云计算：探寻物联网的起源

云计算（cloud computing）是一个新出现的事物，代表了一种先进的技术。云计算是信息技术发展和信息社会需求到达一定阶段的必然结果。它的出现，有技术上的原因，也有市场方面的推动。

1.从技术角度来看，传统的图灵机模型已经不能够满足当今互联网、物联网的计算需求，需要一种新的计算机模型。

图灵机（见图5-1）由一条双向的可无限延长的磁带（被分成一个个的方格，方格里面写有符号）、一个有限状态控制器和一个读写磁头构成。

图5-1　图灵机模型示意图

图灵机M是一个七元组，即

M=＜Q，T，Σ，δ，q₀，B，F＞

式中　Q——有限的状态集合；

Σ——有限的带字符集合；

B——空白符号，B∈Σ；

T——输入字符集合，T⊆Σ且B∉T；

δ——下一次动作函数，是从Q×Σ到Q×Σ×{L，R}（L为左移，R为右移）的映射；

q₀——初始状态，q₀∈Q；

F——终止状态集合，F⊆Q。

图灵机的一次动作与读写头扫描到的字符及控制器的状态有关。一次动作将引起以下动作：

1）控制器改变状态。(www.xing528.com)

2）在当前扫描到的单元上，重写一个字符取代原来的字符。

3）读写头左移或者右移一个单元。

图灵机模型是计算机的一个很简单的数学模型，虽然简单，却能模拟通用计算机的计算能力。但图灵机模型存在一定的局限性，表现如下：

1）图灵机模型中从初始字符串到终态字符串的映射，对应的是确定空间中点到点的映射，所以该模型只能解决确定性问题，无法解决不确定性问题。

2）图灵机模型通过时钟频率把模拟量近似为数字量，并且决定读写磁头读写的速度，这种等粒度的细分决定了数字化的精确程度，而该模型并没有考虑到这样的近似是否可行，以及数值量应该如何返回模拟量等问题。

3）图灵机模型没有考虑输入、输出的形式化方法和人机交互的需求。

现今，互联网已经成为人与人之间沟通不可或缺的手段，而互联网正在向物联网渗透。这种趋势使得人的感知能力和认知能力挣脱了时间和距离的束缚。最终，互联网、物联网突破了图灵机模型的描述范畴：互联网、物联网上的计算以交互为中心，一台计算机可以影响其他计算机的运行状态，这种影响与计算机所处的物理位置几乎无关；同时，计算机的CPU只是网络上的各个自治节点中的可计算部分。图灵机模型中集中统一的调度，顺序、确定的输入，已经不能描述互联网和物联网的工作机理及交互机理。因此，图灵机模型在互联网、物联网中已经不再适用。

云计算摆脱了传统图灵计算的束缚，适应了互联网、物联网的发展需求。图灵计算与云计算的比较见表5-1。

表5-1　图灵计算与云计算的比较

2.云计算的出现也是社会和经济发展的必然结果。

随着互联网向物联网的扩展，网络将连接更多的人和物，信息-物理系统（Cyber Physi-cal System，CPS）会进一步融合，信息总量会呈几何级数爆炸式增长。同时，随着社会和经济的发展，大众用户有更全面、个性化、深层次的信息需求，需要通过云计算来提供更专业化的服务。云计算使得人的感知能力和认知能力真正进入网络，挣脱了时间和距离的束缚，得到极大的延伸，人与人之间、人与社会之间沟通质量和效率得到极大的提升。

通过规模化，云计算不仅可以降低固定资产的投入，还可以降低运行费用。当资源被集中后，资源的分时共享或者分区共享可以使得同样的资源可以发挥更大的作用。因此，云计算备受中小型企业的欢迎。受这种需求的刺激，许多公司纷纷推出了自己的云产品。

2006年3月，美国亚马逊（Amazon）公司在业界首先推出云计算服务，即弹性云计算（Elastic Compute Cloud，EC2）服务。2007年11月，美国IBM公司宣布了“蓝云”（Blue Cloud）计划，推出面向企业的云计算解决方案。2008年4月，美国谷歌（Google）公司推出了其云计算平台谷歌应用引擎（Google App Engine，GAE），使用户可以在美国Google公司提供的网络基础设施上面构建和托管自己的应用程序。在2008年微软开发者大会上，微软发布了一个全新的云计算平台蔚蓝服务平台（Azure Services Platform），提供了一个在线的基于Windows系统产品的开发、存储和服务代管等服务的环境。美国Salesforce公司作为云计算的积极倡导者之一，也较早地针对中小企业推出其云计算解决方案

2008年，美国国家自然科学基金资助IBM和Google公司两大IT巨头与大学合作开展云计算方面的工作，以帮助美国的研究机构获得低价的计算资源。同时，美国国防部开始建立自己的私有云，通过统一的计算、存储和通信资源来支持内部不同部门的IT服务。美国联邦政府于2009年专门成立云计算工作小组，在其内部推广云计算。自此以后，云计算的概念逐渐获得大众的关注，发展极为迅速，开创了IT产业的新篇章。