論空間信息網格

徐小曼　秦　桐

摘要：隨著人們對信息的需求越來越大，科研工作者于上世紀90年代提出了網格并認為它會成為第三次互聯網浪潮，在網格的基礎上空間信息網格產生了，一些科研工作室提出了空間信息網格體系，以Globus體系結構最為典型，盡管空間信息網格技術目前仍舊不走很成熟，但是它已經備受矚目，它將會迅速發展并給人們的生活帶來巨大的變化。

關鍵詞：網格；空間信息網格；信息孤島

1空間信息網格的問世

網格是科學家們針對當今社會發展中存在的問題于20世紀90年代初提出的新概念。它將分布在不同地理位置的計算資源包括CPU、存儲器、數據庫等。通過高速的互聯網組成充分共享的資源集成，從而提供一種高性能計算、管理及服務的資源能力。

空間信息網格(SIG)指的是在網格技術支持下，在信息網格上運行的天、空、地一體化地球空間數據獲取，信息處理，知識發現和智能服務的新一代整體集成的實時／準實時空間信息系統。它實現各種資源的全面共享，消除資源孤島，實現多元信息的一體化服務。

2空間信息網格的應用

目前，美國政府用于網格技術的基礎研究經費已高達5億美元。美國軍方正規劃實施一巨型網格計劃，名為“全球信息網格”(global information grid)，預計在2020年完成。美國SUN公司也已經發布了“網格引擎”企業版的測試版。英國政府也已投資超過一億英鎊，用來研究“英國國家網格”(UK National GRID)。同世界其他各國政府一樣，為大幅度提高我國的綜合國力和國際競爭能力，我國政府也在863專項中提出了具體的目標，即：建設“中國國家網格”(China National Grid)，從而提供高性能計算、資源共享、協同工作的能力。

而目前最具有代表性的就是中國的教育網格，這項“迄今世界上最大的教育網格”是由12所大學聯合推出的，可實現全國100所重點大學資源共享。工程建成后將大大簡化和方便全國教育系統的資源配置，其應用將涵蓋生命科學、圖像處理、遠程教育等眾多領域，空間信息網格的應用當然也遠不止于此，在農業，礦產，科學研究，資源，環境，軍事，娛樂等方面它都將顯現出巨大的應用前景。

3空間信息網格的架構和相關技術

研究者將網格的研究工作分為3個層次：計算網格、信息網格和知識網格。計算網格是網格的系統層，它為應用層(信息網格、知識網格等)提供系統基礎設施。信息網格研制一體化的智能信息處理平臺，消除信息孤島，使用戶能方便地發布、處理和獲取信息，知識網格研制一體化的智能知識處理平臺，消除知識孤島，使用戶能方便地發布、處理和獲取知識。

對于空間信息網格體系。已有一些相關的研究成果，以美國阿貢國家實驗室提出的Globus體系結構最為典型，它包括構造層，連接層，資源層，匯集層，應用層，構造層，它的功能是向上提供網格中可供共享的資源，連接層，它是網格中網絡事務處理通信與授權控制的核心協議。資源層，這一層的作用是對單個資源實施控制，與可用資源進行安全握手、對資源做初始化、監測資源運行狀況、統計與付費有關的資源使用數據。匯集層，這層的作用是將資源層提交的受控資源匯集在一起，供虛擬組織的應用程序共享、調用，應用層，這層是網格上用戶的應用程序。應用程序通過各層的API調用相應的服務，再通過服務調用網格上的資源來完成任務。

由于空間信息具有關系復雜、非結構化、數據量大、多比例尺、隨時間變化等特點，我們還需要許多其他相關技術的幫助。可見，要實現空間信息網格的巨大潛力，還有很多的問題和困難等待著解決和克服。

4空間信息網格的未來

最初，科研者是受電力網格的啟發而提出網格的，計算機網縱橫交錯很像電力網，每一臺計算機就像電網上的電站。此外，人們希望像用高壓線把電力網連接起來的方式一樣把分布在世界各地的計算機連接起來，讓人們像使用電一樣享受網格服務，如何做到讓用戶像使用電一樣“插上插頭”即可以得到空間信息網格的服務，不需要去關心這個基礎設施上資源的具體細節和運行情況是未來科學研究者急需解決的問題。隨著空間信息網格的迅猛發展，整個社會的經濟實力和人們的生活質量會因此大大提高。