物联网 The Internet of Things

当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。 网络技术具有很大的应用潜力，能同时调动数百万台计算机完成某一个计算任务，能汇集数千科学家之力共同完成同一项科学试验，还可以让分布在各地的人们在虚拟环境中实现面对面交流。 发展历程 网络研究起源于过去十年美国政府资助的高性能计算科研项目。这项研究的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、大型的科研设备、通信设备、可视化设备和各种传感器等整合成一个巨大的超级计算机系统，以支持科学计算和科学研究。 微软公司把开发力量集中在数据网络上，关注使用网络共享信息，而不是网络的计算能力，这反映了学术和研究领域内的分歧。事实上，很多用于学术领域的网络技术都能够成为商业应用。 Argonne Globus是美国阿贡（Argonne）国家实验室的网络技术研发项目，全美12所大学和研究机构参与了该项目。Globus对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网络计算的关键理论进行研究，开发能在各种平台上运行的网络计算工具软件，帮助规划和组建大型的网络试验平台，开发适合大型网络系统运行的大型应用程序。 目前，Globus技术已在美国航天局网络、欧洲数据网络、美国国家技术网络等8个项目中得到应用。2005年8月，美国国际商用机器公司（IBM）宣布投入数十亿美元研发网络计算，与Globus合作开发开放的网络计算标准，并宣称网络的价值不仅仅限于科学计算，商业应用也有很好的前景。网络计算和Globus从开始幕后走到前台，受到前所未有的关注。 中国非常重视发展网络技术，由863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项支持建设的中国国家网络项目在高性能计算机、网络软件、网络环境和应用等方面取得了创新性成果。具有18万亿次聚合计算能力、支持网络研究和网络应用的网络试验床——中国国家网络，已于2005年12月21日正式开通运行。这意味着通过网络技术，中国已能有效整合全国范围内大型计算机的计算资源，形成一个强大的计算平台，帮助科研单位和科技工作者等实现计算资源共享、数据共享和协同合作。 关键技术 网络的关键技术有网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。宽带网络系统是在网络计算环境中，提供高性能通信的必要手段。资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具根据当前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率。网络计算主要是科学计算，它往往伴随着海量数据。如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。这需要开发能在网络计算中传输和读取，并提供友好用户界面的可视化工具。 研究现状 网络计算通常着眼于大型应用项目，按照Globus技术，大型应用项目应由许多组织协同完成，它们形成一个“虚拟组织”，各组织拥有的计算资源在虚拟组织里共享，协同完成项目。对于共享而言，有价值的不是设备本身而是实体的接口或界面。 从技术角度看，共享是资源或实体间的互 *** 作。Globus技术设定，网络环境下的互 *** 作意味着需要开发一套通用协议，用于描述消息的格式和消息交换的规则。在协议之上则需要开发一系列服务，这与建立在TCP/IP（传输控制协议/网际协议）上的万维网服务原理相同。在服务中先定义应用编程接口，基于这些接口再构建软件开发工具。 Globus网络计算协议建立在网际协议之上，以网际协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。Globus协议分为构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层五层。每层都有各自的服务、应用编程接口和软件开发工具、上层协议调用下层协议的服务。网络内的全局应用都需通过协议提供的服务调用 *** 作系统。 构造层功能是向上提供网络中可供共享的资源，是物理或逻辑实体。常用的共享资源包括处理能力、存储系统、目录、网络资源、分布式文件系统、分布式计算机池、计算机集群等。连接层是网络中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。构造层提交的各资源间的数据交换都在这一层控制下实现的。各资源间的授权验证、安全控制也在此实现。资源层的作用是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。 汇集层的作用是将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享、调用。为了对来自应用的共享进行管理和控制，汇集层提供目录服务、资源分配、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网络启动、负荷控制、账户管理等多种功能。应用层是网络上用户的应用程序，它先通过各层的应用编程接口调用相应的服务，再通过服务调用网络上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量库函数。为便于网络应用程序的开发，需要构建支持网络计算的库函数。 目前，Globus体系结构已为一些大型网络所采用。研究人员已经在天气预报、高能物理实验、航空器研究等领域开发了一些基于Globus网络计算的应用程序。虽然这些应用仍属试验性质，但它证明了网络计算可以完成不少超级计算机难以胜任的大型应用任务。可以预见，网络技术将很快掀起下一波互联网浪潮。面对即将到来的第三代互联网应用，很多发达国家都投入了大量研究资金，希望能抓住机遇，掌握未来的命运。 中国也加强了网络方面的投入。中科院计算所为自己的网络起名为“织女星网络”（Vega Grid），目标是具有大规模数据处理、高性能计算、资源共享和提高资源利用率的能力。与国内外其他网络研究项目相比，织女星网络的最大特点是“服务网络”。中国许多行业，如能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等对高性能计算网络即信息网络的需求非常巨大。预计在最近两三年内，就能看到更多的网络技术应用实例。 应用领域 网络技术的应用领域很广，主要有以下几方面。 分布式超级计算 分布式超级计算将分布在不同地点的超级计算机用高速网络连接起来，并用网络中间件软件“粘合”起来，形成比单台超级计算机强大得多的计算平台。 分布式仪器系统 分布式仪器系统使用网络管理分布在各地的贵重仪器系统，提供远程访问仪器设备的手段，提高仪器的利用率，方便用户的使用。 数据密集型计算并行计算技术往往是由一些计算密集型应用推动的，特别是一些带有巨大挑战性质的应用，大大促进了对高性能并行体系结构、编程环境、大规模可视化等领域的研究。数据密集型计算的应用比计算密集型的应用多得多，它对应的数据网络更侧重于数据的存储、传输和处理，计算网络则更侧重于计算能力的提高。在这个领域独占鳌头的项目是欧洲核子中心开展的数据网络（DataGrid）项目，其目标是处理2005年建成的大型强子对撞机源源不断产生的PB/s量级实验数据。 远程沉浸 这是一种特殊的网络化虚拟现实环境。它是对现实或历史的逼真反映，对高性能计算结果或数据库可视化。“沉浸”是指人可以完全融入其中：各地的参与者通过网络聚集在同一个虚拟空间里，既可以随意漫游，又可以相互沟通，还可以与虚拟环境交互，使之发生改变。目前，已经开发出几十个远程沉浸应用，包括虚拟历史博物馆、协同学习环境等。远程沉浸可以广泛应用于交互式科学可视化、教育、训练、艺术、娱乐、工业设计、信息可视化等许多领域。 信息集成 网络最初是以集成异构计算平台的身份出现，接着进入分布式海量数据处理领域。信息网络通过统一的信息交换架构和大量的中间件，向用户提供“信息随手可得”式的服务。网络信息集成将更多应用在商业上，分布在世界各地的应用程序和各种信息通过网络能进行无缝融合和沟通，从而形成崭新的商业机会。 信息集成如信息网络、服务网络、知识网络等，是近几年网络流行起来的应用方向。2002年，Globus联盟和IBM在全球网络论坛上发布了开放性网络服务架构及其详细规范，把Globus标准与支持商用的万维网服务标准结合起来。2004年，Globus联盟、IBM和惠普（HP）等又联合发布了新的网络标准草案，把开放性网络服务架构详细规范I转换成6个用于扩展万维网服务的规范，网络服务已与万维网服务彻底融为一体，标志着网络商用化时代的来临。 网络技术的发展，标准是关键。就像TCP/IP协议是因特网的核心一样，构建网络计算也需要对核心——标准协议和服务进行定义。目前，一些标准化团体正在积极行动。迄今为止，网络计算虽还没有正式的标准，但在核心技术上，相关机构与企业已达成一致，由美国阿贡国家实验室与南加州大学信息科学学院合作开发的Globus 计算工具软件已成为网络计算实际的标准，已有12家著名计算机和软件厂商宣布将采用Globus 计算工具软件。作为一种开放架构和开放标准基础设施，Globus 计算工具软件提供了构建网络应用所需的很多基本服务，如安全、资源发现、资源管理、数据访问等。目前所有重大的网络项目都是基于Globus 计算工具软件提供的协议与服务的。 除了标准以外，安全和可管理性、人才的缺乏也是网络计算亟待解决的一个问题，否则它将无法成为企业的商业架构。在真正实现商业应用之前，还需要解决许多问题。即便如此，构建全球网络的前景仍是无法抗拒的。 主要功能 一般来说，计算机网络可以提供以下一些主要功能： 资源共享 网络的出现使资源共享变得很简单，交流的双方可以跨越时空的障碍，随时随地传递信息。 信息传输与集中处理 数据是通过网络传递到服务器中，由服务器集中处理后再回送到终端。 负载均衡与分布处理 负载均衡同样是网络的一大特长。举个典型的例子：一个大型ICP（Internet内容提供商）为了支持更多的用户访问他的网站，在全世界多个地方放置了相同内容的>

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简介：《C程序设计（第四版）》是由谭浩强编著，2010年清华大学出版社出版的中国高等院校计算机基础教育课程体系规划教材。该书可作为高等学校各专业的正式教材，也是一本自学的教材。  

英伟达CEO黄仁勋的传奇人生：16岁在美国扫厕所，58岁身家118亿美元，以死磕到底的摇滚精神干翻世界

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GPU巨头英伟达在8月11日召开的计算机图形学顶级会议Siggraph 2021上发布纪录片，自曝“惊天大秘”，原来3个月来，公司创始人CEO黄仁勋所做的每一场网上直播的产品发布会都不是他本人参与的。

可是网友明明看到了“黄教主”本人站在他家的厨房里开发布会，英伟达的工程师解释道，就连他家的厨房也是假的！

这到底是怎么回事？原来AI骗过了观众的眼睛，网络上人们看到的黄仁勋，是“黄教主”的数字孪生版本。他身穿的皮夹克，他所在的厨房，也是计算机科学家们通过3D仿真技术模拟出来的。不知道该怪网友的眼力没有看仔细，还是怪AI技术太逼真？

想要以假乱真，就必须做到细节丰富。英伟达的纪录片还原了“数字黄仁勋”制作的全过程，其中需要“黄教主本尊”的环节主要在前端，他本人必须要到拥有360度摄像头环绕的摄影棚里拍上几千张各种角度的照片，并通过一套3D扫描，把他整个人，甚至是脸上的每条皱纹都采集成数据，衣服也需要单独拍摄扫描建模。此后包括动作和面部表情渲染等一切流程，就只需要交给计算机和专业的动作捕捉演员完成。

英伟达如此强的“造假”能力，让网友直呼意想不到，称赞“黄教主”技术“又高又硬”，而这背后强大的虚拟协作平台Omniverse功不可没。凭借英伟达的RTX光线追踪技术与虚拟协作平台的结合，艺术创作者可以打破真实与虚拟之间的边界。

这就是被称为“元宇宙”的相互连接的沉浸式共享虚拟世界。在AR、VR和3D技术支持下，虚拟和现实之间的界限正在逐渐模糊，真假难辨。

在“元宇宙”世界里，艺术家可以创造独一无二的数字场景、建筑师可以创造美轮美奂的建筑、工程师可以设计出新的家居产品。这些创作在数字世界中得到完善后可以被带入物理世界。比如通过英伟达的数字孪生技术，将机器人AI放到虚拟环境中训练完成后，便可直接部署到真实环境中。

英伟达正在“将数百万新用户带入元宇宙世界”。Omniverse开发平台副总裁Richard Kerris表示：“我们的虚拟协作平台通过实现元宇宙这一愿景来连接各个世界，从而推动技术的革命性发展，从个人到大型企业，每个人都能建立一个外观、感知和行为都与真实世界无异的神奇虚拟世界。”

基于美国动画制作公司皮克斯的开源平台（通用场景描述，USD），Omniverse协作和模拟平台能让大型团队能够在一个共享的3D场景中同时使用多种软件应用工作。USD现在已经成为英伟达、皮克斯和苹果共同推广的行业开源标准基础，这些企业给平台带来了更先进的物理功能，并支持数十亿计算机设备的3D工作流程，为艺术家和创作者提供支持。

咨询公司Jon Peddie Research创始人Jon Peddie表示：“许多公司一直在谈论元宇宙这个话题，但只有少数企业能够真正从技术上实现。英伟达的Omniverse平台首次在一个共同的虚拟空间中实现了真正的协作式创新，这可能会改变几乎所有行业。”

到底怎么造假的？

数字人想要以假乱真，一定要做到细节丰富。

因为人脑专门有一套系统用于识别同类，有一点不对劲之处都会在几毫秒之内引起警觉。

所以要造假的老黄，得到摄影棚里拍上几千张各种角度的照片，通过一套3D扫描，把他脸上的每道褶子都采集成数据。

为了让效果更逼真，他那件拉风的 皮衣 还得单独拍。

用得到的数据对老黄做3D建模，为了方便后期编辑，先要把他的头发薅光！

具体到手指的细节，也需要非常仔细地调整：

建模完成好，下一步是让老黄动起来。

不过这里就不需要费时费力地进行手工 *** 作了， AI已经能够胜任 。

就像这样，用上最新的 Audio2Face 模型，AI可以随着语音播放自动调整模型的面部动作表情。

动作是没问题了，但是皮肤材质看起来还是不够好，和发布会上的效果没法比。

这就需要另一个AI，用一张老黄的照片就能匹配上动作合成到动画里去。

身体动作就不用老黄自己采集了，而是找来专业的 动作捕捉 演员，毕竟CEO肯定时间有限。

这样所有的前期准备工作就完成了，接下来是渲染。

看看这个自研的Omniverse RTX渲染器：

就真的是字面意义上的 实时光线追踪 ，移动视角，调整光线都立刻完成更新。

这背后具体用了多少块显卡英伟达倒是没具体说，总之是多GPU+云计算才能搞定。

这场虚拟发布会，总共有 34 个3D美术师和 15 个软件研究人员参与。

他们一共做了 21个版本的数字老黄 ，从中选出最像的那个，做出了这场精彩的发布会。

还真是把全世界都骗过了。

元宇宙已来！

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