当前，我国新基建如火如荼，数据中心、云计算、高性能计算、无线基站等信息基础设施建设，都要求实时高效地完成多种异构协议之间的融合互连。但在交换与互连方向上是一大技术难点。



国家数字交换系统工程技术研究中心（NDSC）邬江兴院士团队，历经十余年刻苦攻关，原创提出的解决硬件可软件定义的软件定义互连技术，成为信息设备“结构适应应用”“结构决定效能、功能、安全”的核心支撑技术。



专家预计，该技术将在互联网产业链、价值链乃至与网络深度融合的实体经济上下游中，产生巨大带动作用，其市场规模可达千亿元数量级，未来将有30年的产业荣景。



软件定义互连技术运用是大势所趋——行业应用需求前景广阔



邬江兴院士6月26日向科技日报记者介绍，软件定义互连作为交换互连的高级形态，不仅可以实现相同协议数据的交换，也可以实现不同协议数据的交互。比如，可以使通信、人工智能、大数据等信息实现无缝对接、顺畅交互，真正意义上实现了信息系统的谱系化、精简化、可扩展和易维护，成为新一代信息系统的“核心”技术需求。



邬江兴说，从历史发展趋势看，软件定义互连技术越来越成为推动新一轮技术革命的核心驱动力。它在原理上具有普适性，在技术上具有泛在性，在应用上具有自适应性，具有天然的结构增益、普适的应用领域和非对称的战略意义。



他说，软件定义互连技术作为信息网络体系的核心技术，被业界誉为软件定义时代的“柔性骨骼”，是交换与互连技术及产业的未来演进形态，能从架构技术上保证信息系统的高效能与灵活性，具有基础性、通用性、颠覆性和非对称性的特点。在产业领域影响纵深长、涉及面广，将促进软硬件开发、网络基础设施建设等信息产业的升级换代。



早在2017年11月25日，国内顶尖高等院校、科研院所、企业和金融机构等单位，就自愿发起联合成立了我国首个软件定义互连技术与产业联盟，旨在通过前瞻性引领性技术创新，带动信息产业整体升级，服务国家现代化创新体系和经济体系建设。



邬江兴院士称，该技术是我国信息系统技术体系研发实现从“跟踪仿制”到“创新超越”的抓手级技术。成立集产学研于一体的联盟机构，将在世界进入智慧时代的进程中，推动我国提出信息领域“中国方案”、贡献“中国智慧”，形成未来技术先发优势。



解决硬件可软件定义的难题——思维转换启迪创新路径



邬江兴说，万物规律相连互通，看似不搭界的思维范畴，合理转换后就是一把开启科学死锁的钥匙。



从社会工程学看，如果说城市是生命体，那么一个城市的交通网络就像人身体里的血管，它不是单独的一个系统构成，而是由多个复杂系统彼此配合、协调，共同完成良性的运转。



从生物仿生学看，人类的大脑由850亿个神经元和15万亿个连接组成，我们感知外部的不同事物，就会触发相应的神经元。人脑智能的本质就是神经元之间的可塑连接，而发达、灵活、高效、多维的可塑连接直接决定了人脑智能的水平。



从基于复杂性科学的复杂系统看，作为一个复杂系统，要支持结构的演化，核心在于必须有一个支持跨层次、多样化和动态可变的高级互连网络，未来的信息系统更加看重人机交互的智能化和控制操作的自动化，未来的网络必然是一个复杂性系统，其需要的互连技术必然是连接发达、动态触发、随需组网、安全低耗的灵活多变互连网络。



基于以上启迪，经过艰苦攻关积淀，国家数字交换系统工程技术研究中心（NDSC）邬江兴院士团队原创提出解决硬件可软件定义的软件定义互连技术，成为信息设备“结构适应应用”“结构决定效能、功能、安全”的核心支撑技术，并于2013年在世界首台拟态计算机中得到工程验证，是拟态计算机整体效能提升13.6-315倍的重要结构支撑，拟态计算机入选2013年度“中国十大科技进展”。



有别于我们熟知的软件定义网络、软件定义存储等技术，软件定义互连技术将“重心下移”，更加关注网络结构中的基础物理硬件，更加关注网络体系架构方面的核心技术。



有专家称，软件定义互连技术可有效破解当前刚性互连体系结构中存在的效率低下、性能受损、实时性下降等突出问题，实现硬件的可软件定义。



互连技术成为国际竞争新焦点——全球强国纷纷抢滩部署



信息领域正在开启绿色、智能、泛在的崭新时代，互连技术已成为信息领域竞争的制高点。能否在互连技术和战略中谋得先机，直接决定了一个国家在未来的技术竞争中能否取胜。



从世界局势来看，世界各国都在抢先布局互连技术，美国等国家政府部门均发布了互连技术相关战略或规划，彰显国家层面对互连技术的高度重视，国际巨头企业也都纷纷在互连方向进行战略布局。



据公开资料显示，谷歌公司通过开源安卓平台提出了“连接世界战略”；脸谱将“网络连接、人工智能和虚拟现实列为公司的未来战略方向”；腾讯直接将公司的发展战略聚焦到“做世界的连接器”；而全球最大的网络设备公司华为更是提出了“共建美好的全联接世界”战略。



英特尔为了持续巩固和奠定其全球CPU领域的霸主地位，2015年，斥资167亿美元收购Altera（全球第二大FPGA供应商），就是为了在CPU的冯诺依曼体系架构方面引入可重构、可编程特性，打造具有灵活、高效的冯诺依曼结构的新型体系架构，2016年，又以4.08亿美元收购在电路互连方面具有颠覆创新的深度学习初创公司Nervana，未雨绸缪，以期巩固体系架构创新研究方面的先发优势；2016年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）在多个方向部署自适应和可重构体系架构的专题研究，并高调宣布在其“电子复兴计划”中启动软件定义硬件研究方向，以持续保持美国在下一代信息系统创新体系架构竞争中的领先地位。



可以预见，各类互连技术将在地面、空中、水面、水下、太空、网络空间以及人的认知空间获得越来越多的应用，深刻改变着信息领域智能互连的技术比重。



软件定义互连技术提出者、中国工程院院士邬江兴表示，“连接的灵活性直接决定了信息系统的智能化程度，CPU、DSP等处理部件性能指标的提升，只能为系统的处理能力和智能化水平带来线性的增益；而交换互连的敏捷性与吞吐量，可为信息系统的处理能力和智能化水平带来非线性提升，因而意义更加重大。”