一、 什么是网格

网格是科学家针对当今的一些科学难题于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。
    中国科学院计算所所长李国杰院士解释说，网格实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。

二、 网格带来极大的便利

网格技术是现代高科技发展的必然产物，目前，由欧美的四大计算机中心和6大高能物理计算机基地组建了国际性的网络技术环境，它们之间以1Gbps以上的带宽通道互相连接。网格技术已引起了欧美乃至其他国家科学界的极大兴趣，各行各业都在积极参与到网格技术的开发应用中，通过网格的一系列技术，透明地使用整个网络上的资源。
    利用网格，芯片设计厂家可以将他们在数星期内方可完成的设计任务在数小时之内就可顺利完成，从而大大节省了产品面市时间；同样，汽车制造厂商可以利用网格进行模型的模拟测试，从而取代原来的电路测试和风洞试验，降低了产品成本；在金融行业，网格在风险抵抗等方面有良好的表现；在基因工程领域，网格则是药物分子模拟、药物研究、基因测序等应用的最理想工具。就像随处可得的电源一样，网格可使得许多行业具有挑战性的问题得以完成和实现。
    1999年，SETI@HOME项目是网格计算的一个成功典范。该项目在1999年初开始将分布于世界各地的200万台个人电脑组成计算机阵列，用于搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。该项目组称，在不到两年的时间里，这种计算方法已经完成了单台计算机345000年的计算量。可见，这种“蚂蚁搬山”式的分布式计算的处理能力十分强大，正所谓“泰山不辞土，故能成其大”。

三、各国鼎力开发网格技术

网格的理想，早在1960年就提出来了，但对网格的大规模研究只是近十年的事。目前网格的研究主要在美国和欧洲。英国政府已投资1亿英镑，用来研制“英国国家网格(NK National Grid)”。美国政府用于网格技术基础研究经费则已达5亿美元。
    随着网格研究在学术界的加速，信息产业界的大公司也相继公布了与网格目标一致的研究开发计划。惠普、IBM、微软、Sun等公司最近取得共识，支持XML、SOAP、UDDI等万维网标准，从而更有利于开发新一代的网络应用，即万维网服务。另外，IBM最近宣布，将投资40亿美元，启动一个全公司的“网格计算创新计划”；Sun则在2000年9月公布了其网格引擎软件。
    国际上网格研究主要采用开放源码、公开合作的模式。全球网格论坛（Global Grid Forum）是目前主要合作组织，可以从其网址www.gridforum.org找到关于网格研究现状的信息。目前比较有影响的研究计划有Globus、Legion、Information Power Grid、EuroGrid、Distributed Terascale Facility等。 尽管网格技术还远不如互联网和Web技术那么成熟，但已经在一些公司和研究所进入了使用或试验阶段。除此之外，医药、化工、通信、电子、汽车等领域的一些大公司，如辉瑞、爱立信、日立、宝马、联合利华、葛兰素威康、史克必成等，都已经开始构造和使用内部网格。

四、我国的研究开发

中国科学院计算机研究所早已投入大量人力、财力从事网格研究，他们的网格研究工作统称为“织女星网格”。中科院计算所六个研究室中四个研究室的研究人员参与了“织女星网格”的工作。有关专家指出，与国外相比，我国目前的研究成果已有很多独到之处。
    与国内外其他网格研究项目相比，织女星网格的最大特点是提出了“服务网格”（Service Grid）的概念。服务网格有三个要点：其一，它是一种通用网格，不仅支持科学计算，还支持其他服务，包括通信服务、数据服务、信息服务、计算服务、交易服务等；其二，服务是基本的应用模式，即客户端向网络发出服务请示，网格完成服务，并将结果通知客户端；其三，网格的主要评价标准不单纯是计算速度等传统指标，而是类似“服务等级协议”（Service Level Agreement）的一套用户满意度或服务质量评价标准。
    与传统因特网相比，织女星网格试图给用户提供以下好处：一是高性能。网格具有更强大的资源，并使用户能更有效地使用这些资源；二是单一映像。用户看到的是一个网格整体，所有服务请求都向网格发出，而不是向某个网站或某台服务器发出；三是一体化。如果撇开安全性和权限限制，那么网格中的所有资源都联成了一个整体，实现了全面的资源共享和协同工作；四是自动化。网格支持信息和知识的自动生产。

五、 网格计算标准的制订

各种科研机构(如the Globus and Legion project)、商业机构(如AVAKI和Platform Computing)等早已意识到了网格的重要性并在此作了很大投入。相互合作是提升网格的必备条件，因此标准化的努力已变得越来越重要了。
    迄今为止，网格计算尽管还没有正式的标准产生，但WilliamM.Zeitler表示，在核心技术上，相关机构与企业已达成共识：GlobusToolkit已成为网格计算事实上的标准，包括IBM、Entropia、微软、康柏、Cray、SGI、SUN、Veridian、富士通、日立、NEC在内的12家计算机和软件厂商已宣布将采用GlobusToolkit。作为一种开放架构和开放标准基础设施，GlobusToolkit提供了构建网格应用所需的很多基本服务，如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网格项目都是基于GlobusToolkit提供的协议与服务建设的。

六、网格技术的研究重点

目前信息网格研究的重点是网格的体系结构、信息表示和元信息、信息连通和一致性、安全技术等。

1、体系结构
    目前，信息网格体系结构研究的重点是底层的信息存储、表示、对外发布、呈现给用户的各层应用程序逻辑具体分层、实现和集成以及各中间层的数据存储、接口界面、通信机制等方面。

2、信息的表示和元信息
    信息的表示体现在两个方面:其一是将信息存储于数据库或其他存储介质中的表示;其二是将其呈现给用户时的界面表示。
    元信息抽象化了数据对象的描述，使得各种信息可以通过元素属性与值之间的关系对来表达。我们将这种元信息叫做数据表示的中间层。一般来说，数据的表示可以建立多个中间层，在各个应用程序逻辑层中都有相应的数据中间层。

3、信息的连通性
    信息的连通性是相对于信息“孤岛”而言的。信息“孤岛”是指将信息简单地堆积在一起，要寻找它们往往只能通过搜索程序或固定的渠道；而信息的连通性是把有一定关系（包括语义和逻辑）的数据从逻辑上连接在一起，在不考虑安全限制的前提下，从一个信息源可以到达连通的其他任何信息源。

4、信息网格的智能化特性
    从信息存储到用户的浏览服务，信息网格纵向地为用户提供集成一体的方案。它不需要程序员进行二次开发，只需要管理员做简单的配置，就可建立服务平台。信息网格的智能化特性关系到用户是否接受的问题，也是其生命力的体现。智能化包括使用方便、界面一致、“主动”特性、用户输入和操作最少、平台的灵活性和柔性特征以及方便的个性化服务。

5、安全技术
    信息网格的目标是将Internet上提供信息服务的站点连接在一起，让所有用户都可以享受这些信息服务。另一方面，这些站点又可能分属于不同的组织机构，各组织机构可以独立地管理属于自己的网络节点。在实际应用中，信息网格必须为站点管理者提供访问控制等安全管理机制，管理者可以自由地决定可以共享哪些信息、共享给谁和不能共享哪些信息。当然，这种权限控制必须是易维护且独立于数据源本身，同时应该在逻辑上提供不同的安全管理层次和控制力度。

七、网格技术的应用前景

我国的许多行业，如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网格即信息网格的需求是非常巨大的。

1、资源数据
    国家在过去几十年已经花费了大量的财力收集各种地下、地面、大气的资源数据，但目前由于零碎地分散在不同的地方，共享困难，利用率低。将这些数据放在网格上共享将有很多好处。

2、高性能计算
    计算网格的建立有利于各计算中心的资源共享，充分利用硬件和软件资源，节约成本的同时将使之在基础研究、汽车、大型水电工程、石油勘探、气象气候、航空、交通、金融、医疗等领域发挥空前的作用。

3、生物信息
    生物科学的信息化和全球化已成为大势所趋，我国的生命科学界对网格也有强烈呼声。以北京大学生命学院为龙头的一些生物科研机构也已经加入了相关的国际机构，并在网格上分享现代生物信息资源和效率。

4、环境保护
    我国已经建立了若干数据收集网和计算机网。但没有实现统一的上网共享和管理，使用极不方便。网格建立后，可以解决这一问题，并且可以提供新闻媒体的缓存服务、目录服务、数据挖掘和分类服务等多种新的应用形式。今年4月4日至5日，国家科技部在北京召开“网格战略研讨会”，科技部领导、应用领域专家、863专家和国外专家一致强调：我国各行各业已经对网格技术提出了实际的需求，网格的商业应用就在眼前，国内IT企业要加快步伐，抢占先机。

八、市场前景展望

1、未来市场不可限量
    在全球经历了互联网大泡沫之后，现在，我们好像又到了一个历史性转折点。从主干网到宽带接入，从语言界面到智能终端设备，从电子商务到企业信息系统，从半导体芯片到服务器，人们已经储备了大量的技术创新。更重要的，这些领域的发展趋势都有一个共同的收敛点，它们都聚集到一个主线，那就是网格。网格是继互联网的前两个浪潮Internet和Web之后，国际科技界正在酝酿的第三次浪潮。从美国、欧洲、日本等发达国家到印度这样的发展中国家，都启动了大型网格研究计划，并得到了产业界的大力支持。
    根据因特网和万维网发展的历史，网格的重要技术标准将在2004-2005时段出现。这个技术将主导2004-2020年的信息技术领域发展趋势。根据这些历史趋势，有人推测，网格技术将在2004-2005年出现一个高峰，进而带来因特网的新生。如果网格技术促使市场按17%年增长率持续成长的话，在2020年将会产生一个年产值为20万亿美元的大工业。

2、我们惟有抓住机遇
    我国计算机产业总体上落后于西方国家，“十年动乱”使我们错过了参与发明互联网的前两个浪潮，即Internet和Web。目前国际科技界正在酝酿第三次浪潮，就是网格。根据Internet和Web发展的历史，网格的重要技术标准将在2004年～2005年出现，它将主导2004年～2020年期间信息技术的发展。对我们来说，现在正是一个10年、20年也难逢的历史性机遇。
    综观互联网的发展历程，在其发展的32年中，出现了3180个技术标准文档（RFC），而我国科技界仅参与了一个技术标准文档的制定，这就是1996年3月由胡道元教授牵头制定的中文字符编码标准（RFC 1922）。万维网发展至今也近12年了，出现了46个技术标准，我国科技界参与制定的技术标准却一个也没有。
    我们不希望历史重演。2001年～2005年正是中国第10个五年计划，也将是网格大浪潮诞生之日，科学技术部将通过863计划“高性能计算”专项的形式，在“十五”期间支持网格(Grid)的研究和应用工作。863专项一般都有上亿人民币的投入。这是个绝好机会，也是计算机工作者难遇的黄金时代，我们惟有投身其中。