行为就是,尽量使用开源软件代码,快速搭建出云计算应用产品,不要在传统的功能上花太多的时间,因为提供开源的技术人员会提供更新的功能的。把决大部分精力放在如何有效地提高系统的整体功效,创造整体优势。

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