论空间信息网格

徐小曼　秦　桐

摘要：随着人们对信息的需求越来越大，科研工作者于上世纪90年代提出了网格并认为它会成为第三次互联网浪潮，在网格的基础上空间信息网格产生了，一些科研工作室提出了空间信息网格体系，以Globus体系结构最为典型，尽管空间信息网格技术目前仍旧不走很成熟，但是它已经备受瞩目，它将会迅速发展并给人们的生活带来巨大的变化。

关键词：网格；空间信息网格；信息孤岛

1空间信息网格的问世

网格是科学家们针对当今社会发展中存在的问题于20世纪90年代初提出的新概念。它将分布在不同地理位置的计算资源包括CPU、存储器、数据库等。通过高速的互联网组成充分共享的资源集成，从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。

空间信息网格(SIG)指的是在网格技术支持下，在信息网格上运行的天、空、地一体化地球空间数据获取，信息处理，知识发现和智能服务的新一代整体集成的实时／准实时空间信息系统。它实现各种资源的全面共享，消除资源孤岛，实现多元信息的一体化服务。

2空间信息网格的应用

目前，美国政府用于网格技术的基础研究经费已高达5亿美元。美国军方正规划实施一巨型网格计划，名为“全球信息网格”(global information grid)，预计在2020年完成。美国SUN公司也已经发布了“网格引擎”企业版的测试版。英国政府也已投资超过一亿英镑，用来研究“英国国家网格”(UK National GRID)。同世界其他各国政府一样，为大幅度提高我国的综合国力和国际竞争能力，我国政府也在863专项中提出了具体的目标，即：建设“中国国家网格”(China National Grid)，从而提供高性能计算、资源共享、协同工作的能力。

而目前最具有代表性的就是中国的教育网格，这项“迄今世界上最大的教育网格”是由12所大学联合推出的，可实现全国100所重点大学资源共享。工程建成后将大大简化和方便全国教育系统的资源配置，其应用将涵盖生命科学、图像处理、远程教育等众多领域，空间信息网格的应用当然也远不止于此，在农业，矿产，科学研究，资源，环境，军事，娱乐等方面它都将显现出巨大的应用前景。

3空间信息网格的架构和相关技术

研究者将网格的研究工作分为3个层次：计算网格、信息网格和知识网格。计算网格是网格的系统层，它为应用层(信息网格、知识网格等)提供系统基础设施。信息网格研制一体化的智能信息处理平台，消除信息孤岛，使用户能方便地发布、处理和获取信息，知识网格研制一体化的智能知识处理平台，消除知识孤岛，使用户能方便地发布、处理和获取知识。

对于空间信息网格体系。已有一些相关的研究成果，以美国阿贡国家实验室提出的Globus体系结构最为典型，它包括构造层，连接层，资源层，汇集层，应用层，构造层，它的功能是向上提供网格中可供共享的资源，连接层，它是网格中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。资源层，这一层的作用是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。汇集层，这层的作用是将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用，应用层，这层是网格上用户的应用程序。应用程序通过各层的API调用相应的服务，再通过服务调用网格上的资源来完成任务。

由于空间信息具有关系复杂、非结构化、数据量大、多比例尺、随时间变化等特点，我们还需要许多其他相关技术的帮助。可见，要实现空间信息网格的巨大潜力，还有很多的问题和困难等待着解决和克服。

4空间信息网格的未来

最初，科研者是受电力网格的启发而提出网格的，计算机网纵横交错很像电力网，每一台计算机就像电网上的电站。此外，人们希望像用高压线把电力网连接起来的方式一样把分布在世界各地的计算机连接起来，让人们像使用电一样享受网格服务，如何做到让用户像使用电一样“插上插头”即可以得到空间信息网格的服务，不需要去关心这个基础设施上资源的具体细节和运行情况是未来科学研究者急需解决的问题。随着空间信息网格的迅猛发展，整个社会的经济实力和人们的生活质量会因此大大提高。