梅宏，中國科學院院士，發(fā)展中國家科學院院士，中國計算機學會會士，IEEE Fellow。曾任北京大學信息科學技術(shù)學院院長，上海交通大學副校長，現(xiàn)任北京理工大學副校長，北京大學高可信軟件技術(shù)教育部重點實驗室主任。主要從事軟件工程和系統(tǒng)軟件領域的研究，在構(gòu)件化軟件中間件、開發(fā)方法學和工具環(huán)境等方面取得了系列成果。

梅宏教授的主題報告是《軟件定義一切：挑戰(zhàn)和機遇》。主要內(nèi)容分為三部分，無處不在的軟件，軟件定義的時代，新時代的機遇和挑戰(zhàn)。

他從軟件從業(yè)者的視角，將計算機軟件發(fā)展歷程分為三個階段，并分別總結(jié)概括了各個階段的大體體征以及應用領域。第一個階段是1946—1975年，軟硬一體化階段；第二個階段是1975年以后，軟件的產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化階段；第三個階段是1995年以后，軟件的網(wǎng)絡化、服務化階段。

結(jié)合當下的人工智能熱潮，梅宏教授認為我們正在進入一個軟件定義的時代。軟件定義的技術(shù)本質(zhì)是把原先一體化的硬件設施打破，將基礎硬件虛擬化并提供標準化的基本功能，然后通過管控軟件，控制其基本功能，提供更開放、靈活、智能的管控服務。

他認為軟件技術(shù)是新一輪制造業(yè)革命的核心競爭力之一。智能制造業(yè)需要實現(xiàn)“硬件”、知識和工藝流程的軟件化，進而實現(xiàn)軟件的平臺化，本質(zhì)上即“軟件定義”。

報告中除了回顧了軟件技術(shù)的發(fā)展，梅宏教授還從操作系統(tǒng)的視角來理解軟件定義的本質(zhì)和內(nèi)涵：硬件資源虛擬化、管理功能可編程。最后，梅宏教授也展望了軟件定義的未來，他認為在人-機-物融合計算的場景下，萬物皆可互聯(lián)、一切均可編程、進而分析了軟件定義的帶來的機遇和挑戰(zhàn)。

軟件定義一切，人-機-物互聯(lián)就是軟件人的機遇。軟件定義的挑戰(zhàn)是什么？梅宏教授認為是體系結(jié)構(gòu)設計決策，系統(tǒng)安全，系統(tǒng)質(zhì)量以及如何更輕量的虛擬化，還有怎樣打造高度自適應的軟件平臺。具體內(nèi)容請看雷鋒網(wǎng)整理編輯的梅宏院士會場實錄。

以下是梅宏院士的報告原文

感謝大會給的這個機會！近幾年中，我在不同的場合也做了很多不同的報告，但是這幾年都是被動地被拉去講大數(shù)據(jù)，后來想想，差點把自己的主業(yè)忘了?，F(xiàn)在軟件很重要，我們每天的生活都離不開軟件，可能大多數(shù)人每天早上起床的第一件事兒就是打開某個APP。所以我今年給自己訂了一個小目標，但凡有機會做報告，我就只講軟件，也是為本行業(yè)的人呼吁一下，所以我今天講的題目很大，軟件定義一切。

無處不在的軟件

“軟件定義一切”并不是我說的，我要是這么說可能把咱們今天在座的很多同行都給得罪了。我是想借這個題目講一講軟件的三個階段。第一個題目我想大家都認可，軟件已經(jīng)無處不在，第二個題目是軟件定義的時代。我們正在進入一個新的時代，中華民族復興的時代，我是從信息技術(shù)對人類社會的改造這個角度來談這個新時代，不同的人從不同的角度也給了這個時代不同的賦名。從基礎設施視角來看，這是一個互聯(lián)網(wǎng)+時代；從計算模式視角來看，這是一個云計算時代；從信息資源視角來看，這是一個大數(shù)據(jù)時代；從信息應用視角來看，這是智能化時代。我想說在這些里面有一項很重要的技術(shù)，那就是軟件。某種意義上來說，我們這個時代就是一個軟件定義的時代。

軟件產(chǎn)業(yè)呈持續(xù)增長態(tài)勢。從國內(nèi)來看，國家工信部公布的2012年到2016年的五年數(shù)據(jù)中，軟件和信息技術(shù)服務業(yè)始終保持高增長，在電子信息行業(yè)的比重也在不斷上升。2008年金融危機開始以后，很多行業(yè)都在下滑，而信息技術(shù)行業(yè)還在保持增長，而軟件行業(yè)的增長又是遠遠高于信息技術(shù)其他的比重。從國際上來看，全球有19個國家軟件支出占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重超過0.5%，其中美國已經(jīng)超過1%。這個產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直在保持增長。第二個軟件從業(yè)的人數(shù)，2014年全球ICT技術(shù)工人約為2900萬人，其中專業(yè)軟件開發(fā)人員約1100萬人。國家工信部給出的近五年數(shù)據(jù)中，軟件從業(yè)人數(shù)也在逐年增長，2016年達到576萬人。但如果換一個視角，從開源社區(qū)來看，比如程序員經(jīng)常去的一個軟件問答網(wǎng)站stack overflow，注冊3200萬人，其中超過2500萬人是多次訪問。再比如CSDN,注冊用戶達2500萬，活躍用戶超過800萬。它們普遍都要比工信部公布的數(shù)據(jù)高，這說明和軟件相關的從業(yè)人數(shù)有很多。

回顧過去計算機軟件發(fā)展，我認為大概可以分為三個階段。第一個是1946到1975中期，是軟硬一體化階段。第二個是1975年以后，軟件產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化階段；第三個是1995年以后，軟件的網(wǎng)絡化、服務化階段。

我想講一講這三個階段的大體特征。在軟硬一體化階段，也就是計算機剛出現(xiàn)的時候，是沒有軟件的，都是以程序?qū)崿F(xiàn)的，大體上展現(xiàn)方式的是機器語言，匯編語言。早期應用領域以破解密碼，軍事領域的計算為主。60年代初期，開始出現(xiàn)“軟件”一詞，融合程序和文檔為一體，作為獨立的形態(tài)從硬件分離出來，以IBM 360系列機為代表（盡管還是和硬件捆版一起銷售），也逐漸形成了計算機學科和程序員行業(yè)。它的展性形式是高級程序語言+文檔，應用領域主要是商業(yè)計算和其他科學計算領域。軟件產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化階段，以Microsoft和Oracle的出現(xiàn)，標志著軟件開始成為一個獨立產(chǎn)業(yè)。PC的廣泛應用和軟件產(chǎn)品化催生了人類歷史上信息化的第一波浪潮，其主要特征即以單機應用為特征的數(shù)字化階段。緊接著就出現(xiàn)了辦公軟件，徹底改變了人類傳統(tǒng)的辦公行為，微軟office迄今依然是微軟標志性產(chǎn)品之一。九十年代中期開始，軟件進入網(wǎng)絡化，服務化階段?；ヂ?lián)網(wǎng)推動了軟件從單機向網(wǎng)絡計算環(huán)境的延伸，帶來了信息化的第二波浪潮，其基本特征是以聯(lián)網(wǎng)應用為特征的網(wǎng)絡化階段。

做軟件的人總是希望把互聯(lián)網(wǎng)作為平臺，來研究軟件。軟件的形式也因互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生變化，形態(tài)從傳統(tǒng)的拷貝行為變?yōu)檐浖眨鹊胶笃谝苿踊ヂ?lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，促成APP的誕生，整個軟件模式都發(fā)生了變化。應用領域已經(jīng)滲透到社會經(jīng)濟生活中的方方面面。

互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下軟件呈現(xiàn)新特性和新特征

我們中國學者自己定義一個詞：網(wǎng)構(gòu)軟件。指的就是面向互聯(lián)網(wǎng)計算的軟件新范型。這些新范型是什么，總結(jié)有幾個性質(zhì)，實體的自主性，實體對環(huán)境的情景感知，實體之間的自主協(xié)同，實體的在線演化，以及可信性需求。簡單來說，軟件呈現(xiàn)網(wǎng)絡化體系結(jié)構(gòu)，基于網(wǎng)絡進行開發(fā)，通過網(wǎng)絡交付分發(fā)并提供服務，這就是軟件的服務化。軟件和硬件相比，同樣都作為功能性產(chǎn)品，但軟件這種工具和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)一種真正的服務化。緊接著移動互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，又產(chǎn)生了一種新的模式，這就是APP。蘋果商店擁有300萬+個APP，累計下載量超過1500億次。這個時候創(chuàng)造了一種新的模式，客戶端要和服務器端合起來完成一件任務，他也是一種拷貝，不過是一種新的拷貝方式。互聯(lián)網(wǎng)深刻改變了人類社會和生活模式，而互聯(lián)網(wǎng)的核心價值是連接，軟件是實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)核心價值的重要使能技術(shù)。硬件連接雖然很重要，但最終的靈活連接還要靠軟件。

最終我引用兩位名人的話，NetScape創(chuàng)始人Marc Andreessen說：Software eats the world! 軟件吞噬世界。另一位是C++語言發(fā)明人，Bjarne Stroustrup說：人類文明運行在軟件之上。

軟件定義的時代

第二部分我講的是軟件定義的時代?；ヂ?lián)網(wǎng)及其延伸，正在導向我們走在一個新的模式，人-機-物的融合。信息技術(shù)的網(wǎng)絡化、泛在化、智能化趨勢蘊含了人-機-物和諧發(fā)展的愿景。當前，正在興起信息化的第三波浪潮，即以數(shù)據(jù)的深度挖掘與融合應用為特征的智慧化階段。這個階段我命名為智能化階段，在這個新的環(huán)境下，人機物融合環(huán)境下的信息基礎設施是海量的資源。第二來看他的應用，人機物融合環(huán)境下的新型應用：需求形態(tài)多樣。面對海量資源和應用需求形態(tài)多樣的這兩個特征，人機物融合需要新的平臺環(huán)境，如何凝練應用共性，如何有效管理資源這是這個平臺的基本要求。在這樣的平臺之下，由于應用需求變化頻繁和應用場景動態(tài)多變，這個平臺能否實現(xiàn)按需靈活定制？

什么是軟件定義？

軟件定義的真正落地，還是在云計算平臺里面的應用。2011年前后，OpenFlow被用于云計算平臺中進行網(wǎng)絡管理，并被廣泛接受。在15年的時候，Gartner戰(zhàn)略報告首次出現(xiàn)SDN（軟件定義），SDN重新“定義”了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)甚至通信產(chǎn)業(yè)。

軟件定義網(wǎng)絡的技術(shù)原理是通過一組API對網(wǎng)絡設備進行任意的編程從而實現(xiàn)新型的網(wǎng)絡協(xié)議、拓撲架構(gòu)而不需改動網(wǎng)絡設備本身。

計算機的操作系統(tǒng)是什么，是管理硬件資源、控制程序運行、改善人機界面和為應用軟件提供支持的一種系統(tǒng)軟件，即向上提供公共服務，向下管理資源。如果從操作系統(tǒng)視角來看軟件定義，操作系統(tǒng)是軟件定義的“計算機”，從軟件研究者的視角，操作系統(tǒng)體現(xiàn)了“軟件定義”之集大成。

在我的理解看來，軟件定義的技術(shù)本質(zhì)就是把過去的一體化硬件設施打破，基礎硬件及其虛擬化提供標準化的基本功能，然后通過管控軟件控制基本功能，提供更開放、靈活、智能的管控服務。

軟件定義的技術(shù)本質(zhì)：硬件資源虛擬化，管理功能可編程。硬件資源抽象為虛擬資源，然后用系統(tǒng)軟件對虛擬資源管理和調(diào)度。就是在硬件資源虛擬化的基礎上，用戶可編寫應用程序，滿足訪問資源的多樣性的需求。大家現(xiàn)在可以看到軟件定義出現(xiàn)了各種各樣的延伸，軟件定義的存儲，軟件定義的計算，軟件定義的環(huán)境，軟件定義的數(shù)據(jù)中心等等。但所有架構(gòu)都跳不出操作系統(tǒng)的三層架構(gòu)，就是說軟件平臺的三層架構(gòu)，這些SDX均符合“硬件資源虛擬化”與“管理任務可編程”的技術(shù)原理。

這就是我對軟件定義的理解。

軟件定義帶來的機遇和挑戰(zhàn)是什么？

我們可以看到的機遇就是軟件定義一切。定義一切，人-機-物互聯(lián)是我們追求的目標。我們是不是最終能做到萬物皆可互聯(lián)，一切均可編程呢？這就是軟件定義給未來世界達成的目標，也就是我們的機遇所在。我們看到軟件定義的本身進一步泛化和延伸，我們要軟件定義我們的物理世界，再進入我們的城市、我們的行業(yè)、我們的校園，從單一的資源管控到人、機、物融合環(huán)境下對各種資源全方位的互聯(lián)互通。這是我們今后努力的方向。

人工智能是當今的熱潮，但我個人的觀點還是認為處于數(shù)據(jù)驅(qū)動的算法智能階段，軟件平臺如何提供“通用”的智能應用支撐，并允許按需深度定制？是否會出現(xiàn)面對AI的操作系統(tǒng)？我想這個也是可以通過平臺的方式去實現(xiàn)。軟件技術(shù)在新一輪革命技術(shù)中毫無疑問是核心競爭力之一，新一輪制造革命需要實現(xiàn)“硬件”、知識和工藝流程的軟件化，進而實現(xiàn)軟件的平臺化，本質(zhì)上即“軟件定義”。隨著人、機、物的融合，軟件定義的挑戰(zhàn)可以分為這幾個方面：體系結(jié)構(gòu)設計決策，系統(tǒng)質(zhì)量，系統(tǒng)安全，更輕量的虛擬化，從原有系統(tǒng)到軟件定義系統(tǒng)平滑過渡，高度自適應智能軟件平臺。

體系結(jié)構(gòu)設計決策，包括比如如何確定受管元素的合理“粒度”和“層次”？如何界定軟、硬件的功能劃分并組裝、配置相應元素？等。

系統(tǒng)的質(zhì)量，需要解決的問題有如何合理平衡管理靈活性和“虛擬化”后的性能損耗（與直接訪問原系統(tǒng)相比）？如何降低“軟件實現(xiàn)”的復雜性和故障率，有效定位故障以保障可靠性？等等。

系統(tǒng)安全，對硬件資源管理可編程帶來開放性、靈活性的同時，也可能會帶來更多的安全隱患。對于工業(yè)控制等安全攸關領域來說，可能會帶來難以難以估量的損失。

更輕量的虛擬化。大量的新設備產(chǎn)生，虛擬化實現(xiàn)了對硬件資源的軟化，是軟件定義的基礎技術(shù)，現(xiàn)有以虛擬機為單位的技術(shù)過于重載，難以滿足性能和實時性要求。

原有系統(tǒng)到軟件定義系統(tǒng)平滑過渡。如何將原有系統(tǒng)平滑過渡到軟件定義系統(tǒng)？通過對已有的資源進行大幅度的改造，我們需要安裝新的硬件，需要做新的軟件管理系統(tǒng)，以及面臨的人力，時間，經(jīng)濟，風控等因素。這個平滑過渡也需要合理的方案，否則很難做成這樣的事情。

高度自適應軟件平臺。從軟件人追求的目標來看，我們想追求一種更為高度自適應的智能軟件平臺。現(xiàn)在平臺方式是以硬件資源為中心的，如果基礎設施層發(fā)生變化，軟件平臺就要發(fā)生改變，改完之后，上面的應用也可能發(fā)生改變。我們追求的理想方式是，軟件平臺具有預測和管理未來硬件資源變化的能力。