软件定义的未来世界

+ 梅宏

大家“金句”

· 人工智能会让一些低端的工作岗位被机器或者计算机所取代，但是它一定和传统技术一样，创造出新的、适合于人去做的岗位，毕竟人才是这个世界的万物之灵。

· 在操作系统这个层面，我们一直没能有所突破。软件向上受制于应用、向下受制于芯片，独发展难度是比较大的。如果说不能够自主掌握这些技术，形成自主可控的系统，我们的竞争力和国家安全都是难以保障的。

· 软件会成为人类社会的基础设施，它将成为支撑我们人类社会运行的一个不可或缺的元素，以说软件无处不在，它在为我们的社会、我们每一个人赋能、赋值、赋智。

现代信息技术两个最重要的核心分别是芯片，和在芯片之上、让芯片运行起来的软件。软件一定是未来世界非常重要的一个元素。这个问题，需要从“大数据开启信息化新阶段”、“无处不在的软件”、“软件定义的未来世界”三个方面来阐述。

一、大数据开启信息化新阶段

2017年12月8日，中共中央政治局举行第二次集体学习，习近平总书记发表重要讲话时谈到：大数据是信息化发展的新阶段。

为什么这么说？

回顾整个信息化发展的历程，大体上经历了两次信息化的浪潮。

· 第一次信息化浪潮——以PC机应用为主要特征的数字化阶段。是指在上世纪70年代末80年代初，随着个人计算机的广泛应用，掀起的全球化的信息化浪潮。

· 第二次信息化浪潮——以互联网应用为主要特征的网络化阶段。随着上世纪90年代中期，美国开启信息高速公路计划，互联网开始了大规模的商用进程，催生了第二波信息化浪潮。其实互联网是60年代末发明的，但它在90年代中期才完成了大规模的商业化。这一进程大约延续了20多年。

· 第三次信息化浪潮——随着20多年互联网的快速发展以及应用，在这个阶段有大量的数据资源的积累和无处不在的信息技术应用，人类也因此进入一个新的阶段，即以数据的深度挖掘和融合应用为主要特征的智能化阶段。

数字化奠定基础，解决数据资源的问题；网络化提供平台，让数据资源能够在网上进行汇聚、流通和交换；而智能化是展现能力，是把信息技术的应用通过人能感受到的“类人的方式”，展现给所有人。这三个阶段在历史上是并行的，就像三条线，只是开启的时间不一样。

数字化本身也经历了相应的几个阶段，每个阶段有不同的特征：第一个阶段的数字化解决的是办公数字化的问题；第二阶段数字化的重点是社会数字化，现阶段开启的数字化则是万物的数字化。

网络化，在过去20年经历了互联网、移动互联网，现在正走向一个连接万物的物联网时代。

智能化，人类目前正在开启。

未来人工智能的发展会对软件学科和整个行业产生怎样的影响？

人工智能现在是很热的话题，确实人们也看到了很多非常成功的人工智能的应用。

到现在为止的智能还是数据驱动的智能，它和人类的智能相比还不是一个概念，因此可以称其为“类人智能”。它工作起来好像与人类差不多，能够解决人们过去认为智能能够解决的一些问题。

从计算机出现以后，很多计算的事都交给计算机了；同样，现在智能化时代，很多信息处理类工作，计算机做起来比人类要有力得多。所以人工智能会让一些低端的工作岗位被机器或者计算机所取代，但是它一定和传统技术一样，会创造出新的、适合于人去做的岗位，毕竟人才是这个世界的万物之灵。

什么是大数据？

由办公数字化到社会数字化，最后到万物数字化，现在随着数据资源的大规模的积累，又出现了所谓的大数据。

到底什么是大数据？这里有两个定义，一是从能力的角度，麦肯锡认为，“大数据”是指其大小超出了典型数据库软件的采集、储存、管理和分析等能力的数据集。即大数据是现有的信息处理能力、计算能力无法处理和存储的数据。

另一个，即大数据的内涵——具有海量、高速、多样性、可变性等特征的多维数据集。毫无疑问，这样多维的数据集就需要在技术上有一套新的体系来完成数据处理。

数据到底有多大？IDC有一个统计，2003年全球产生的数据量大概是500万T，2009年全球的数据总量是0.8Z；最新的2017年初的估算表明，到2020年全球数据总量将达到44Z。

1个Z有多大？如果把三分钟的歌曲录制成最高质量的mp3格式，把这些歌曲存到一个Z空间，能存140万亿首。形象地说，一个人要把这140万亿首歌听一遍需要8亿年，这是非常庞大的数字。

大数据给我们带来什么？

前几年有个美国防务承包商的雇员斯诺登，向全世界披露了美国当时正在进行的棱镜计划。

棱镜计划当时对全世界影响很大，因为美国透过棱镜计划在收集公民、对手，甚至世界各国的各类信息来进行综合地处理。它事实上危害了别国的安全，侵害了别国的利益。

在这种意义之下，我们国家怎么能够保护自己国家的安全？国家的主权空间包括陆海空天，进入信息时代，我们又有了一个新的空间——网络空间（Cyberspace）。网络空间里如果没有自主可控的、足够高水平的能力去维护这个空间，就保障不了国家的安全。

大数据是人类认识复杂系统的新思维、新手段，是提升国家综合能力和保障国家安全的新利器，是提升政府治理能力的新途径；促进经济转型的新引擎。这就是大数据的价值和意义。

什么是数字经济？

国际多个权威机构都提出，大数据对GDP整体拉动的作用大概是2%到4%。北京大学的杨芙清院士经常说，信息技术不仅是一个独立存在的行业，还广泛地渗透到别的行业和领域，成为别的行业或者领域的催化剂或者倍增器。而如今到了什么样的一个时代呢？——不拥抱信息技术，不完成数字化转型，就会被颠覆。

信息技术会成为很多传统行业的颠覆者，它也会成为新经济形态的引领者和驱动力。因此国家大力倡导数字经济，数字经济是以新一代信息技术和产业为依托，继农业经济、工业经济之后的主要经济形态。数据是数字经济的关键生产要素；网络是平台和重要的载体，而信息技术的应用是重要的推动力，数字化、网络化、智能化，是数字经济的主线和主轴。

二、无处不在的软件

软件的三个阶段

回顾软件的发展，可以分为三个阶段。

（1）1945-1975年，软硬一体化阶段。该阶段从第一台计算机诞生，一直到70年代中期，软件并没有自己完全独立的位置，以硬件的附属品方式存在。50年代末60年代初，“软件”这个词开始出现，人们开始认识到软件的重要性，软件学科应运而生。

（2）1975-1995年，产品化、产业化阶段。这个阶段的开端，以两个著名的软件公司的诞生为标志，一个是Microsoft、一个是Oracle。在这个时期，软件开始成为独立的产品，开始独立地销售，软件产业也随之兴起。

（3）1995年至今，网络化、服务化阶段。在上世纪90年代中期开始，软件进入一个新的阶段，即网络化和服务化的阶段。随着互联网开始进入我们的生活和工作，软件从单机环境向网络环境延伸，这个时候软件的形态，从单机时代的拷贝方式开始变成服务化的方式。

服务化是什么？用户把需求告诉系统，系统把处理的结果返回给用户，用户甚至不知道服务器在哪。通过这种方式让用户获取软件提供的能力，这就是一种软件服务化。

第二种服务化的方式就是App。App几乎每个人都在用，它是移动互联网兴起后产生的一种新的应用模式。App是介于原有的安装拷贝式和完全服务化之间的方式。与通过浏览器使用的方式不同，用户需要安装一个小的App在终端上，同时它和云端、和服务器紧密结合来完成任务。App的两大阵营，苹果与安卓，其应用商店上都有几百万个App，累计下载量已经是千亿、万亿次的量级。

Software eats the world（软件在吞噬世界）！

——Netscape创始人马克·安德森

人类文明运行在软件之上。

——美国工程院院士、C++语言发明人Bjarne Stroustrup

软件产业保持高速增长态势

很多人每天起床的第一件事是打开新闻，上班第一件事打开邮件，公文的批转是通过办公系统。难以估算，每个人每天用了多少不同的软件，所以说未来的人类是运行在软件基础之上的。

软件开始出现以后，软件产业始终保持高速增长的态势。如果说在七、八十年代还处于起步阶段，那么2017年全球软件收入已经是4500亿美元，这是非常庞大的数字。比尔·盖茨创立公司二十多年，到1999年他的个人财富已达到540亿美元；微软公司产值甚至超过了美国三大汽车公司产值的总和。

美国是汽车最发达的地方。但在上世纪末、本世纪初的时候，“底特律三巨头”即通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司的市值总和，大概也就1130亿美元，而如今底特律基本是一个破产的城市，在美国西部的硅谷则产生了一片新的产业天地。

根据2018年雅虎财经公布的数据，全球市值排在前五位的公司为：1、苹果，市值8790亿美元；2、谷歌，市值7015亿美元；3、微软，市值6947亿美元；4、亚马逊，市值6802亿美元；5、腾讯，市值4928亿美元。这些公司大部分都是以软件为核心业务的公司，特别是微软，比尔·盖茨占据了相当长时间的全球首富宝座，个人拥有1050亿美元；而亚马逊的创始人贝索斯是当今全球首富；乔布斯曾经说过一句话：“苹果定位为一个软件公司。”

当前，软件产业仍然是规模最为庞大的产业，也是充满朝气、具有蓬勃生长力的产业。从行业创造的产值来看，全球有19个国家，软件支出占GDP的比重已经超过了0.5%，其中美国软件支出占GDP超过1%。从从业人数来看，2014年全球信息技术产业从业人员达2900万人，其中专业开发人员约为1100万。我国的软件从业人员也在不断地增长，官方数据显示，目前约为576万人。

中国软件产业和软件技术的进展情况

中国软件业的早期就是学习，把国际上的结构化编程东西拿过来，支持结构化方法的软件开发环境；后来开发面向对象的软件，大约比国际主流水平晚一些；在构件化的平台阶段，基本上达到与国际并行的水平；2000年以后，中国开始围绕互联网做创新研发，开始在国际学术界发出声音；现在，中国的软件业在国际学术界表现还是不错的。

但是在操作系统这个层面，我们一直没能取得突破。我们曾经做中间件还不错，也能够替代国外的产品，但是总体要形成竞争的态势，竞争能力还是不足。

软件向上受制于应用、向下受制于芯片，独立发展难度是比较大的。如果不能够自主掌握这些技术，形成自主可控的系统，我们的竞争能力和国家安全都是难以保障的。不过这几年，无论从学术上还是技术上的进步都是有目共睹的。只要保持这个态势下去，我相信终究有一天，我们能用上中国人自己的操作系统。

软件成为人类社会重要的基础设施

互联网能够产生价值的核心机理就是，连接。

大家知道梅特卡夫定律，网络的价值与网络用户节点数的平方成正比。所以网络越大，网络的价值也就越大。

这个时代一个非常重要的趋势是，软件正开始成为人类社会的基础设施。

一方面，软件是信息基础设施的重要构成成分。

另一方面，软件正在“重新定义”传统物理世界。随着人、机、物融合时代的到来，传统物理世界的基础设施也面临着一次新的改变，要用软件去重新定义这些传统的基础设施，我们要把传统的物理世界的基础设施完成数字化以及可定制化。

这些东西构造起来两个方面的含义，导致了软件会成为人类社会的基础设施，它将成为支撑我们人类社会运行的一个不可或缺的元素，所以说软件无处不在，它在为我们的社会、我们每一个人赋能、赋值、赋智。

Netscape（网景，第一个浏览器公司）的创始人马克·安德森说过一句话：“Software eats the world（软件在吞噬世界）！”美国工程院院士、C++语言的发明人Bjarne Stroustrup说：“人类文明运行在软件之上。”

软件时代的信息安全

现在的国家安全中，信息安全是非常重要的一个方面，信息安全问题已经成为事关经济、社会、国防安全的第一安全。

软件实现了对信息的存储、加工、传输，因此说软件的安全对信息安全至关重要，它是整个网络空间安全的一个非常重要的要素。未来随着软件的基础设施化，很多东西都要靠软件来管理，比如说工业要联网，形成工业互联网，这是一个必然的趋势，那么工业控制就必须靠软件了。而同样它带来了很重大的安全问题。未来军事、工业、金融等等都要联网，这些重大领域的安全都必须建立在软件的安全基础之上。

现在国内很多制造业都在完成新一轮与信息化的结合，解决数字化、网络化、及进一步的智能化的问题。其中软件的作用非比寻常，它不仅是一个使能技术，如果安全问题不能得到保障，在工业制造领域所带来的损失，比人们日常生活中的应用带来的损失将大得多。

在大数据时代，确实由于数据的融合应用，由于人们和信息空间的紧密绑定，每个人的隐私都受到前所未有的严重挑战。除了个人隐私之外，还有数据安全的问题。数据的安全和隐私已经是全世界无论学术界还是产业界都在关注的重点。我以为这件事不能够单靠技术方案来解决，技术方案只能提供辅助。它应该从法律法规这个源头开始，包括全社会的自律，是一个要靠多方共同实现的事情。

回顾我们人类社会每一次进步，客观来说，都是以人的很多方便为进步，同时又以让人的很多方面被打扰为代价的。当前各有关方面的确应该深入探讨，如何从立法层面、技术层面、道德层面综合地来考虑这件事情，让我们每一个人尽可能的不要受到数据滥用的影响。

三、软件定义的未来世界

如今的社会已经离不开软件，而未来，可以说，将是软件定义的世界。

未来是一个人、机、物融合的环境，在此环境下的信息基础设施，是海量异构的各种软硬件资源——我们经常讲的云、管、端还有物，各种设备在一个网上连接，还有我们人的介入。同样在这个环境之下，新型的应用需求将层出不穷，并且形态多样，例如各种新的计算模式、共享经济、各种的应用商店、社交网络、人工智能运用、电子商务、电子政务等等。

这种情况之下要解决这种东西，按照软件长期发展的思路，就需要构建软件平台。这个平台向上，能够为各种各样的应用提供共性的服务，即把各种应用需求的共性凝练下来放到平台中，向下则把海量的异构资源管理起来。

这样的软件平台要应对应用场景的动态多变，关键是能否做到“按需定制”，而这就需要软件定义。

那么什么是软件定义？软件定义是指硬连接的一体化的基础设施，把它中间的一些部件通过软件虚拟化的方式提供可操控的接口，用软件把这些接口连起来，使得硬件能够实现灵活的互联。

软件定义的本质是通过虚拟化及应用编程接口“暴露”硬件的可操控成分，以实现硬件的按需管理。即“基础资源虚拟化”、“管理任务可编程”。计算机操作系统完全符合这个定义，向下管理硬件资源、向上支撑各种各样的应用服务。

编写出一个软件操作系统，国内是具备这个能力的。但问题是怎么让它的生态建立起来。一个操作系统要有足够的用户，要有人在此之上开发各种各样的应用软件，这才是关键。要破解这个问题，还需要一代又一代人的努力才能实现到。

软件定义的城市

随着“软件定义”理论的提出，很多概念出现了，比如说“软件定义城市”。2012年的时候，BBC就报道了伦敦在部署所谓的智能城市操作系统。

智能城市也是软件的架构，把传感器层、控制层、监控层和应用层搭建起来所形成的平台，形成整个城市的软件定义。这种人机物融合在物理世界延伸以后，就把城市里面的各种信息物理基础设施，以开放、共享、智能连接的方式，通过软件的方式来实现，从而支持城市的各种硬件基础设施，以及人的活动的精细化管理，这就是软件定义的城市。

目前，各种人工智能的应用成为发展的大热潮。但实际上现在的人工智能总体上还是算法人工智能。如果通过一种通用的平台、提供通用的框架，能不能够支持各种人工智能应用的按需定制呢？这应该值得探讨。

通过软件的角度打造一个支撑各种智能化应用的通用平台，这是软件定义的一个思路。

基于软件定义，就是操作系统本身。未来要解决各种各样的物体、平台、组织的操作系统的问题，我们为此提出了“泛在操作系统（Ubiquitous Operating System，UOS）”的概念，即未来操作系统从计算机的操作系统，会变成各个行业、各个组织，甚至城市操作系统、家庭操作系统等等，这些都是通过软件定义来实现。软件定义应当作为一种技术方法，一种思维途径、实现途径和操作系统平台展现。

软件行业的发展，中国正在进入一个新时代、一个好的时代。而且中国这个火车头开起来，谁也挡不住。和发达国家比，中国拥有后发优势，没有那么多历史包袱；和发展中国家比，中国正当其时，做好了准备。所以这是历史给我们的一个窗口期。

回看20多年来，中国软件事业的进步是长足的。现在我们很多的学术成果、技术产品，和国际主流水准已大大缩短了差距，不再是过去“仰头看西方”的情况了。但是科学研究、技术发展有它的规律，很难一蹴而就，毕竟我们是从一穷二白的基础上开始的。在新的生态模式之下，比如说硬件开放趋势已经很明显，软件开源已经成气候，在此基础上，我相信我们要构建自主可控的体系应该是可能的。只要我们有自信心，同时需要大家共同的努力。

万物皆可互联，一切均可编程

未来世界是一个人、机、物融合的世界，我们需要把各种各样的信息资源连到一起，同时信息资源又要和我们的各种社会资源、各种物件、各种设备硬件资源关联起来，还有支撑我们各种各样的应用模式，在大数据、人工智能、共享经济、平台经济等等新的概念之下形成的场景，这个场景是什么？ 从软件的视角来看，就是：万物皆可互联，一切均可编程。这一切要靠软件定义的方式来实现。所以说未来世界是一定离不开软件的。