未來互聯(lián)網(wǎng)什么樣？更快、更開放、更顛覆 | F2科學(xué)峰會(huì)
來源 | 未來論壇
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2018年8月中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)布的第42次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》稱，截至今年6月30日，中國(guó)網(wǎng)民達(dá)到8.02億，其中手機(jī)網(wǎng)民為7.88億?？梢哉f，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)和人們的生活息息相關(guān)，而未來的互聯(lián)網(wǎng)更是無比重要。
那未來的互聯(lián)網(wǎng)是什么樣的呢？即將于11月17-18日舉辦的2018年未來科學(xué)大獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮暨F2科學(xué)峰會(huì)，有幸邀請(qǐng)到了斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程講席教授Nicholas W.McKeown和普林斯頓大學(xué)工學(xué)院講席教授Jennifer L.Rexford兩位學(xué)術(shù)大師一起暢想未來互聯(lián)網(wǎng)。
對(duì)于未來互聯(lián)網(wǎng)以及兩位國(guó)際大師的背景，未來論壇請(qǐng)到了中科院計(jì)算所先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究中心副研究員,碩士生導(dǎo)師黃群老師做解讀。黃群老師的主要研究方向包括分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量等，在SIGCOMM、VLDB、INFOCOM等國(guó)際會(huì)議上發(fā)表多篇論文，同時(shí)獲得中國(guó)、美國(guó)多項(xiàng)技術(shù)專利。2011年于北京大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，2015年于香港中文大學(xué)獲得博士學(xué)位，2015年至2017年間任職于華為(香港)未來網(wǎng)絡(luò)理論實(shí)驗(yàn)室。以下為黃群老師點(diǎn)評(píng)的精彩內(nèi)容：
更高帶寬、更低延遲、更穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量
從表面上看，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，也已經(jīng)和各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域深度融合。但現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)就只是在一個(gè)“可用”的狀態(tài)，距離真正的“好用”其實(shí)還有一定差距。未來最理想的互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)應(yīng)該是，人們可以當(dāng)做它完全不存在。也就是說，用戶可以隨時(shí)隨地根據(jù)需要發(fā)起一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這就意味著更高的帶寬、更低的延遲，同時(shí)服務(wù)質(zhì)量更加穩(wěn)定，使用戶幾乎感覺不到底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的任何起伏變化。
更高帶寬、更低延遲以及更穩(wěn)定的服務(wù)是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一直在追求的目標(biāo)，沿著這個(gè)目標(biāo)前進(jìn)，未來互聯(lián)網(wǎng)還有許多新技術(shù)等著人們?nèi)ネ黄?。另外，未來的互?lián)網(wǎng)可能會(huì)針對(duì)各個(gè)細(xì)分場(chǎng)景，比如物聯(lián)網(wǎng)、超大規(guī)模的全球數(shù)據(jù)中心、AR/VR等進(jìn)行一些研究。
更開放、更顛覆、更智能
從技術(shù)角度看，未來的互聯(lián)網(wǎng)會(huì)從三個(gè)方面產(chǎn)生變化。
第一方面，未來的互聯(lián)網(wǎng)會(huì)更加開放、透明。未來，網(wǎng)絡(luò)將逐漸從今天的“黑盒”狀態(tài)變成“白盒”，具備更好的可編程、可定制能力。同時(shí)，一些軟件工程的方法也將被引入到這些可編程網(wǎng)絡(luò)中，比如對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的自動(dòng)化驗(yàn)證等等。隨著編程技術(shù)的普及，未來人人都可以根據(jù)自己的需求編寫程序，定制屬于自己的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，各種新的idea能夠更快更好地實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更迅速地演進(jìn)，甚至?xí)貥?gòu)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
第二方面，未來的互聯(lián)網(wǎng)將更具顛覆性。今天的網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件這幾個(gè)方向在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是各自獨(dú)立發(fā)展的。未來的互聯(lián)網(wǎng)將是融合各個(gè)領(lǐng)域優(yōu)秀成果的一體化設(shè)計(jì)，許多今天教科書的概念將被顛覆。比如，以前我們可能認(rèn)為TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)中是亙古不變的標(biāo)準(zhǔn)模型，絕大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)施都是基于TCP/IP設(shè)計(jì)的。
然而TCP/IP在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候，并沒有考慮到今天會(huì)有這么多應(yīng)用和不同的場(chǎng)景需求。當(dāng)初人們想的是設(shè)計(jì)一個(gè)萬能的模型去解決所有的問題。后來發(fā)現(xiàn)，萬能鑰匙是不存在的。而目前，已經(jīng)有了一些新型硬件（比如RDMA）或軟件架構(gòu)（比如QUIC）正在試圖顛覆這一經(jīng)典架構(gòu)。未來隨著更多的需求被提出，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)變得越來越開放，更多的開發(fā)者會(huì)參與進(jìn)來，這種顛覆的力度也會(huì)越來越大。
第三方面，未來的互聯(lián)網(wǎng)會(huì)更加智能化。隨著大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)會(huì)變得越來越智能化。比如，今天的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障主要還是由人來排查。在未來，網(wǎng)絡(luò)可能本身就是一個(gè)智能化、有“自省”能力的體系結(jié)構(gòu)，它能夠通過一些大數(shù)據(jù)或人工智能技術(shù)，自己的去發(fā)現(xiàn)問題解決問題。人在這里面只是用少量的指導(dǎo)來輔助這個(gè)系統(tǒng)，甚至人就完全不需要去干預(yù)這個(gè)系統(tǒng)。
現(xiàn)有的人工智能技術(shù)仍很難應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域
人工智能和互聯(lián)網(wǎng)二者的結(jié)合還需要一些新的技術(shù)。今天的人工智能的核心技術(shù)是深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)需要大量的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練模型，但對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)來說，這種海量數(shù)據(jù)通常很難獲取，所以現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有一個(gè)研究方向叫做網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，即研究如何從網(wǎng)絡(luò)中高效快速地獲取大量數(shù)據(jù)，同時(shí)這種數(shù)據(jù)采集過程又不會(huì)影響到用戶自身的體驗(yàn)。
此外，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于今天深度學(xué)習(xí)的場(chǎng)景。以圖片識(shí)別為例，一個(gè)人工智能的數(shù)據(jù)集可能包含幾百萬或者上千萬張圖片，這可能已經(jīng)是比較大的一個(gè)數(shù)據(jù)集了。但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來說，可能一秒鐘就會(huì)產(chǎn)生幾百上千萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于比如圖像識(shí)別或者語音識(shí)別的能力了。即使訓(xùn)練好一個(gè)人工智能模型，但現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)每秒鐘產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都十分巨大，人工智能如何在如此短的時(shí)間內(nèi)處理這么大量的數(shù)據(jù)，這對(duì)底層的系統(tǒng)和硬件的挑戰(zhàn)都非常巨大。
最后一個(gè)問題就是數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題。即使人工智能能夠從互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)的標(biāo)注以及網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中不可避免的一些數(shù)據(jù)噪聲，都是目前的人工智能還不能解決的問題。對(duì)于人工智能來說，比如說圖像識(shí)別人們要做一個(gè)人臉識(shí)別或者識(shí)別物體的模型，這個(gè)任務(wù)是非常明確的。
但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來說，很多時(shí)候任務(wù)是非常模糊的，比如說我們?cè)鯓尤ザx一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攻擊或者要定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)異常。再比如某個(gè)地方發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)延遲，但可能不同的用戶或不同的應(yīng)用，對(duì)于延遲的敏感度是不一樣的。這其實(shí)就是一種很模糊的界定，怎樣應(yīng)用人工智能技術(shù)在這么模糊的場(chǎng)景下標(biāo)注這樣的數(shù)據(jù)，其實(shí)是非常困難的一個(gè)事情。
未來的互聯(lián)網(wǎng)比科幻片還科幻
如果從科幻的角度看，理想的互聯(lián)網(wǎng)可以讓我們無視物理隔離地隨時(shí)隨地的進(jìn)行任何信息溝通，達(dá)到所思即所得的境界。其載體可以是手機(jī)、手表、眼鏡等各種日常物品。這種打破物理隔離的能力甚至可以超越宇宙尺度的限制，發(fā)送在星球與星球之間。
著名科幻作家阿西莫夫在他的《基地》系列作品中為未來人類構(gòu)想了一個(gè)遍布銀河的銀河帝國(guó)。但由于缺乏有效的信息交互手段，人類最終連自己的起源地都逐漸遺忘，銀河帝國(guó)也分崩離析。當(dāng)然，《基地》系列成書于上世紀(jì)的50年代，并沒有料到日后信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展。但從中可以想象，一個(gè)高效的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于人類文明的未來有多重要的意義。
兩位大師：Nicholas和Jennifer
參加本期F2峰會(huì)關(guān)于未來互聯(lián)網(wǎng)研討會(huì)的兩位嘉賓分別是斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程講席教授Nicholas W.McKeown和普林斯頓大學(xué)工學(xué)院講席教授Jennifer L.Rexford。我們上面提到的許多理念和想法，這兩位老師是奠基人和領(lǐng)軍人物。
比如，我們剛才提到了未來網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加透明開發(fā)，其中很關(guān)鍵的一個(gè)詞，叫做網(wǎng)絡(luò)可編程性。這兩位教授正是目前網(wǎng)絡(luò)可編程的最主要推動(dòng)者。Nicholas在2007年時(shí)候提出了網(wǎng)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念，首次實(shí)現(xiàn)了用類似軟件開發(fā)的方式構(gòu)建整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。在那之后，Nicholas教授和Jennifer教授又共同推動(dòng)了P4這樣一個(gè)可編程語言項(xiàng)目，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可編程與開放性由推進(jìn)了一大步。
Nicholas教授不僅在學(xué)術(shù)上十分成功，在商業(yè)與社區(qū)建設(shè)上也特別成功。他先后成立過三家成功的公司。2007年，當(dāng)他提出軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念后，在硅谷成立了公司Nicira。2012年，Nicira以12.6億美元被VMWare公司收購(gòu)。在社區(qū)建設(shè)方面，他和伯克利的Scott Shenker教授一起成立了一個(gè)叫開放網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)（Open Network Fundation）的社區(qū)，通過這個(gè)社區(qū)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的透明、開放和發(fā)展。
談到Jennifer教授的經(jīng)歷可以說十分精彩，她的學(xué)生約翰霍普金斯大學(xué)計(jì)算機(jī)系助理教授，未來論壇青創(chuàng)聯(lián)盟成員金鑫說道：“ Jennifer老師在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域做出了許多奠基性的貢獻(xiàn)與成果。她在BGP領(lǐng)域的眾多工作，包括Gao-Rexford條件，對(duì)Internet路由的穩(wěn)定性有深遠(yuǎn)的影響。她是OpenFlow和軟件定義網(wǎng)絡(luò)的核心發(fā)起人之一。OpenFlow和SDN是革命性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，極度簡(jiǎn)化了大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的管理，提高了網(wǎng)絡(luò)的性能和魯棒性。這些技術(shù)被大量部署于因特網(wǎng)服務(wù)提供商和云服務(wù)商，包括Google, Microsoft, Facebook, AT&T等等。
她更是P4和可編程網(wǎng)絡(luò)的核心發(fā)起人之一。P4和可編程網(wǎng)絡(luò)極大降低了開發(fā)新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)的時(shí)間和成本，是許多新型網(wǎng)絡(luò)硬件的基礎(chǔ)，被Cisco、Arista、Xilinx、Barefoot等眾多網(wǎng)絡(luò)硬件和芯片設(shè)計(jì)商所采用。由于Jennifer教授在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的杰出成就與貢獻(xiàn)，她在2018年獲得ACM SIGCOMM終身成就獎(jiǎng)。Jennifer Rexford是 ACM會(huì)士，IEEE會(huì)士，美國(guó)藝術(shù)和科學(xué)院院士，和美國(guó)工程院院士?！?/p>
她不僅是在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)上有很大貢獻(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)研究的很多方法論上也有很大的貢獻(xiàn)。比如她去年在ACM SIGCOMM大會(huì)上做的一個(gè)報(bào)告，就提出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該和不同領(lǐng)域及各交叉學(xué)科之間共同發(fā)展，共同進(jìn)步。
今年在獲得終身成就獎(jiǎng)后，Jennifer教授又做了一個(gè)報(bào)告，在回顧自己整個(gè)研究生涯時(shí)，她提出了一個(gè)詞叫Keep it real，翻譯過來就是保持真實(shí)，某種意義上有不忘初心的意思。就是說建議年輕的科學(xué)家，就是要保持住耐心去尋找一些真正有價(jià)值的問題的答案，而不要去沉迷一些空中樓閣，即看起來漂亮，但對(duì)于整個(gè)學(xué)科或者說對(duì)整個(gè)社會(huì)發(fā)展其實(shí)沒有太大貢獻(xiàn)的問題。
