未來互聯(lián)網(wǎng)什么樣？更快、更開放、更顛覆 | F2科學峰會
來源 | 未來論壇
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2018年8月中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心發(fā)布的第42次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》稱，截至今年6月30日，中國網(wǎng)民達到8.02億，其中手機網(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年未來科學大獎頒獎典禮暨F2科學峰會，有幸邀請到了斯坦福大學計算機科學和電子工程講席教授Nicholas W.McKeown和普林斯頓大學工學院講席教授Jennifer L.Rexford兩位學術(shù)大師一起暢想未來互聯(lián)網(wǎng)。
對于未來互聯(lián)網(wǎng)以及兩位國際大師的背景，未來論壇請到了中科院計算所先進計算機系統(tǒng)研究中心副研究員,碩士生導師黃群老師做解讀。黃群老師的主要研究方向包括分布式系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)測量等，在SIGCOMM、VLDB、INFOCOM等國際會議上發(fā)表多篇論文，同時獲得中國、美國多項技術(shù)專利。2011年于北京大學獲得學士學位，2015年于香港中文大學獲得博士學位，2015年至2017年間任職于華為(香港)未來網(wǎng)絡(luò)理論實驗室。以下為黃群老師點評的精彩內(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)和各個行業(yè)各個領(lǐng)域深度融合。但現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)就只是在一個“可用”的狀態(tài)，距離真正的“好用”其實還有一定差距。未來最理想的互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)應該是，人們可以當做它完全不存在。也就是說，用戶可以隨時隨地根據(jù)需要發(fā)起一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，這就意味著更高的帶寬、更低的延遲，同時服務(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)是整個互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一直在追求的目標，沿著這個目標前進，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)可能會針對各個細分場景，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)會從三個方面產(chǎn)生變化。
第一方面，未來的互聯(lián)網(wǎng)會更加開放、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，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，比如對網(wǎng)絡(luò)功能的自動化驗證等等。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，各種新的idea能夠更快更好地實現(xiàn)，進而推動整個網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更迅速地演進，甚至會重構(gòu)整個互聯(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、軟件這幾個方向在計算機科學中是各自獨立發(fā)展的。未來的互聯(lián)網(wǎng)將是融合各個領(lǐng)域優(yōu)秀成果的一體化設(shè)計，許多今天教科書的概念將被顛覆。比如，以前我們可能認為TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)中是亙古不變的標準模型，絕大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)施都是基于TCP/IP設(shè)計的。
然而TCP/IP在最初設(shè)計的時候，并沒有考慮到今天會有這么多應用和不同的場景需求。當初人們想的是設(shè)計一個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，同時網(wǎng)絡(luò)變得越來越開放，更多的開發(fā)者會參與進來，這種顛覆的力度也會越來越大。
第三方面，未來的互聯(lián)網(wǎng)會更加智能化。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來輔助這個系統(tǒng)，甚至人就完全不需要去干預這個系統(tǒng)。
現(xiàn)有的人工智能技術(shù)仍很難應用在互聯(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)是深度學習。深度學習需要大量的數(shù)據(jù)來訓練模型，但對于互聯(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)域有一個研究方向叫做網(wǎng)絡(luò)測量，即研究如何從網(wǎng)絡(luò)中高效快速地獲取大量數(shù)據(jù)，同時這種數(shù)據(jù)采集過程又不會影響到用戶自身的體驗。
此外，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模也遠遠大于今天深度學習的場景。以圖片識別為例，一個人工智能的數(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)是比較大的一個數(shù)據(jù)集了。但對于網(wǎng)絡(luò)來說，可能一秒鐘就會產(chǎn)生幾百上千萬個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)已經(jīng)遠遠大于比如圖像識別或者語音識別的能力了。即使訓練好一個人工智能模型，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間內(nèi)處理這么大量的數(shù)據(jù)，這對底層的系統(tǒng)和硬件的挑戰(zhàn)都非常巨大。
最后一個問題就是數(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)的標注以及網(wǎng)絡(luò)測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。對于人工智能來說，比如說圖像識別人們要做一個人臉識別或者識別物體的模型，這個任務(wù)是非常明確的。
但對于網(wǎng)絡(luò)來說，很多時候任務(wù)是非常模糊的，比如說我們怎樣去定義一個網(wǎng)絡(luò)攻擊或者要定義一個網(wǎng)絡(luò)異常。再比如某個地方發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)故障導致了網(wǎng)絡(luò)延遲，但可能不同的用戶或不同的應用，對于延遲的敏感度是不一樣的。這其實就是一種很模糊的界定，怎樣應用人工智能技術(shù)在這么模糊的場景下標注這樣的數(shù)據(jù)，其實是非常困難的一個事情。
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隨地的進行任何信息溝通，達到所思即所得的境界。其載體可以是手機、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)想了一個遍布銀河的銀河帝國。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，銀河帝國也分崩離析。當然，《基地》系列成書于上世紀的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，一個高效的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對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峰會關(guān)于未來互聯(lián)網(wǎng)研討會的兩位嘉賓分別是斯坦福大學計算機科學和電子工程講席教授Nicholas W.McKeown和普林斯頓大學工學院講席教授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)會更加透明開發(fā)，其中很關(guān)鍵的一個詞，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者。Nicholas在2007年時候提出了網(wǎng)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念，首次實現(xiàn)了用類似軟件開發(fā)的方式構(gòu)建整個互聯(lián)網(wǎng)。在那之后，Nicholas教授和Jennifer教授又共同推動了P4這樣一個可編程語言項目，對網(wǎng)絡(luò)的可編程與開放性由推進了一大步。
Nicholas教授不僅在學術(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。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叫開放網(wǎng)絡(luò)基金會（Open Network Fundation）的社區(qū)，通過這個社區(qū)推動網(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，她的學生約翰霍普金斯大學計算機系助理教授，未來論壇青創(chuàng)聯(lián)盟成員金鑫說道：“ Jennifer老師在計算機網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域做出了許多奠基性的貢獻與成果。她在BGP領(lǐng)域的眾多工作，包括Gao-Rexford條件，對Internet路由的穩(wěn)定性有深遠的影響。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)計商所采用。由于Jennifer教授在計算機領(lǐng)域的杰出成就與貢獻，她在2018年獲得ACM SIGCOMM終身成就獎。Jennifer Rexford是 ACM會士，IEEE會士，美國藝術(shù)和科學院院士，和美國工程院院士?！?/p>
她不僅是在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)上有很大貢獻，在網(wǎng)絡(luò)研究的很多方法論上也有很大的貢獻。比如她去年在ACM SIGCOMM大會上做的一個報告，就提出計算機網(wǎng)絡(luò)應該和不同領(lǐng)域及各交叉學科之間共同發(fā)展，共同進步。
今年在獲得終身成就獎后，Jennifer教授又做了一個報告，在回顧自己整個研究生涯時，她提出了一個詞叫Keep it real，翻譯過來就是保持真實，某種意義上有不忘初心的意思。就是說建議年輕的科學家，就是要保持住耐心去尋找一些真正有價值的問題的答案，而不要去沉迷一些空中樓閣，即看起來漂亮，但對于整個學科或者說對整個社會發(fā)展其實沒有太大貢獻的問題。
