如何高效、安全、可信地利用互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)資源，從數(shù)據(jù)融合碰撞中得到更多價值，是學術(shù)界亟須處理的難題。
近日，這個難題有了一個很有潛力的技術(shù)解決途徑。11月9日，北京大學計算機學院黃罡教授團隊主持研發(fā)的“基于數(shù)字對象架構(gòu)的數(shù)聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)互操作技術(shù)”，入選2022年世界互聯(lián)網(wǎng)大會“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。
這一技術(shù)在復雜、開放、動態(tài)、難控的互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)了可信可管可控的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通互操作，蘊含著以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)聯(lián)網(wǎng)的重大技術(shù)變革和全新應(yīng)用生態(tài)，在推動網(wǎng)絡(luò)空間衍生出數(shù)據(jù)空間方向上邁出了一大步。
2022世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果發(fā)布現(xiàn)場
歡迎進入“數(shù)聯(lián)網(wǎng)”宇宙數(shù)字對象從何而來？
你聽說過數(shù)聯(lián)網(wǎng)么？它是在互聯(lián)網(wǎng)上的虛擬網(wǎng)絡(luò)，目標是將數(shù)據(jù)從機器和應(yīng)用中釋放出來形成獨立的數(shù)字對象，進而解決數(shù)據(jù)使用不可信、不可管、不可控的問題。數(shù)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)地址獨立于互聯(lián)網(wǎng)IP地址和域名系統(tǒng)(DNS)，同一個數(shù)據(jù)不論跑到哪臺機器，地址都不變。當數(shù)據(jù)成為互聯(lián)網(wǎng)上獨立于機器的實體，這就給數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化、流通、交易、隱私保護等數(shù)字經(jīng)濟的關(guān)鍵難題提供了新的技術(shù)途徑。
“萬物數(shù)聯(lián)”是數(shù)聯(lián)網(wǎng)勾勒的宏圖，其首先解決的問題，便是如何釋放互聯(lián)網(wǎng)上的海量數(shù)據(jù)資源。但是，信息技術(shù)近30年的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，形成了數(shù)百萬計的信息孤島系統(tǒng)，即相互之間在功能上不關(guān)聯(lián)、信息不共享互換以及信息與業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用相互脫節(jié)的信息系統(tǒng)。每個信息孤島都蘊藏了富含價值的海量數(shù)據(jù)。只有打破信息孤島，才能實現(xiàn)其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和功能與第三方系統(tǒng)的高效互操作，這是大數(shù)據(jù)發(fā)展的重大需求，也是公認的世界級挑戰(zhàn)。
北京大學梅宏院士、黃罡教授帶領(lǐng)團隊經(jīng)過十余年的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)的“云-端融合系統(tǒng)的資源反射機制及高效互操作技術(shù)”，通過對系統(tǒng)客戶端的外部監(jiān)測與控制來實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和功能的高效互操作，消除了系統(tǒng)源碼、數(shù)據(jù)庫表、后臺權(quán)限、原開發(fā)團隊等依賴，相較傳統(tǒng)方案將信息孤島的數(shù)據(jù)開放效率平均提升兩個數(shù)量級，獲得了2018年國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎，這也是國內(nèi)計算機領(lǐng)域首次獲得該獎。高效打破信息孤島之后，也就為數(shù)聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建提供了充足的數(shù)字對象。
海量數(shù)據(jù)在眼前“大數(shù)據(jù)互操作”技術(shù)
互操作指的是獨立的信息系統(tǒng)之間相互通信并使用彼此功能的能力。在信息孤島被打破后，互操作在技術(shù)與倫理層面，都遇到了新的問題。
技術(shù)層面上，海量的數(shù)據(jù)使得處理難度大大增加。在研究中，黃罡團隊遇到了不少困難。其中，大規(guī)模數(shù)據(jù)的跨域使用問題給黃罡留下的印象尤為深刻。經(jīng)過持續(xù)的鉆研，團隊選擇“以結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為突破點，揭示了數(shù)據(jù)調(diào)度和數(shù)據(jù)應(yīng)用可分離的數(shù)據(jù)語用機理，實現(xiàn)了跨轄域萬級節(jié)點每秒百萬次的數(shù)據(jù)應(yīng)需調(diào)度能力”，終于突破了這一技術(shù)瓶頸。
倫理層面要面臨的問題更為關(guān)鍵。數(shù)據(jù)被使用才能產(chǎn)生價值，但就使用者個人而言，則不得不警惕個人信息的公開限度。當身份信息成為一份數(shù)據(jù)，要去除個人信息被陌生人隨意使用的可能，尊重數(shù)據(jù)所有者的意愿，讓所有數(shù)據(jù)可信、可管、可控，是數(shù)聯(lián)網(wǎng)能夠被推廣使用的重中之重，這也倒逼著原有的互操作技術(shù)不斷升級。
基于數(shù)字對象架構(gòu)的數(shù)據(jù)互操作模型
基于此，黃罡團隊針對數(shù)據(jù)溯源及數(shù)據(jù)使用的管控問題，攻克了代碼分析、智能合約和分布式賬本等方面的一系列關(guān)鍵技術(shù)，支持了數(shù)據(jù)使用過程中的“事前審計、事中管控和事后追責”，并突破了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下萬級節(jié)點百億數(shù)字對象跨域使用和可信管控的性能瓶頸，實現(xiàn)了覆蓋數(shù)字對象接入、標識、發(fā)現(xiàn)、交換、使用及管控等基本功能的整套數(shù)聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件，最終形成了以數(shù)字對象架構(gòu)為核心、國際先進、全球普適的數(shù)聯(lián)網(wǎng)中國方案。
技術(shù)驅(qū)動+應(yīng)用牽引之后從產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新到產(chǎn)學研融合創(chuàng)新
信息不能以孤島形式存在，技術(shù)同樣如此。依托技術(shù)進步，持續(xù)推動技術(shù)在國家和行業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，是黃罡團隊一直堅持的路徑。中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司2019年開始與北京大學合作，全面引進了北大的科研成果，并據(jù)此形成了中國電子云數(shù)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺、信創(chuàng)領(lǐng)域支撐平臺、數(shù)聯(lián)網(wǎng)一體機等關(guān)鍵產(chǎn)品與解決方案。2020年2月，又與北大一起合作，共建了國家級新型實體科研機構(gòu)——北京大數(shù)據(jù)先進技術(shù)研究院（AIBD），推動數(shù)聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和規(guī)模化應(yīng)用。
目前，黃罡團隊已經(jīng)與全球上百家高校、科研機構(gòu)和領(lǐng)軍企業(yè)合作打造出了數(shù)聯(lián)網(wǎng)中國方案，支撐和推動了山西省廣域數(shù)聯(lián)網(wǎng)、國家電網(wǎng)能源數(shù)聯(lián)網(wǎng)、中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)要素登記（確權(quán)）、藥品現(xiàn)代化監(jiān)管、國家科學數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與共享等多個關(guān)鍵領(lǐng)域的示范應(yīng)用。黃罡團隊也已經(jīng)摸索出了貫穿“產(chǎn)學研用”協(xié)同創(chuàng)新鏈條的經(jīng)驗和模式，在軟件技術(shù)研究領(lǐng)域為服務(wù)國家戰(zhàn)略貢獻了“北大方案”。
技術(shù)驅(qū)動+應(yīng)用牽引之后從“北大方案”出發(fā)，發(fā)出“中國聲音”
在黃罡團隊開展數(shù)聯(lián)網(wǎng)研究的過程中，有一位合作者尤其引人注目。這位學者是羅伯特·卡恩（Robert E. Kahn）。卡恩是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP的共同發(fā)明人，2004年獲得了有計算機領(lǐng)域“諾貝爾獎”之稱的ACM圖靈獎，被譽為“互聯(lián)網(wǎng)之父”，也是數(shù)字對象概念最早的提出者和倡導者。2018年起，黃罡團隊和卡恩開始了深度合作；2019年，卡恩受聘北京大學名譽教授。黃罡團隊與卡恩的合作，不僅源于共同的學術(shù)愿景，也是努力讓中國方案站立世界舞臺中央的嘗試。2020年，數(shù)字對象體系架構(gòu)應(yīng)用技術(shù)與標準促進組織（ATSD）全球秘書處在北京大學成立；同年，黃罡團隊牽頭成立了DOIP標準開發(fā)和應(yīng)用工作組，制定了數(shù)字對象架構(gòu)兩大核心協(xié)議之一的DOIP國際團體新版標準，并實現(xiàn)了DOIP協(xié)議開源軟件棧。這標志著黃罡團隊初步掌握了數(shù)聯(lián)網(wǎng)具有影響力技術(shù)體系的國際話語權(quán)，讓“北大方案”代表“中國方案”，在世界發(fā)出中國聲音。
黃罡教授與Kahn合照
數(shù)字經(jīng)濟和數(shù)字社會的發(fā)展將形成支撐社會經(jīng)濟各類數(shù)據(jù)開發(fā)利用的數(shù)據(jù)空間。類似網(wǎng)絡(luò)空間由互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)及其上層應(yīng)用組成，數(shù)據(jù)空間則是由數(shù)聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及其上層應(yīng)用組成。由于數(shù)聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是建立在互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)之上的虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，因此數(shù)據(jù)空間本質(zhì)上是網(wǎng)絡(luò)空間從“計算為中心”向“數(shù)據(jù)為中心”轉(zhuǎn)型的一種新形態(tài)，蘊含著變革性的重大科技問題和換道超車創(chuàng)新機遇。
黃罡團隊將在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，聚焦數(shù)聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)空間的建設(shè)發(fā)展面臨的技術(shù)發(fā)展路徑受制、應(yīng)用基礎(chǔ)理論薄弱、核心系統(tǒng)軟件缺失等“卡脖子”問題，開展數(shù)據(jù)空間技術(shù)體系、標準規(guī)范、核心系統(tǒng)、試驗環(huán)境、應(yīng)用示范與開源生態(tài)的研究，建立自主原創(chuàng)、適用實用、世界一流的數(shù)聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)空間技術(shù)體系“中國路線”。
