1、由云计算现状谈未来计算数学领域发展趋势摘要：伴随计算机技术的进步和网络应用的不断拓展,能够反映国际科学计算最新研究成果的高性能计算在高校应运而生，同时也培养和造就大批适应时代需求的科学与工程计算的高素质人才。 “云计算”这种通过网络按需获取计算资源的崭新技术给信息技术领域带来了重大变革。计算数学及其相关专业的研究将是未来信息技术的核心发展对象，数学和计算机的完美结合将是未来网络研发的趋势。 关键词：云计算；计算数学；互联网；高性能计算；信息管理 Abstract: along with the progress of computer technology and network applic
2、ations continue to expand, to reflect the international latest research results of high performance computing science came into being in the college, as well as train and bring up large quantities of high quality to meet the needs of era of science and engineering calculation. “Cloud computing“ this
3、 on-demand access to computing resources through the network of the new technology to the field of information technology has brought big changes. Computational mathematics and its relevant professional research object will be the core of the future information technology development, the perfect co
4、mbination of mathematics and computer will be the trend of future network development. Keywords: cloud computing; Computational mathematics; Internet; High performance computing; Information management. 中图分类号：TB115 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 前言： 云计算是目前信息技术领域革新的代名词.随着现代科学技术的迅速发展，目前许多领域都需要解决大量的数据问题，
5、例如航空航天，控制领域，金融领域，高能物理实验，计算机图形，网络构建，高性能计算等领域的研究，都需要精确的计算来完成。所以，计算数学凭着着它独特的计算方法和精密的计算结果快速发展起来。国内许多高校建立起了自己的计算数学研究所，主要任务和发展定位是面向科学与工程中的重大应用问题,着眼于基础性和关键性的计算方法的理论创新和技术创新。伴随计算机技术的进步和网络应用的不断拓展,能够反映国际科学计算最新研究成果的高性能计算在高校应运而生，同时也培养和造就大批适应时代需求的科学与工程计算的高素质人才。 高性能计算虽然是计算数学中新增的学科，但是短短几年时间便在现代信息通信研究中起到了举足轻重的作用，而“云
6、计算”这种通过网络按需获取计算资源的崭新技术更是给信息技术领域带来了重大变革。可见，计算数学及其相关专业的研究将是未来信息技术的核心发展对象，数学和计算机的完美结合将是未来网络研发的趋势。 云计算发展现状 2006 年谷歌公司推出了“Google101 计划” ，首次正式提出了“云计算”的概念，短短数年间， “云计算”这种通过网络按需获取计算资源的崭新技术正在给信息技术领域带来巨大的变革。1目前，各国纷纷制定了发展云计算的国家计划，国内外知名 IT 企业竞相推出了有关云计算的产品和系统，学术界对云计算技术也正积极开展深入研究。 有关云计算的概念，众说纷纭，我们可以这样来认识：云计算是基于网络的
7、、面向服务的计算新模式，它将各类计算资源虚拟化、服务化，构成虚拟化计算资源的服务云池，集中高效管理和运营，使用户在云端通过网络和云计算平台就能随时按需获取计算资源，完成高效低成本计算活动。 云计算服务具有以下五方面的特点： 按需、动态、敏捷的计算服务。用户可以随时随地根据应用的需求，动态、敏捷地获取云计算服务资源。 虚拟化的超大规模。计算资源服务运行在虚拟平台上，用户所请求的资源来自于规模巨大的虚拟化云池。 高可靠性。云计算平台采用了各种容错技术，因此，使用云计算服务比使用现有其他计算手段的可靠性更高。 绿色化。云计算技术支持计算资源的全面共享，提高了计算资源的利用率，实现了资源的增效。 高通
8、用性。云计算资源池可灵活支持各类不同应用。 云计算的市场需求与产业规模正进入飞速发展的阶段。据美林证券分析，2011 年全球云计算销售收入达到 1600 亿美元。据计世咨询研究报告，2010 年，中国云计算市场规模达到 559 亿元人民币，同比增长 29.3%；预计 2015 年中国云计算市场年复合增长率可达到 50%以上。因此，亚马逊，谷歌，IBM，微软，苹果等跨国 IT 企业以及曙光，华为，中国移动，中国电信，腾讯，百度等国内知名公司都纷纷介入云计算产品、系统的开发和服务。 云计算应用正在广度和深度上积极发展。云计算技术已在众多领域成功获得应用，如科学研究领域的数据中心科学云（Cumulu
9、s） 、CARMEN（e-Science） ，社会民生领域的 Granules 云医疗系统、BetterLife2.0 城市社会服务系统，以及工程应用领域的云仿真、云制造等。广泛的应用有力地促进了云计算的技术落地与创新突破，同时云计算的发展也在不断催生新的应用需求。 云计算受到政府和企业高度重视 云计算概念一经提出，便受到业界和各国政府的普遍关注。不仅是因为它能避免数据丢失、病毒入侵等麻烦，更是由于它节约环保，减少碳排放。研究表明，到 2020 年，使用云计算的美国企业每年将减少能源支出 123 亿美元，同时减少 2 亿桶原油当量的碳排放。该报告指出采用云计算的企业能够降低能耗、碳排放及其在
10、IT 资源上的资金支出，同时提升运行效率。云计算可以帮助用户避免在基础设施方面的昂贵支出；为企业提供更大的灵活性；避免企业在性能超出部分的持续维护；提升业务处理流程的效率和机构灵活性。 近年来，云计算的关注度稳步提升，发达国家纷纷出台云计算发展战略。作为云计算的发源地，美国政府发布了联邦云计算战略 。该战略指出云计算有潜力在解决美国联邦政府信息技术环境设施利用率低、资源要求分散、系统建设重复、运行环境管理困难、采购周期长等问题和提升政府中扮演重要角色。 欧盟将云计算作为重点研发领域之一，重点关注云计算基础设施建设、云安全等问题。2011 年 3 月，欧洲发布了题为在欧洲生产基础设施中集成云计算
11、与虚拟化的报告，旨在对涉及大规模信息化基础设施的新技术进行评估，理解他们与网络基础设施的关系，将云计算与虚拟化集成到欧洲的生产基础设施。2 2011 年 6 月，亚洲云计算协会启动了一项名为“云计算就绪指数”的研究，以跟踪亚洲地区云计算基础设施与服务的发展程度。 “云计算就绪指数”通过对亚太地区 14 个国家和地区相关领域的分析研究，提出了元计算部署相关的 10 项关键特性，分别为：管理条件；国际连接性；数据保护政策；宽带质量；政府给予的优先权；电网质量；互联网过滤；企业效率指数；全球风险；ICT 发展。亚洲云计算协会表示：云计算能够为亚洲的贸易和经济融合带来活力，为了能够让这种潜力变成现实，
12、亚洲还需要在政策和管理框架方面进行协调，以有效开展数字信息和服务方面贸易。 未来计算数学领域发展趋势 随着网络技术的迅猛发展以及信息化对计算结果的要求越来越精确，未来计算数学领域将在通信技术及网络构建方向扮演重要的角色，各大高校也应该逐步让计算数学专业为社会培养个多的致力于研究高性能计算、云计算等倾向于网络开发方向的优秀人才，使研究型人才学有所用。与此同时，加强各学科之间的交叉融合， “从零开始”研究未来互联网技术，必须要跳出现有互联网技术体系的框架，既需要通过跨学科研究，使计算数学与计算机科学，网络设计、经济理论、社会计算等领域学科人才互通交流来考虑信息的时空分布、拓展信息理论形成新的通信网
13、络框架，还需要采用全新的协议彻底解决安全性、可扩展性问题。因此在计算数学云计算方向学科建设上，需要突破以往学科之间各自为战的弊端，开拓一个跨学科、跨国界的科研平台培养一批兼具独立思考能力与融合创新能力、视野开阔、善于和作的科研骨干。同时通过“千人计划” 、“万人计划”等人才引进方式，吸引相关研究领域的优秀人才，或通过顾问的形式聘请国外未来互联网研究的领军人物，以借鉴和吸纳国外前沿研究成果，提升科研水平。3 除此之外，近年来多所国内大学高校在数学方向开设了高性能计算这门学科，基于云的高性能计算技术（C-HPC）受到关注，2011 年 9 月，中德双边“基于云的高性能计算技术”高级研讨会在上海举行
14、，本次研讨汇集了来自中德高等院校的研究机构的众多知名研究者，包括德国三大高性能计算中心主任，双方就基于云计算的高性能计算技术基础理论、核心技术及其相关应用等方面进行交流。另外，上海交通大学提出了一种融合高性能计算。网络计算和云计算的新型计算框架高性能弹性计算（HPEC） ，可以跨域管理和调度云计算资源，支持 GPU 和众核异构计算环境，用户自主灵活地申请和管理计算、存储和网络资源，这些资源可以是虚拟化的或者是直接的物理资源，支持 HPCPaaS（High Performance Computing PaaS)多接点集群及上层软件的快速部署，同时支持计算密集（MPI）和数据密集（Map/Redu
15、ce）应用等。 2010 年年底建成的“北京工业大学云计算实验平台”是采用云计算基础架构搭建的高性能计算平台，总计算能力达到 23TFlops，总存储能力达到 40TB，其计算节点包括 252 台 IBM BladeCenterHS21 刀片服务器和三台 IBM System x3950 M2 大内存机架服务器，其存储节点由 4 台 IBM DS4700-70A 磁盘列阵组成。该平台对高性能计算中心，最终实现硬件资源和软件资源的统一管理、统一分配、统一部署、统一监控和统一备份，打破单个运算对资源的独占，从而帮助实现高性能计算目标。4 结语 云计算这一概念的提出标志着未来几年计算数学会在互联网构建方面做出突出贡献。作为培养高科技学术人才的理工科院校，应该跟紧时代步伐，多开设有关高性能计算、云计算相关课程，给学生们将理论用于实践的机会，使计算数学的知识得以发挥其更大的作用。 参考文献： 12012 高技术发展报告 科学出版社 中国科学院编写 22012 国际科学技术发展报告 科学技术文献出版社 中华人民共和国科学技术部编写 3国际科学技术前沿报告 2012 科学出版社 主编 张晓林 张志强 4世界前沿技术发展报告 2011 科学出版社 科学技术部办公厅 国务院发展研究中心国际技术经济研究所编写
