“智慧中国”发展理念之二——智能计算

来源:电子政务工程中心   作者:程婧瑶摘选   时间:2014-04-21

   “智慧中国”的环境下,人类通过多维立体感知所获取的海量信息,需要经过如同大脑般判断、思考的处理过程,持续不断的创造出新的想法,最终才能为我们的行为提供决策支撑。智能计算就是这样一个过程,即利用高性能计算机、海量存储、数字仿真模拟、时空模型分析、数据仓库、业务智能、GIS、SOA、计算与存储虚拟化等最先进的IT技术,构建具有专业化信息处理、标准化数据服务和智能化计算服务特点的集约化云计算数据中心,提供高效、高性能的计算能力和信息模型,为科技创新、产业升级、政府决策和社会发展等各个方面提供专业化、标准化和规模化的数据与计算服务。

   一、云计算为智能计算提供支撑条件

   智能计算将运用云计算技术并与成熟的信息模型相结合,云计算技术将能够提供与地理位置无关、与具体设备无关的通用的超算能力,成熟的信息模型能够实现对现实的反演,云计算技术所创造的基础支撑与信息模型相辅相成,才能达到智能计算的效果。这样的智能计算能够自主判断资源的可用性,合理优化的调配计算资源,具备一定的自组织能力,能够智能的实现数据挖掘和知识发现。

   云计算为智能计算提供超算能力。我们目前处于一个数据时代,海量的数据正在以指数的形式飞速增长,对海量数据的有效利用才是实现数据真正价值的有力途径。云计算技术的发展将会实现对于海量数据的存储、计算、服务、应用。云计算的最大优势在于其打破了人类传统的计算模式,形成了一种基于互联网的超级计算模式,即在远程数据中心里,成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云,从而达到每秒10万亿次的运算能力,这在无论是计算速度、准确度,还是计算方法上都将是质的飞跃。试想,从各种传感器、摄像头、分析设备以及先进的测量工具得到的大量数据浩如烟海,这些数据可能用于开发新药品和医疗、制造新能源、预测地震等,若缺少设备和缺乏技术来存储、筛选、加工处理这些数”数据宝藏”,将是对实现数据价值的极大浪费,为了将这些”数据宝藏”有效的利用起来,少不了对其海量数据的计算、加工、处理,云计算技术的发展在一定程度上为海量数据的计算提供了基础支撑,因此,智能计算将离不开云计算技术,云计算将为智能计算提供支撑条件。

   信息模型的参与将使计算更为智能。如果说云计算技术为智能计算提供了基础支撑,使得智能计算具备了超算能力的条件,那么对于计算本身——即信息的处理、加工、分析、归纳、总结,应在基础支撑之上,结合已成型的信息模型,通过再计算创建新的信息模型,以达到决策支持的目的。智能是解决客观实际中某一问题的能力,而具有这种能力一般需要具备一些知识,如对客观实际问题了解的背景知识;问题本身的专业知识;解决问题的一般策略知识;把问题进行分析、选择、归纳、总结的一般方法知识等。对这些知识的合理存储、组织、分析、加工处理,并能够满足决策支持的需要,这将是未来”智慧中国”环境下智能计算的体现。就对地观测活动而言,航天航空各类装载传感器以及地面的接收装置每时每刻都将产生庞大的数据,对海量数据的处理,建立处理模型又将依赖于数据类型、分辨率、波段数和影像特征等多种因素,并且需要满足多时-空-谱多源海量数据信息提取与变化分析的需求。智能计算应利用云计算技术,综合考虑对地观测传感网条件下的多维、多尺度、高动态、多耦合等复杂的数据与信息关系,结合先验知识以及现有的较为单一的信息提取与数据处理方法模型,发展多时-空-谱特征数据的一体化融合模型与方法,实现对多源观测数据的协同处理。由此可见,基于云计算技术并且结合了信息模型的计算将能够实现数据的挖掘以及有助于新知识的发现,使得计算更高效、更智能。

   二、智能计算将提供更科学的决策支持

   智能计算打破了专业领域各自计算的单一模式,其与现有的多领域信息模型相结合,在借助云计算技术所提供的超算能力的情况下,能够推算出虚拟仿真模型,为决策支持提供有力依据,具备一定的前瞻性,能够实现对未来的预测。

   智能计算的最终目的是提供科学的决策支持,决策支持的背后必然得益于繁琐、精准的海量计算。各类决策支持活动发展至今,不得不提及决策支持系统的发展过程:70年代提出决策支持系统,它主要是利用数据库技术等实现各级管理者的管理业务,在计算机上进行各种事物处理工作,为各级管理者提供辅助决策的能力。发展至80年代,模型库、知识库逐渐成为了决策支持系统的主体,模型库中的模型已经由数学模型扩大到数据处理模型、图形模型等多种形式,决策支持系统的本质是将多模型有机组合起来,通过定量分析进行辅助决策。90年代初,决策系统逐渐引进专家经验的参与,与专家系统结合起来,形成了智能决策系统。专家系统进行定性分析辅助决策,它与以定量分析辅助决策的支持系统相结合,进一步提高辅助决策能力。智能决策系统发展至今,经过了数学模型、数据处理模型、数据挖掘、知识发现、再到对知识的推理即形成智能模型的过程。由此可见,支持决策的数据、模型、知识、决策的演变过程是与海量、繁琐的计算离不开的,数据到模型再到知识的转变,将是大量数据、多种模型综合计算的结果,随之发展的人工智能、机器学习等加入,结合专家经验,直到决策的形成,将是计算的又一新的提升。

   智能计算所提供的决策支持将不仅仅局限于决策支持系统的发展,它将从目前互联网中各类数据、模型的海量计算延展到物联网下更丰富的数据、模型、知识的超能计算,它不仅仅能够为各级领导者提供业务决策能力,还能使得独立的物体具备自决策的能力,大到工厂、房屋、汽车、飞机、公路等,小到桌椅、水杯、钥匙等,使得每个物体都具备一个像人脑那样的计算中心,能够对所需信息进行自获取、自组织、自处理,并且可以按照一定的规律和方法形成决策。可想达到这样效果的智能计算将不仅仅会对计算速度、存储容量提出更高要求,更主要的是对数据的筛选判断、加工处理、模型组建、知识形成提出更高标准、更高要求。因此,云计算技术与高智能信息模型的发展将有助于成就智能计算提供决策支持。

   三、面向用户的智能计算服务

   智能计算将以云计算等新技术的全面发展为基础,在”信息云”、”存储云”、”服务云”等的逐渐实现中,将智能计算中的计算数据、信息模型、决策支持等的计算资源封装成服务向用户提供。

   “智慧中国”环境下,智能计算所能提供的无论是惊人的计算速度、超大的存储容量,还是按需的知识,以及智能的决策,智能计算都将是以服务的形式提供。即对于用户而言,他不必知道他所做的决策,其信息从哪里来,将存储于哪里,怎么演变而来,为什么会是这样的决策,他只需享受这个决策所呈现的效果。这就像电一样,用户不需要知道电是怎么来的,从哪个发电厂来的,怎么制造出来的,谁向他提供的等等这些问题,他只需要确定他需要照明,因此按了电源开关甚至是都不用自己手动去触摸开关,也许只是一个意念,电灯就会亮起来。照明这样的结果背后,一切的操作、计算都将对用户透明,也可以说这种计算的结果展现是为用户提供一种照明服务。智能计算就是这样以一种服务的形式向用户提供计算服务,已达到智能决策的效果。

   智能计算以服务的形式提供人们计算服务,为了达到更好的服务效果,应提供一个和谐的人机交互环境,具备便捷化、人性化、个性化等特点。

  n 便捷化:任何服务的提供都是建立在方便获取的前提下,智能计算既然将延展到物联网范畴,这就使得人们获取智能决策的途径要更方便快捷,更易于理解和操作。

  n 人性化:允许人通过说、写、表情、动作甚至是意念与机器、智能物体进行对话,具备大容量的记忆和存储功能,能够总结和归纳人的经验自主推断预测下一步的决策。并且具有贴心的提示和辅助功能,能够根据使用者的使用情况及状态控制和调整其工作内容和日程安排等,并进行提示或通知。

  n 个性化:具备一定的学习能力,可以记住其使用者的喜好和习惯、帮助使用者自动快速的收集整理周边的信息,扩展人们的思维方式。

 

              摘自“数字中国”发展报告2011

                       ——回顾与展望:从“数字中国”迈向“智慧中国”

 



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