云计算在日本落地

　　在日本，云计算技术已经从概念变成了一个具体的应用，包括给汽车导航、进行紧急医疗救援、智能电网以及演出的实况转播等。

　　本报特约撰稿 吴康迪

　　近年来兴起的云计算是在规模庞大的数据中心与高速通信网相融合的基础上发展起来的。作为一种高效率的IT运用方式，云计算的普及将促使社会和经济生活发生重大变革，如开拓出许多新的业务形式。近几个月来，在日本就涌现了多种替代传统业务的新兴应用，这些催生新型业务形式的云应用开始成为一种改变社会和产业结构的动力。本文挑选了一些日本正在进行的与云计算有关的一些项目，有些已经投入使用，而有些则还处于研究过程中。

　　汽车成信息终端

　　上午10点，驾车从家里出发，搭乘10点半从横滨站发出的高速铁路，11点就可抵达东京。这是日本日产汽车公司正开发的一个新项目。日产汽车以公司总部所在地横滨为大本营，正在开发一项引导汽车到达目的地的新课题。其开发的目标就是一个新的 “汽车行驶时刻表”，该时刻表是基于云计算平台实现的。

　　？？？ 在日本，早晚上下班高峰时汽车导航仪的误差率为20%左右。如果能把导航误差率降低至10%以下，就能够为换乘高速铁路列车的驾车乘客提供指导性信息。日产汽车想基于云计算平台来实现这一目标。新型导航仪不仅能提供道路拥堵的信息，而且可按照天气预报、季节、当天是否节假日等综合信息作为行驶时间的预测。日产公司决心在2010年内将导航误差减至5%。这一项目的信息处理总量是传统汽车导航处理系统的100倍以上。

　　日产公司使用了Google在横滨提供的云计算平台GAE（Google App Engine)，结合其Earth和Maps服务使安装有无线通信系统的汽车在行驶过程中始终与数据中心相联系，从而能接收到数据中心给出的准确的导航和行驶预测信息。GAE用户（即使是粗通编程者）可方便地通过相应网站使用Google 的各种网络服务。GAE的特点是有很好的扩展性和可用性。一般用户和企业可以使用Google的信息基础设施(如分布文件系统GFS和BigTable的数据Store)和从事开发，而不必调度服务器和担心不易使用，不仅是企业信息部门，其他部门也可简单地制成应用系统。为了增加安全性，日产汽车在其无线通信系统上集成了SDC（Secure Data Connector)的密码通信功能。

　　新型急救医疗系统

　　？？ ？日本岐阜大学急救治疗中心主任小仓真治教授正领导一个科研组，开发使急救车在最短时间内到达最适当医院的指挥系统，项目名称为GEMITS。

　　目前救护车在决定将病人送至那个医院时平均所花时间为10分钟，从用手机联系到医院决定接收，大多数情况下通常要花这么多时间。而利用NTT公司提供的云计算服务Setten的新系统，将可在1分钟左右确定到底要送外哪家最适当的医院。这个项目由4个子系统组成，即通过传感器自动收集医院情况的医院信息实时收集系统；将患者信息与医院信息整合的综合智能体系统；急救车上车载IT设备和输入数据的终端组成的车载IT系统；将多种无线通信系统时时保持在最优状态的急救车通信系统。新系统在列出病人适于救治医院的同时，可立即利用传感器显示出各医院手术室和病房的空闲情况，并且可随即联系专科医生，通报应诊信息。在救护人员的信息终端上，显示出到达可接受病人医院的预计到达时刻，救护人员只要再打手机确认一下即可。这一系统还会指引救护车按最近路线到达可接受病人的医院。这将使送病人到达目的医院的时间从过去平均所需的30分钟缩短至15分钟。该系统计划把岐阜市10座医院、100名医生和144辆救护车动态地联系在一起。

　　这是世界首创的系统，开发成功后将普及至全日本。构建这一系统的是日本冲电气公司。这一系统除了要考虑海量信息的即时处理，还要考虑与其他地区的联系，并在成熟后进一步扩大这一系统的覆盖范围。由于涉及海量信息处理和高速通信传输，因而必须用到云计算平台。采用云计算后，将比传统方案节约50%的采用费用。

　　？？ ？与该项目类似还有日本国土交通省和汽车厂商等共同促成的高速公路智能交通系统：一个提醒司机注意进入高速公路出入口的显示和前面拥塞情况的显示屏，该智能交通系统计划在今年推出。这个系统基于云计算平台实现，不仅可预测拥塞的影响，而且有可能减少拥塞的发生。东京大学生产技术研究的田中敏久教授指出，在容易发生拥塞的时间段之前，通过提高“限制速度”等措施，如改变红、绿灯的切换时间再加上其他措施，把拥塞减少20%。基于云计算平台实现的这种精确控制在实现减少20%的拥塞的同时，相应就提高了接近20%道路的利用率。这就是云计算在提高交通基础设施效率的典型应用实例。另外，Unisys公司开发的电车汽车自动充电和管理系统，也是利用云计算来管理分布各地的充电站和收取费用。这种云计算管理系统的成本大约是传统管理系统的十分之一。

　　电影院的实况转播

　　？？ ？？音乐会等实况转播一直是电视台垄断的领域。采用云计算技术后，观众就可在电影院内看到有临场感的实况转播。廉价地把庞大的海量信息内容传递给数目众多的用户和消费者这就是云计算的另一方面的应用。

　　？？ ？2009年12月11日，东京港区的TOHO电影集团六本木电影院内的银幕正在播放评述时政等题材的相声，电影院内不时轰响起笑声。该电影院放映的是相声表演的实况转播，而实际演出地点是东京银座，表演的相声和脱口秀等节目通过NTT公司的智能连接服务器，传至六本木电影院等TOHO在日本各地的10家电影院中。由于能把东京银座表演场的拍手和笑声都信息都同步传至电影院，而且观看的也是高清晰度的屏幕，使影院内观众如同置身东京表演现场一样。

　　2小时电影的信息量大约150G至200G。放大15倍至20倍的大屏幕高清晰度的显示也需要有很大计算能力的支持。面对巨量信息内容，TOHO电影集团采用NTT的NGN（下一代通信网）通信网传送实况转播的信息。传输时使用了适于索尼数字屏幕高清晰度图像的Livespire技术。整个系统的运行都是基于NTT的云计算平台Setten完成的。该Setten的开发宗旨是使所有人和物体无所不在地随时连接。NTT在提供认证功能和网络连接功能的SaaS和PaaS的基础上可按照用户的需求组合上其他功能，也可让用户使用NTT集团共同开发的各种SaaS通用功能。用户并不需要了解物理上的网络连接和终端的通信方式，只通过NNT提供的统一接口来使用云计算服务——即所谓为用户提供无所不在的业务环境。使用NTT开发的云计算平台，能向各方面提供安全和放心的SaaS服务。通过统一接口，用户能够更方便使用云计算，并且进一步丰富其所能提供的功能。也就是说，NTT提供的Setten云计算服务，并不是单一功能的物理连接，而是将各种功能综合在一起的基于通信的服务。

　　建立在电力云上的电力银行

　　？ 日本伊藤忠商事公司正在着眼于全球市场采用包括云计算在内的IT和通信技术，参与世界各国的智能电网和智能城市的开发和实际试验。为此，该公司联手15家日本公司在茨城县的筑波市合作开展相关试验，并准备将成熟技术推广至全世界。

　　？ ？2010年3月这项称为“低碳交通社会系统”的共同验证项目开始启动。他们在筑波市内的杂货店和加油站安装太阳光发电设备和电动汽车快速充电设备，并装有后备的蓄电池。所有的控制和处理信息都集中到伊藤忠集团技术方案部的数据中心。其部署的系统有：记录每家店铺发电和用电信息的“店铺电能管理系统”；收集充电设备的认证和用电量等信息的“快速充电管理系统”。将上述两种系统的全部信息汇总后集中到“电能综合管理系统”，该系统在分析各种数据的基础上，再把分析结果通过网络通知各顾客。

　　项目开始时是先在每个杂货店和加油站小规模实施。在建成能源综合管理信息系统后，伊藤忠集团技术方案部将通过云计算平台，以低廉的收费向世界各国推广和提供这一服务。2010年在美国有印弟安那州等2个城市开始验证试验，并计划在中国及世界其他地点普及。

　　？ ？配合这一计划，智能电表的开发也紧锣密鼓地实施中。步美国通用电器公司的后尘，日本日立和东芝等公司正大力开发智能电表。Google已从2009年开始了利用智能电表的“全球智能电表”的新业务。在把家庭用电情况实时通知电力公司的同时，顾客也可随时通过互联网看到电能的使用情况。2009年5月起，Google在印度和加拿大已与8家电力公司开展这一项目。不过，这项利用云计算的来提高电能使用效率和降低各家庭用电费的庞大工程还存在瓶颈。在利用云计算构筑智能电网时需要巨大投资。有的地方用电费用不降反增，智能电表的安装成本成为用户报怨的中心。因此急需通过标准化和降低生产成本来解决。

　　？ ？此外，由日本政府支持的新能源和产业技术综合开发院，正在立项开发“电力银行”，即日本特色的智能电网。该项目是以家庭和个人为单位，包括使用电动汽车和家庭太阳能发电等事项，对于每个用户进行用电量和发电量的精密计量和管理，并且每月进行结算，就像客户在银行使用IC卡存款和取款那样。这种“电力银行”，既可按照流行的智能电网方式保障和管理每个家庭的用电，又支持了新能源的应用。通过准确的计量，推广了节能减排和低碳生活。比如，把家庭太阳能发电的数量计量成相应的“电力货币”，用户去电动汽车充电站时，就可以使用具有个人身份认证功能的IC卡进行结算，而不必再缴纳充电费了。配合日本政府应对全球气候变化而推出的家庭太阳能发电激励计划，传统的电力公司并不是只管供电，而是管理购买和出售电力，参与“电力货币”的流通，成为超越普通意义上利用信息技术只进行高效供电管理的智能电网的新一代电力供应商。

　　？？ ？日本新能源和产业技术综合开发院第一步是开展以100多户家庭为对象的试验，然后进一步扩大。在扩大试验时，需要采用通过互联网提供软件和信息服务的云计算。根据新能源和产业技术综合开发院的估计，“电力银行”推广至全日本时，需要占用云计算系统的数据中心1000台服务器的容量，形成一个专用的“电力云”。采用云计算提供的SaaS和PaaS服务，构建“电力银行”，可以比传统方式节约90%的建设费用和运营成本。采用云计算平台的另一个好处是便于扩大“电力银行”的规模，以应对新的需求。

　　====第二篇==

　　尽管进一步缩小晶体管的尺寸面临者技术的挑战，但研究人员仍在不断努力克服这些难题，尽力延长晶体管技术的寿命。

　　晶体管技术还在不断演进

　　本报特约撰稿 杨守廉

　　据美国媒体报道，电脑有了新型晶体管，同时计算机晶体管技术又向微观世界跃进了一步。科学家发明了一种模仿人类大脑神经元结构的新型晶体管（NOMFET），最终目的是研制出可像人类那样能思考有效的计算机系统。此种新型晶体管是目前首个可模仿大脑细胞（或称神经元）之间实行交互作用的关键过程的电子设备。

　　越做越小的晶体管

　　法国电子系、微电子系及纳米技术研究所研究人员多米尼克·维尧姆说，科学家的目标是研制出纳米级电路以制造能模拟人类大脑神经元的新型电脑。它能胜任传统电脑能力所不能达到的工作，如图像的处理及识别等。

　　突触晶体管模仿的是神经元之间的细微桥梁突触——它是大脑的关键组成部分。神经元产生一小股电脉冲，并将神经传递素这种化学物质释放到突触内。神经传递在突触之间活动，从而引发相连神经元之间的交互反应。电脉冲的频率决定了神经元所发出的化学信号的强弱。大多数情况下，对神经元不断的刺激会引发强烈的反应，但对某些神经元不断刺激反而会抑制它们的反应。神经元具有的这种适应性被称为短期神经可塑性。

　　以前的仿大脑神经网络需要7个晶体管才能模拟出这种短期神经可塑性。新型晶体管产生以后，模拟短期神经可塑性则只需一个晶体管就行。晶体管越小适应性越好，这很重要，因为能降低人工突触的造价及制造难度，同时也就能大大提高人工突触的数量。

　　维尧姆的小组研制出的新型晶体管能模拟具有短期神经可塑性的人类神经元，从而产生或强或弱的电流输出，相对传统的晶体管无疑更具可塑性。

　　推动计算机晶体管技术前进的还有著名材料科学家弗朗西斯·罗斯。IBM的这位研究员正培育一大堆蘑菇形状的硅纳米线，此线有望成为制造新型电子产品的基础材料。纳米线是一种有前途发展的材料。而它也是材料科学方面产生转型的范例之一，科学家正在努力制造出比目前的晶体管体积更小、速度更快、能力更强的新一代电子开关器件。

　　晶体管到底能做多小

　　困扰研究人员的问题是现在晶体管小型化已达到物理极限。晶体管是由电源控制的一种开关装置。这个开关装置处于接通状态时，代表着1；它关闭时，代表着0。这种0和1是计算机最基本的语言。50多年来，在摩尔定律的引领下，晶体管变得越来越小、越来越便宜。

　　现代的晶体管以数十亿的数量级别被应用于制造微型处理器和存储器芯片。这些晶体管构建在一个硅片的表面上，采用的制造工艺首先要把材料精密地堆起来，然后精确地蚀刻出各种不同的绝缘材料、导体材料及半导体材料。这种工艺的精确度非常高，已接近具备排列单个原子的能力。

　　如今，一个普通的英特尔CPU就由十几亿个晶体管构成，每个晶体管每秒钟可接通或断开约3000亿次，且排列得非常紧密。现在芯片生产工艺还在不断进步，比如微型处理器芯片采用的晶体管最小尺寸正在由45纳米升级到32纳米。然而技术升级方式很难持续下去。几年来很多计算机科学家警示，日益增加的技术难题要解决。

　　IBM公司首席芯片设计师布拉德·麦克雷迪说：“研究人员和业务主管称晶体管尺寸微缩技术可继续一段时间。英特尔公司也认为，通过把更加先进的照相平版印刷技术与新型材料相结合，改变晶体管的设计，可使晶体管尺寸最小压缩到5纳米。今后10年可有效推进芯片产业发展。”

　　英特尔公司副总裁、电子原件研究负责人迈克尔·梅伯里说：“硅材料晶体管的使用期很可能比我们预想的更长”。

　　英特尔公司和IBM公司曾公开表示，要开发新一代的鳍式场效晶体管（FinFET），最早在今明两年开始的22纳米技术时代投入使用，这种晶体管有更高密度的优势。新材料和新的制造工艺迟早会使计算机技术更加物美价廉。从长远看，新的电子开关器件可能以电磁技术、量子技术以及纳米动力切换技术为基础，可能使用单一的自旋变化来代表1或0。