人机物融合计算时代的软件学科

+梅宏（中国科学院院士）

一、讨论的背景

过去两年，在科学院的支持下，我们开始软件学科的发展战略，现在已经完成了一个阶段性的成果，所以我想在这里完全从学术的角度谈一谈我们所看到的未来的软件应该是什么样子？

我想还是先谈谈背景。我们正在步入一个新的时代，现在不同的人，从不同的视角都在对这个时代进行命名，互联网、互联网+，云计算、大数据合成模式或者是资源，还有智能。现在智能讲的比较多，但我想说的是，实际上不管这些平台是什么，当然都很重要，还有一个很重要的视角，那就是如果让这一切动起来，不管是使能连接还是使能智能，一些使能资源的共享软件都是不可或缺的。那么，在这个大的背景之下，我们讲所谓的新时代，大家又都有不同的命名，所以我说新时代最重要的特征，实际上就是一个所谓的人机物融合的时代。那么在这个人机物融合的时代里，毫无疑问有一个很重要的东西，那就是互联网。互联网对社会经济所带来的重大变革，是我对我们现在这个时代非常重要的理解。

从90年代开始的互联网革命，对人类社会改变很大，冲击到方方面面，说革命是完全不过分的。现在这场革命正在进入所谓的下半场，这和我们今天的主题也是紧密相关的。如果说过去我们是以to C在消费领域产生作用，以商业领域为主，而实际上，我们已经进入一个工业行业改变的时代，所谓工业互联网、产业互联网，也就是在互联网基础之上，向物理世界更深层次的一个延伸，就是我们说的互联网的下半场，要从过去的消费互联网向工业互联网转型。

这里涉及的东西很多，在此不作赘述，今天我想说两方面，首先简单回顾一下软件发展的历史脉络，然后再谈谈新时代的软件学科是什么。

二、软件发展的历史脉络

提到软件的发展，到现在为止经历了三个阶段。

第一个阶段叫做一体化阶段，就是软硬一体化，实际上就是软件依附于硬件。我们早期叫程序，后来在50年代末60年代初的时候出现了软件这个词，虽然软件学科也开始在那个时候成型，但是总体上软件是不卖钱的，它作为硬件系统的一部分跟着系统去打造，面向的利用群体也比较有限。

第二个阶段叫做产品化、产业化阶段，到70年代中期，随着PC机的应用，在70年代中后期发生了两件重要的事：微软的成立和Oracle的成立，开启了一个新的时代，那就是软件开始作为一个产品形态独立出来了。微软从起步到现在，过去的几十年，基本上是一直处于榜首的，它创造了一个产业神话，就是所谓的软件产业。

第三个阶段，是从互联网开始普及以后，我们进入一种新的阶段，即所谓的网络化、服务化阶段，就是软件变服务，通过网络平台提供服务。

从中可以看到三个阶段经历过的东西，已经成为我们这个时代重要的使能技术。从某种意义上讲，现在几乎所有的企业行业，包括很多传统的制造业，主要的工作都是依靠软件，可以说正在进入一个软件无处不在的时代。有两位名人讲过两句话，一个说软件吞噬世界，就是说软件无处不在，是紧密关联的。第二个说人类文明运行在软件之上。大家可以想一想，这句话是不是一点都不过分。我们未来的人类文明，就是靠软件记载、靠软件运行、靠软件加工……就是这么一个状态。软件无处不在，渗透到社会中的方方面面，进一步延伸，就是它的渗透性、服务性融入各个行业以后，开始形成所谓的软件定义世界，软件定义一切的这样一种概念认知。

举两个例子，从两个行业来讲，比如说制造行业、交通行业，都有大量的软件，实际上他们除了并入软件公司之外，在某种意义上自称软件公司，也一点不意外。交通行业，比如汽车生产、飞机制造等等里面软件的数量已经很多了，软件占的位置、占的价值都很大。软件技术和各个行业的深度融合，正在成为促进我们的产业转型升级和创新发展的一个重要的推手，所以说软件无处不在。这是大体上的一个历史回顾，是我们已经走过的阶段。

三、新时代的软件学科

在这里所谈的新时代，我的理解就是把人机物融合起来的一个时代。新时代人机物融合体现在哪里？我们可以看到从单机应用，到现在正在进入一个人机物融合的状态，特别强调的是人的融入。当然，我们说现在要万物数字化、万物互联。从软件来讲，从平台来讲，从单机、局域网、互联网、移动互联网，发展到物联网，现在我们要解决物联网的问题，我们的基础软件当然也发生了很大的变化。

人机物融合的时代呈现出了一个非常重要的标志。就是计算泛在化，像普适计算也好，泛在计算也好，提了很多年。什么叫泛在？我理解泛在就是无处不在、无迹可寻。就是说在我们身边，随时随地能够提供这种泛计算的能力。吕江院士在经济大会曾经做过一个报告，他提出应用场景就是计算机：从硬件机到网络式计算机、到未来应用场景就是一台计算机，所有的计算机是围绕人类构建的，我即在任何一个地方呆着，它就给我提供这种计算能力，这就是人机物融合时代。

当前这个软件阶段之后的新阶段是什么？我觉得有一个基本判断，包括两个关键词，第一个叫做从软件无处不在到软件定义一切。这两个概念有人把它混同，但我认为是不同的东西。软件无处不在，只是软件用处很多、功能很多，传统的功能用软件实现，而软件定义一切是承载的一个平台化的观念。

第二个关键词叫软件基础设施化，软件自身成为信息技术应用基础设施的一个重要构成部分。操作系统、各种协议软件，就是信息基础设施的一个构成成分，这是毫无疑问的。而在人类社会经济运行的各种物理基础设施、传统基础设施里面，事实上现在也到了一个新时代，我们要对这些基础设施进行数字化，进而去完成它的软件定义。使计算成为人类和物理世界互动的中介，软件成为新文明的一个载体。软件学科自然就会成为一个基础性的学科。我们的理解是未来大家都在学软件，就跟我们从小要学数学一样。

所以说软件发展的新阶段，从前面的一体化到产品化、产业化，再到网络化、服务化，我们认为新阶段如果要命名的话，可以把它称之为融合化，就是整个融在一起的场景计算机时代。

如果回顾软件的两个驱动力，一个是计算平台的泛在化使得应用范围不断扩增。这就使得人机物融合系统，叫CPS也好，叫人机物也好，都在这里面，我们说人机物就是一个CPS，但人在里面——是更复杂的一件事情。

另一个就是相关学科融合发展，而这些融合发展要透过软件学科自身的方法学去完成它的内化和扩展，这是我们对这个事情的一个基本理解。所以在人机物融合时代，我们认为重要的一个东西就是要形成所谓新的软件观。什么叫新的软件观？就是和世界观、人生观一样，就像我们现在在互联网撕裂大众的时代，动不动就会上升到三观正确不正确的程度来谈事情。我们看未来的软件，也得有新的软件观。

第一个叫做系统观，系统观是什么？第一它是复杂系统，它是系统至系统，是一个超规模的复杂系统，在互联网上、在物联网上是一个开放的系统，是一个不断演化的系统，但是永远在线的一个系统。

第二个是从系统论的角度，我们传统的科学研究都是还原的，现代科学走着还原论的道路，那么现在就是系统论的角度，但我们需要一套新的方法，比如数据驱动或者元及方法等等。这个是需要探讨的，现在我们的软件基本上还是分而治之，但分而治之的套路还是还原论。

第三个是系统工程，即软件系统本身让我们进入一个人机物融合的时代，这是一个大的系统工程，人机物融合的这么一个工程系统。它涉及到复杂系统的建模、它的综合、它的分析、它的定性和定量等等，这是系统观。

由系统观延伸出去就有几个变化，一个形态观、一个价值观、一个生态观。

什么叫形态观？就是讲软件的形态是怎么样的，它长什么样子，是什么东西，我们需要深入研究，它的应用范围越来越广，而应用随着上下文环境及用户需求的变化，也在不断地适应和演化。不断地持续演化，就是从泛在到数据赋能、到智能、到元机驱动等等，就是说泛在、成长、智能，可能是它这个形态里面所阐述的一个很重要的东西。但具体是什么形态，我觉得还需要更深刻的研究。

然后就是价值观，作为人机物融合的一个人造物，软件是对人类社会的一个承载和体现。我们过去的软件是一个软件制品，是当成一个工业产品来看的，所以我们谈质量观，从系统质量到使用质量都谈质量。我们认为现在谈质量远远不够了，它要体现以人为中心的价值观，它的持续演化、它的可信、它的安全，还有一个很重要的就是伦理，对社会很多价值观的承载和体现。

生态观就是各种的软件元素——我们的开发者、用户等等，彼此交互在一起，相互依赖，形成了一个非常复杂的系统。这些复杂的东西是一个生态，它的供应链是什么样子？这个生态会怎么成长？怎么去演化？这需要一个新的观念去看待。

那么这几个观出来之后，未来的软件选择就会呈现这么一个新的格局。我们过去讲软件大体上包括四个方面，第一个就是软件长什么样子。第二个就是它的模型本身它的范型本身，就是我怎么去开发这么一种模型的软件。第三个是我怎么支撑这一类的软件的运行。第四个就是这种软件的好坏，它的质量、度量和评估。所以这些东西还会存在，但是会涉及到软件生态的东西，特定领域的软件系统、数据管理等等。我们需要新的范型、新的理论、新的语言，包括新的操作系统平台的支撑，这一切都使我们未来软件的新格局产生一个重要变化，包括软件的教育。所以我们认为软件成为一个技术结构，它会渗透到我们社会生活的方方面面，渗透到各个行业，它会去实现行业的功能，承载行业的知识，同时也会去体现行业的价值。

所以我今天讲的东西主要是从学术的角度来谈谈对未来软件的一个认识，它和我们过去看计算机的软件、互联网平台的软件是不一样的，是我们人机物融合世界的一种无处不在的新型的软件。