我国大多数网络领域学者对美国的网络技术研究进展比较熟悉,而欧盟网络技术研究较少受到关注。欧盟通过连续多个多年计划,特别是FP6、FP7[1]等计划,在网络技术研究上取得非常好的进展,目前的H2020[2]计划有许多亮点。本文主要概述欧盟FP7取得的成就,H2020已取得的部分成果和计划安排。
概述
过去五年里,欧盟相关科研计划主要有FP7和H2020。
FP7计划全称为“研究和技术发展第7框架计划”(The 7th Framework Programme for Research and Technological Development)。该计划持续时间为2007~2013年,支持了多个领域的研究项目,预算超过500亿欧元,是欧盟FP6项目的延续和发展。FP7计划目前已经执行完毕,主要达成两个战略目标:
1.加强欧盟工业和产业界的科学和技术基础。
2.通过推动支持欧盟政策的项目,提高欧盟的国际影响力。
其中网络技术领域占总投资的比例分别是:网络技术3.8%,信息和媒体3.8%,信息和通信技术应用3.1%,信息处理和信息系统3.7%。
欧盟正在执行的科研计划是H2020,全称为“地平线2020”(Horizon 2020)。该计划持续时间为7年(2014~2020年),共计将投入800亿欧元,是欧盟历史上投入最大的研究和创新计划。它是FP7项目的延续和发展,也可以称为FP8计划。主要目标是:
1.确保欧盟的科学研究处于世界领先地位。
2.消除创新的障碍。
3.使公共和私营部门更加容易携手创新。
H2020中与计算机类直接相关的,主要是“Excellent Science”大类中的“INFRA”(与各类的体系结构有关)和“Industrial Leadership”大类中的“LEIT-ICT”。
互联网体系结构方面研究
众所周知,互联网是面向大众的“公共”技术,从来没有被设定为执行预期任务,从而确保互联网是一个共享的全球技术和社会基础设施。当前,越来越多的设备正在与互联网连接,我们需要依赖一个安全、可靠和开放的互联网作为载体。
近年来,一些研究和事实也清楚地表明,除了明显的可扩展性问题之外,还有许多不可预见的长期安全和隐私的挑战。这种复杂和不稳定的局面不会自行解决,需要大量的研究投资和一致的战略努力。如果希望人们信任互联网,其实质是希望人们信任社会,信任企业和政府,那么技术本身就应该是完全可信的。
在FP7计划中,涉及未来互联网的项目一共有121个。既有互联网领域技术或者理论层面的研究,也有与工业生产实际结合较为紧密的研究和探讨。表1列举了部分代表性项目。
在H2020计划中,第一批,也就是2015年左右开始的项目正接近尾声。从现有的项目来看,主要集中在下一代互联网基础实验平台建设(HUB4NGI, 5GFIRE等)上,网络基础设施以及物联网设备可编程性(INPUT),5G无线网络研究(FIWIN5G)等。
2016年11月至2017年1月,欧盟委员会还组织启动了多个听取下一代互联网发展建议的专家咨询会议,根据专家咨询的结果,出版了关于下一代互联网的报告[3]。 449名与会者参与了这一进程,并就与未来互联网相关的技术和价值观提出了自己的看法。
该报告指出未来互联网的三大核心价值观。一是确保公民对自己的数据拥有主权和对他们的隐私进行保护;二是互联网应确保多样性、多元化和使用者的选择权;三是私人专有的平台上的数据集是当前的一个重要问题。而在技术领域,个人数据空间、人工智能、分布式架构和分散式数据管理成为重点。报告显示,欧盟目前资助的研究计划中,比较受欢迎的主题是智能决策、5G无线网、物联网和语言技术。报告倡议和鼓励进行与社会相关问题的研究,包括P2P网络、数字学习、电子民主、电子采购和电子学习等。
2017年底,欧盟委员会刚刚发布了2018年的关于下一代互联网的项目申请指南ICT-24-2018。该计划包含3个研究与创新项目,共约2100万欧元,项目时长为2~3年,项目主题包括隐私和信任增强技术、分散式数据治理、发现和识别技术。该计划还包括3个协调和支持项目,共700万欧元,此类项目更加注重跨学科跨领域的合作。该指南建议的项目申请主题主要限定在:
1.开发更加以人为本的互联网;
2.支持开放性,跨境合作,权力下放,包容性和保护隐私的价值观;
3.把控制权交还给用户,以增加对互联网的信任;
4.提供更透明的服务、更多的智慧,更多地参与生产生活;
5.引导互联网更加开放、稳健和可靠、互操作性更强,更加支持社会创新;
6.解决各个研究领域的交叉和进步带来的技术机遇;
7.验证和测试市场牵引,与最低可行的产品和服务,新的经济,流动性和社会模型。
互联网应用方面研究
欧盟项目在互联网应用方面的研究主要集中在网络软件技术、云计算,以及发展而来的雾计算、边缘计算、物联网等。在FP7计划执行的最后两年,欧盟委员会在软件技术、互联网服务和云计算等相关领域共支持了40个研究项目。表2是部分代表性项目。
在H2020计划中,欧盟委员会于2014年发布了两个项目申报指南:ICT-07-2014(Advanced Cloud Infrastructures and Services)和ICT-09-2014(Tools and Methods for Software Development)。2015年开始执行了其他33个项目,总投入资金达1000万欧元。核心主题有:软件工程服务和应用程序,云协作的挑战、期望和问题,基础设施服务的新方法,云内部的数据保护、安全和隐私。表3是部分代表项目。
2017年10月,欧盟委员会发布了新一轮云计算的申报指南ICT-15-2019-2020(Cloud Computing)。指南指出项目的核心挑战包括:开发基于先进云平台和服务,基于云的软件和数据应用的竞争性云解决方案,考虑边缘设备能力带来的机会。该类解决方案还应满足严格的安全性,数据保护、性能、弹性和能源效率等要求,以应对行业和公共部门未来的数字化需求。主要贡献应体现在下一代互联网和物联网技术上。指南提出了3个主要申请方向:
1.需要新的建模技术和机制,组织和协调跨异构云的资源,包括微型本地云、私有企业云、聚合和混合云,促进云服务提供商之间的互操作性和数据可移植性。为了确保隐私,安全和身份验证技术是必不可少的。
2.边缘计算(雾计算)技术,将有限的内存、存储和计算资源的雾节点集成到云架构中。由于雾节点更接近数据的生成位置,并允许在从边缘移动到云时进行智能决策,因此需要综合考虑网络能力,以及数据的安全性和灵敏度等。
3.新的管理策略旨在设计和开发云、物联网、大数据和雾计算相结合的综合资源管理,以实现高效、协调、强大和安全管理。提出的解决方案,还应该设想开发新颖的协作(共享)方案和创新的服务执行方法,以便动态分配云服务,并促进基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)各层次云服务的自动发现和组合。
可以看出,欧盟在互联网云计算方面的研究,正在向边缘计算、物联网技术上倾斜,并与人工智能技术结合,以实现智慧城市等。
互联网安全方面研究
在网络安全方面,欧盟委员会自2007~2013年间,在FP7计划中,一共投入了14亿欧元,用于支持以安全为主题的科学项目研究,包括社会安全、城市犯罪问题、基础设施安全和通信信息系统安全等。互联网安全是不可或缺的重要部分。在FP7计划中,涉及安全与信任的项目,按主题领域可分为9类,包括可信服务基础设施、可信网络基础设施、移动和智能设备、安全技术与工具、云安全、隐私保护、网络协作、关键信息保护和未来互联网安全等。表4列出了部分代表性的项目,关键词一栏中指出了所属分类。
与国际学术界和工业界关注的热点问题类似,在H2020计划中,关键热词是网络空间安全(Cybersecurity)。例如:
NeCS项目,全称为欧盟网络空间安全的网络(European Network for Cyber-security),项目执行时间为2015年9月1日至2019年8月31日。该项目是为满足当前正在执行的欧盟网络安全战略的各方面的高素质专家的需求增加而形成的。其目标是培养新一代年轻的研究人员,培养直面挑战的素质。
SEREN3项目,全称为Security Research NCP Network。该项目是一项为期36个月的协调和支持类项目,总目标是促进国家联络点之间的跨国合作,确定和分享良好的实践经验。
5G-ENSURE(5G Enablers for Network and System Security and Resilience),则是为5G网络提供安全和可靠性的技术和理论支持。
除了技术研究项目外,欧盟在政策和策略方面也努力整合各成员国的资源,包括电子资源和网络资源。欧盟于2015年提出了“数字化单一市场(Digital Single Market)”的政策,以促进欧盟电子市场的融合,而网络空间安全是重要的主题,以进一步提高欧盟的网络弹性和能力[4] 。
启示与建议
1.欧美研究项目投资力度异同
美国虽然没有成体系的研究计划,但美国国家科学基金委员会通过滚动方式,集中投资力度,支持了XIA、Mobility First、Nebula、NDN和ChoiceNet等项目研究,取得了国际认可的创新性研究成果。但是工业界和学术界的认识存在分歧,导致这些项目技术尚未得到推广应用。相比美国,欧盟的项目投资力度小,影响力很大的研究成果也比较少。因此,我们需要加大重要研究方向的人力投入和资金投入,特别是前者,强调理论创新和实际相结合,借助当前信息技术发展欣欣向荣的大好形势,以产生有更大影响力的科研成果。
2.欧盟强调标准和产学联合研究
欧盟多数国家比较小,人文环境不同,因此大部分项目承诺提出相关领域的技术或者协议标准,以使技术能在欧盟范围内推广和应用。同时,项目必须由多个合作伙伴组成,并且各个合作伙伴必须来自不同的国家,以促进各个成员国技术的平衡发展。合作伙伴包括工业界,以便于技术研发与生产实际紧密结合,也加速研究成果向实际生产力的转化。欧洲或者欧盟学术界和工业界一贯高度重视标准,这方面值得我们学习。
3.工业界的创新研究成为重要力量
无论是欧盟还是美国,我们都可以看到工业界在技术创新中的身影。软件定义网络(SDN)的概念是学术界提出的,但概念产品化和部署实施是由谷歌完成的,其数据中心内部的链路利用率极大提升,引起学术界和工业界的共同关注。谷歌建立了SDN网络技术框架的四大支柱,包括Espresso、Jupiter、B4和Andromeda。Jupiter负责处理单个数据中心内的流量,提升交换效率;B4侧重于数据中心之间的连接;Andromeda则负责网络功能的可视化,提供监控和管理功能;Espresso主要负责与互联网服务提供商的对等连接。聚焦于提升网络性能和与这些互联网服务提供商的对等连接的可用性,通过端到端网络连接的实时监测,Espreeso能够动态选择从哪里提供服务内容,而不是依赖于更多的静态分析和路由路径。终端用户从中受益而获得更高质量的感知体验,谷歌云也获得更好的网络可用性和网络性能。国内的华为、阿里、腾讯的研究力量也在技术创新中发挥越来越重要的作用。因此需要高度关注和加强工业界与学术界的联合研究。
(其他作者:韩彪)
参考文献
[1] The 7th Framework Programme for Research and Technological Development[EB/OL]. (2016-01-25). https://ec.europa.eu/research/fp7/index_en.cfm.
[2] The EU Framework Programme for Research and Innovation Horizon 2020[EB/OL]. (2018-01-01).https:// ec.europa.eu/programmes/horizon2020.
[3] David Overton. Next Generation Internet InitiativeConsultation[R/OL]. Brussels. 2017,https://ec.europa.eu/ futurium/en/system/files/ged/ec_ngi_final_report_1.pdf
[4] High Level Group of Scientific Advisors. Cybersecurity in the European Digital Single Market[R]. Brussels, European Commission. 2017.