| 美国德克萨斯A&M大学教授赵伟 |
| 作者：佚名 文章来源：中国计算机报 点击数： 更新时间：2006-10-26 |
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首先感谢主办方邀请我们来，在此代表美国国家科学基金会向中国计算机事业创建50年表示祝贺！
先和各位交流一下我自己对于现代计算机科学的观察，然后讨论一下我们存在什么问题和机遇，最后介绍一下美国国家科学基金会对此的策略。今天一天都唱赞歌，计算机、信息技术对人类贡献绝对辉煌，各行各业老老少少用的很多，但是要强调一点，不但有很好的应用价值，不但增加人类的生产力，更重要计算机科学本身进一步锤炼人的逻辑思维能力，这一点还许多看得十分透，而且在将来几十年，几百年会更清楚，计算机科学作为一个独立科学凭什么存在，不是因为只是提供一种服务，更重要的是，计算机科学是人类科学中重要的部署。
和各位谈一点的是，现在我们问题很多，比如在国外计算机科学的学生数字在减少，在国内也听到一些好学校，一流的学校，老师说过去可以把高考状元吸引到计算机系来，现在好学生不太爱学计算机了，为什么？工作的市场仍然很紧，过去一个学生找很多工作，现在学生没找工作，都是工作找人。用户对我们产品并不喜欢，美国是一个消费者国家，中国也向这方面走，小时候在中国到商店买东西，说我想买袜子，就扔过来，现在和和气气，巴不得你买东西。现在到美国沃尔玛买东西，鞋穿一天不合适，拿回去退，营业员不能问你为什么？在美国、在中国、在全世界有一样产品买回去不能退，而且小字说明书上写，这东西拿回你们家，把你们家烧着了活该，造成任何损失一概不负责，那是什么产品？软件。在美国包括微软Office，上面封死死的，上面小字写得很清楚，拿回去插到你机器里面，如果机器烧起来不管，如果把操作系统全毁了它一点责任都没有，所以用户对我们并不满意。钱越来越少，为什么政府不愿意投太多的钱。最后一点，尽管信息技术被广泛应用，按照我个人看，就像今天早上有好几位院士都回顾了计算机进展从50年以来，一步一步进展很踏实，比如计算机基本体系结构，单机结构在50年代基本成熟，后来逐步有一些演化。后来中国出现了搞高级语言，后来又操作系统在60年代底70年代初成熟，后来出现数据库技术，网络技术，这是70年代底80年代初成熟，后来网络的使用和Web应用在80年代末和90年代初成熟。这些主要的进展中1990年以后进展很少，最近十几年几乎没有进展，应用很多，厂商联想、IBM、比尔.盖茨越来越富成为全世界首富，但是就科学的突破来讲其实很少，到底什么地方出了问题？
计算机科学首先是一个学问，这是美国学校里面用的几本经典教科书，把这几本书读一下，一个编译器，计算机网络，操作系统，数据库等。这几个东西的基础性都不强都是产品，计算机科学第一是面向产品的，大家习以为常，计算机科学教学生操作系统有什么错，不学操作系统怎么办？如果不教数据库怎么办？不教网络怎么办？但是如果到电子工程系去，他那开不开电视机设计这门课，开电子线路设计，到机械工程有没有汽车组装学？没有，有机械工程设计，机械零件设计这种非常基础的课，我们给学生的是产品。在座各位老师知道，我们是反反复复重复发明，比如在操作系统有并行性问题，网络里面也有，再重复发明一边，在数据库里再重复发明一遍，尽管大大小小很多，就是把名词重新发明一遍，就并行问题是一个很经典的问题，就是同步、异步问题怎么协调，我们反反复复在发明，因为这是产品，我们没有教基础。在机械工程系齿轮教一次就可以了，学生大小齿轮都可以设计了。就今天这么几本书而言，我们主要的技术发明者都是针对单机系统发明的，程序语言、设计考虑单机系统，数据库考虑单机系统，单机系统没有给学生教，在大型的分布动态系统里面怎么设计和构造，我们没有给学生讲一个所谓设计方法学，今天在这里开会，你在这坐的时候会不会垮？当初设计的时候就不会垮，但是用计算机就不一定，在网上看到前不久中国民航计算机系统垮了，中国民航停航一个小时，这有多少的损失。
计算机科学究竟是什么？在座有博导，有博士生、有院士，谁能回答一下计算机学会是什么学，是不是计算机的学？物理跟化学是不一样的，有信息科学，计算机科学，学究竟是什么？计算机科学不是计算机的科学，如果计算机的科学，应该就有汽车的科学和飞机的科学，那都是工程性的东西，不能称为学。但是美国斯坦福大学在60年代给计算机科学下了定义，计算机科学是算法的科学，最后运行在硬件实现，靠操作系统实现等，说来说去在处理算法。问题是过去多年来基础工作只是局限于单独算法，一说算法有排序算法，组合算法，检索算法，搜索算法。这是一个全世界的万维网，既然计算机科学是算法的科学，把全世界万维网连起来，现在说2亿人同时在用这个，整个大系统是不是和一个算法来描述？
无整个万维网最后等价于一个计算机，一个程序在运行。什么叫算法，一个算法是一串有限长的指令，而且有确定的输入输出行为，现在说全世界的万维网是一个算法有点邪乎，但实际上是，首先两个程序合在一起，可以和一个程序等价，那N个程序也等价，所以全世界万维网就是一个算法，所以计算机科学集中于研究算法，而且我们过去津津乐道说全世界这么大的互联网都连起来以后还是一个算法，我们算法理论够了，但实际上算法理论，包括编程基础，操作系统对设计和发展全世界万维网没有什么用处，刚才刘所长说给用户整合很多东西，但是那些在计算机课本里面都没有，我们希望中国能创造很多东西出来，但是我们绝对不希望学生在学校里面没学到东西，在工作岗位要创造那些东西给用户。
所以计算机科学是算法的科学，但应该分两部分，首先是单独算法的科学，每个算法值得你研究半天，我们还应该研究算法之间的交互作用，这个问题长期以来一直被忽视，因此有一个很好的机遇摆在面前，我们应该着重研究算法之间怎么交互作用。
从教育角度来讲，教育的模型有很多问题，比如看一下其他行业，医学院有专门的医学院，有工程系有数学系，计算机系现在算什么？我们认为计算机教育的模型其实和当前领域的状态并不符合，并不满足长期的要求，因此急需要改革。
从美国自然科学基金会角度来讲采取什么对策，我们希望研讨算法的交互作用，那这肯定是一个网络行为，美国形式自然科学基金会推出来的，今天早上院士讲的，推出一个新的计划GENI，用于网络创新的全球环境。今天有今天的互联网，明天互联网应该是什么样的？实际上有三种可能性，第一种可能性把互联网不停小打小闹逐步改变，让它逐步的净化，比如今天互联网V4，V6、V7、V8等搞上去。第二种是革命性的变化，重新考虑互联网怎么做。第三种可能性，也许将来有很多不同的互联网，凭什么用一种互联网。现在讨论一下，从研究的投资者来看，到底是哪种可能性，投资方向才能镇压，对研究人员才能有所指导。
今天的互联网有什么问题？今天很难在网络赚钱，因为设计的时候没有考虑商业运用，没有想到网是收钱的，这显然极大的约束了网络的发展。第二点今天的互联网开发只是提供所谓的尽力而为的服务，但是现在人们对网络的要求越来越高，比如不仅要求高带宽还有很多要求，比如美国卫生部提出来，你们搞互联网真喜欢，我们已经逐步逐步把我们设备都变成互联网，本来仪器都要连起来很麻烦，他举一个例子，开胸手术的时候用心肺机把心脏体下来，用心代替心跳，然后医生修好再接回去，这样有30%概率病人3年内死亡。新技术怎么做，心脏跳的医生就要在心脏上做手术，这人做不了，是机器人做，医生通过网在荧光屏上操作这机器人，心脏在跳也操作不了，是通过摄像以后医生看到的图像是不动的，然后通过控制理论控制这个机器人，这里面要求网络的延时小于1ms，今天没有一个路由器可以达到。
还有为什么安全是问题，因为今天互联网设计的就是给非敌对的浏览设计的，设计者没想到有人在网上有病毒。最后互联网设计是用于桌面到桌面机器的，将来大量的网络传输不会是桌面到桌面，而是桌面到服务器，而且可能有很多其他的东西，这些在互联网设计的时候都没有。从这些限制的角度来讲，互联网有很多的问题，同时在设计互联网的时候有很多技术当时不知道，传感器、无线网各种技术，当时设计的时候没有，设计互联网的时候，很多问题没考虑到，很多技术没想到，今天还在用这样一个东西。因此在这个意义来讲，我们不认为今天的互联网可以逐步演化到将来的互联网来满足我们需要，我们认为第二种和第三种的可能性比较大，将来的网络可能和今天相比起革命性的变化，而且将来会有很多网络，不会是一个网络。
这是美国一个邮局，邮局系统其实也是一个网，目前是送信的，邮局系统几百年来一直在改进，服务越来越少，时间越来越短，六几年的时候邮局再改变也满足不了用户的需求，就发明了快邮，现在有两套送信的系统，一套是邮局，一套是快邮，两套系统并行，将来为什么只有一种互联网，为什么把现在不停改。信号灯系统某种意义也是一个网络管理系统，为了控制交通流量，交通信号系统也是一个很大的学问，比如信号灯有传感器，车到那会知道有车，可以让信号灯同步起来，但无论怎么折腾信号灯就没办法开100公里1小时，因为结构上就有这个问题，后来想到可以搞高速公路系统，这是革命性的变化，一个灯不用，它的速度可以打大提高，当然开销也很大，这和快邮和邮局系统不一样，这两个并行，这两个系统不一样的是结合到一起，在城里面用信号灯，城之间或者环城用高速公路，这两个系统结合得很好。在人类历史上，当我们最基础的设施在不断改造有时候是进化型，有时候是革命型，凭什么要吊死在一个互联网，为什么不能创造一个互联网。汪院士问我们，你们这究竟想走多远？我们想尽可能走远。数字网和电话网的最大区别，数字网送包文，现在我们开始讨论，也许包交换技术对将来互联网不适用，也许应该是其他的东西。
因此按照我的观点第二种、第三种技术存在，整个网络技术需要有革命性的变化导致我们发展计算机技术。所谓GENI是什么东西，是不是搞出新的网络，因为我们不知道将来网络是怎样的，计算机科学我们一上来是小打小闹，经过50年以后，现在要打点正规站GENI希望在计算机发展的里程碑上打一场正规战，搞物理为什么要搞加速器，因为需要大型的加速设施，搞天文的为什么需要天文望远镜，因为可以用这些大型设施从中发展科学。GENI本身不是一个什么新的互联网，GENI是一个实验设施，是一个全球性的实验设施，我们希望在这个设施上，研究人员可以发展各种各样的网络技术，可以来实验各种各样的网络技术，从而导致新的网络新的互联网的发展。
比如这是GENI本身，由光纤，计算机和路由器连起来，为了连起来，我们对路由进行虚拟化，上面可以同时进行多路实验，在应用层虚拟不奇怪，但是在网络层和物理层虚拟挑战比较大，我们允许边缘有各种设施，有大型计算机，无线网甚至传感器接起来，我们希望通过GENI的设施给一些科学家提供机会，能够发展不仅是网络技术，而且信息安全技术，新的理论技术，以及对一般的科学工程都可以有所帮助。
这张照片是美国自然科学基金会2005年8月22号照的相，8月22是搞计算机网络值得骄傲的人，因为计算机领域最高奖是图灵奖，2005年图灵奖奖给TCP/IP发明人，8.22号是他们做图灵奖报告的时候，这照相是3：30，在他们做报告之前向他们整训说希望把TCP/IP扔一边重来，我们得到他们很好的支持。
计算机教育、特别本科教育我们认为文化很大，要再创造一个计算机教育的模型，所有课程面向产品不面向基础，而基础是什么？我们不知道，现在我们推出一个计划希望达到这个目的。
我个人认为计算机科学还处在早期阶段，计算机科学基础是什么都没弄清楚，计算机科学定义都没弄清楚，中国、美国科学家，全球科学家应该团结起来，有一个共同的策略来不断的发明计算机科学造福人类。我认为计算机科学如果和物理相比，计算机科学牛顿还没有生，在座各位的年轻人都有可能成为计算机科学的牛顿，在这个意义来讲，世界是平的机会很多，我很庆幸这次有机会在这里和国内的计算机同行交流，谢谢大家！
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| 责任编辑：罗智祥 |
上一篇文章： 华北所副所长兼太极计算机集团总裁刘淮松
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