想象一下：你打开一台电脑，建立一个新文档，把输入的信息保存到远端的“透明计算服务器”后关机。然后，打开另外一台电脑，输入个人账号登录到“透明计算”界面，轻而易举就能找到之前的信息文档，在此基础上，你还可以继续进行其他操作。

 这都是“透明计算”可以带来的便捷。而这背后，离不开中国工程院院士张尧学和团队成员们20余年的潜心研究。2015年1月9日，他们以研究成果“网络计算的模式及基础理论研究”获得国家自然科学奖一等奖。

走近“透明计算”

 “透明计算”，简单地说，就是支持服务共享的网络计算模式。其核心是从网络计算的角度出发，把存储、运算、管理进行逻辑或物理分离，在执行上进行有缓存的流式运算，把计算还原成“不知不觉、用户可控”的跨设备、跨平台的个性化服务。

 较之以往，“透明计算”在计算机体系结构上实现了理论性的突破。“我们不再从单机的角度去考虑，在‘透明计算’理论中，在网络环境下，不同的CPU可以形成统一管理，整个网络就像是连在一条高速公路上运转，所有外部存储器都集合在了一起，存储数据也集中在一个地方，而运算就在前端或者其他地方。这样，运算和存储就分开。这是以往的网络计算机所做不到的。”

 在这个理论基础上，张尧学团队设计出了全新概念的超级操作系统。有了超级操作系统，用户可以根据自己的需要，通过近乎裸机的小终端设备，就能获取不同操作系统平台的服务。这就从时空两个维度扩展了传统的冯•诺依曼结构，打破了操作系统和硬件间的捆绑关系，也打破了企业产品的垄断局面，用户可自由选择各种软硬件服务。

 打个比方，超级操作系统允许Unix、Linux以及Windows等操作系统共存在一个终端，你可以“随心所用”；以往，你可能会为厂商不断升级系统、应用软件而发愁，因为不升级的话，你不能享受最新服务，而一旦选择升级，你需要变更产品，这就意味着你不仅要花更多的钱，还要花一段时间去适应它。有了超级操作系统，这些问题就不复存在。

源头

 为什么会有“透明计算”？

 20世纪90年代，中国的互联网工程刚起步，还在清华大学任教的张尧学敏锐地预感到，互联网的发展将迅猛而不可挡，但这是好事还是坏事？比如说，用户买了一件电子产品，不管需不需要，厂商多会将操作系统与所有应用软件一起打包安装。这势必造成终端装载太多、运行慢、操作繁琐，而且成本贵。而用户的需求是什么样的呢？在用户张尧学的体验里：用户需要的、常用的其实并不多，所以大而全不重要，方便、实惠才是更重要的。那么，为什么不能给用户更为便捷、更加经济的服务？基于用户的需求，这正是张尧学研究的起点。

 IT产业是个0和1产业，它有专业技术保护。一旦别人申请专利，你只能走不同的发展路径，所以并不存在几个厂商共分一块蛋糕的局面，只能在产业链中各占一个点。但自上世纪90年代开始，我国在计算机发展路上一直走的是“替代”战略，总想做一个东西取代别人。如人家做了一个Windows操作系统，我们也做个操作系统取代它。这是一个非常艰苦的策略，因为现有的操作系统，它的用户体系、资金与市场非常成熟，我们很难有所突破。张尧学想，为什么不能构建一个兼容、共存的操作系统呢？一旦这种系统建好，不就可以把选择权交还给用户，让用户可以自由选择自己喜欢的操作系统？

 正是从用户体验出发、直接对接社会需求、变“替代”为“共存”的思路，让张尧学有了不一样的收获，开辟出一个新的计算时代。



透明计算，将给我们带来什么？

 “今后的十年，将是‘透明计算’的十年！”2012年9月，在英特尔公司的年会上，英特尔高级副总裁詹瑞妮隆重推介了张尧学的“透明计算”。

 这是中国学者提出的原创性成果在世界信息领域的一次华丽亮相。实际上，张尧学及其团队提出的“透明计算”，已经在国际上开辟了一个全新的研究领域和发展方向，为网络计算提供了全新的模式和理论基础。截止到目前，国际上已有30多所大学和科研机构进行跟踪研究，200多家主要国际技术媒体进行长篇报道和评论。

 最重要的是，透明计算，将给我们带来什么？

 张尧学说：首先，是更安全。信息系统的安全问题越来越受关注，也成为各国致力解决的难题。“透明计算”怎么保证计算机的安全呢？张尧学解释，“以往，大家做防病毒程序都是在计算机的高层上做，即在操作系统以上设防。现在，我们由高层转向底层来做，利用‘透明计算’原理，在传统操作系统和底层硬件芯片间加了一层。这就相当于在原有系统之内再加一道‘门’。只要看住了这个‘门’，不管是‘谁’来了，我们都能在第一时间得到信息，快速做出预警措施。”一个小小的改变，不仅找到了安全的阀门，而且也创新地改变了计算机领域近70年的固有思维和产品结构模式。

 “第二，更方便。”张尧学说，科技改变生活，就是要给人们带来方便与更大的自由。“基于透明计算理论的各类产品，跨平台、跨系统，可以让用户更自由、更方便；流式计算，使用户的体验更经济、更简单。”为了能够经济、方便，张尧学团队创造性地提出了“流式计算”方法——“流式计算是存储计算的扩展。它的一大优势是，在终端上，除了一点点数据、程序之外，其余的东西我们可以放在我们认为合适的地方。终端上只要有个虚的图标，我需要什么服务，它们就水、电等资源一样流过来，使用完后，它们就自动流走。这样，终端就可以变得小而轻巧。”就具体应用而言，可以这样假设：有一天，你需要去医院挂号、检查、缴费，选择床位，只要点击手机上虚拟的APP软件图标，把指定人的相关检查信息、用药信息等等传到医院即可，而不用亲自跑到医院去。又或者，你想知道自己的血压、血氧和脉搏等健康值，这时候你只需在装有基于透明计算的健康信息采集推送系统的手机上，轻轻点一下，就能快速获得你想要的数据。

引领下一个计算时代

 透明计算理论在改变人们的思维的同时，其广阔的产业前景也吸引了越来越多人的关注。如“透明计算”在中南大学湘雅医疗大数据系统建设的应用。目前，湘雅医疗大数据已经应用于跨区域、跨医院、跨系统就诊以及个体化医疗信息安全采集与科研应用等方面，管理超过100亿条用户健康数据，实现用户隐私保护和健康数据便捷访问，将来有望带来大健康产业8万亿的年产值。

 又如，“透明计算”成功应用到我国大型冶金企业的工控系统与工程设计部门，像广西有色华锡集团和中金岭南凡口铅锌矿，实现了工程设计和工业控制的安全性、高维护性和高可靠性。

 不仅如此，在国内，腾讯、阿里巴巴、华为、联想等企业也已开始关注并使用该成果。而在国外，英特尔公司从2007年起，成立“透明计算”专门研究队伍持续研究并大力推广。现如今，惠普、IBM等计算机领域跨国集团也已开始关注和研究。

 这些都是张尧学感到颇为欣慰的一件事：“现在，‘透明计算’已经在行业形成一种共识，很多年轻人、学者都在往这个方向做。单从这点来看，我们的研究是有价值的。”