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從章魚受到啟發的擬態技術,將在電力、金融、電子商務等領域率先開展應用

解放日報·上觀新聞記者今天獲悉, 從擬態章魚受到啟發的我國原創的擬態技術已經走上產業化道路, 研發團隊已同中國國電、中國工商銀行、阿裡巴巴、河南聯通等單位達成技術和應用合作意向, 將在電力、金融、電子商務等領域率先開展應用, 為保障國家資訊基礎設施安全發揮作用。 專家認為, 這一技術有望成為網信技術與產業發展的又一風口, 將助推我國新一代資訊技術和產業實現“換道超車”。

中國網信軍民融合發展聯盟擬態技術與產業創新專委會今天在上海正式成立。

從擬態章魚到擬態計算

進入21世紀以來, 高性能計算已成為一個國家科技發展中不可或缺的支撐工具, 它與傳統的理論研究和實驗室實驗一道被稱為科學研究的三大“支柱”。 不過, 隨著新峰值計算的不斷突破, 一些技術難點也日益凸顯:現有體系結構下的計算系統實際應用性能僅有峰值性能的5%-10%;使用者無法自主參與計算資源的配置和計算過程的控制;高性能帶來了高耗能, 例如穀歌的雲計算中心日耗電量與整個瑞士日內瓦城相當。 如果沒有技術突破, 被譽為“超級電腦界下一頂皇冠”的E級電腦系統功耗可能超過50兆瓦。

如何用創新技術走出一條新路?位於印尼蘇拉威西島水域的一種章魚, 給了我國科學家以啟發。 這種被稱為擬態章魚的生物,

在遇到危險時, 可以綜合運用色彩、紋理、外觀和行為來模擬15種海洋生物, 從而提升了攻擊與防禦行動的有效性。

不僅僅是章魚。 海鷗在起飛、翱翔和著陸的時候, 姿態各異。 能否用擬態技術提升飛行效能?基於這一理念已經有人提出了變體飛行器的概念。

自然界的這些奇特現象, 揭示出結構決定效能、結構決定安全。 從2007年開始, 國家數位交換系統工程技術研究中心主任、中國工程院鄔江興院士融合仿生學、認知科學和現代網路技術, 首次提出了用功能等價條件下的變結構計算解決高耗能處理的問題, 即“擬態計算”的概念, 並聯合國內多家科研單位, 從理論研究、演算法分析、技術實現入手,

開始了艱難的探索。 這一創新理論得到了科技部和上海市科委的大力支持, 被納入到國家863計畫部市合作項目進行重點科研攻關。 今年6月1日, 美國推出了電子復興計畫, 旨在推動晶片向超摩爾定律方向發展, 重點就是先進新材料、電路設計工具和系統架構研究。 以“擬態計算”的研發為契機, 科技部和上海市科委10年前就部署了“新概念高效能電腦體系結構及系統研究開發”, 可謂佈局在先。

2013年9月, 以擬態計算為核心理念設計的世界首台擬態電腦原理樣機一經問世, 就高票入選由兩院院士評選出的“2013年度中國十大科技進展新聞”。 測試表明, 擬態電腦“依靠動態變結構、軟硬體結合實現基於效能的計算”, 能效比一般高性能電腦可提升十幾倍到數百倍,

實現了高效能的設計目標。

“改變遊戲規則的技術創新”

近年來, 勒索病毒等事件頻發, 網路安全問題亟待解決。 在軟體行業有個專業名詞叫“千行代碼缺陷率”, 絕大部分軟體公司的每一千行代碼就有可能存在一個漏洞。 據計算, 我們最常使用的Windows作業系統的代碼量是5000萬行左右, 安卓系統大概是1200萬行, 其中的漏洞可想而知。

也是在2013年, 鄔江興院士帶領核心團隊又創造性地提出了擬態防禦思想, 將“變結構計算”演繹為“變結構防禦”聯手復旦大學、浙江大學、上海交通大學、中科院資訊工程研究所等十餘家科研院所和中興通訊、烽火通信等國內資訊技術企業, 開始了挑戰“易攻難守”的網路安全問題。

2016年, “Web伺服器擬態防禦原理驗證系統”和“路由器擬態防禦原理驗證系統”在上海研製成功。 從2016年1月開始, 科技部委託上海市科委組織了國內9家權威評測機構, 組成眾測團隊開展原理驗證測試, 來自國內網路通信和安全領域的21名院士和110余名專家參與了不同階段的測評工作。 專家們採用黑盒測試、白盒測試、滲透測試、對比測試等傳統手段和人為預置後門、注入病毒木馬等非常規手段, 試圖衝破擬態防禦系統侵入所防護的網路空間。 在長達6個月的多輪眾測中, 沒有一次攻擊成功得手, 達到理論預期。

在2016年舉辦的第三屆世界互聯網大會上, 該成果被譽為“改變遊戲規則的技術創新”, 受到國內外廣泛關注。

欄目主編:黃海華 文字編輯:黃海華 題圖來源:視覺中國 圖片編輯:雍凱

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