在自然界中，有一種頂級的偽裝高手--擬態章魚。它的正常體態和普通章魚別無二致，正常體色是帶著斑點的褐色，但一旦發現危險，它可以任意改變形狀和顏色，有毒的鰨目魚、獅子魚、海蛇、海葵到水母，它都能模仿得惟妙惟肖。當然，擬態除了躲避危險，還可以被用在捕食過程中：它會偽裝成螃蟹的配偶，趁追求者不備，一口吞掉可憐的被騙者。這使它能享受到一般章魚享不到的“口福”，就是像枯葉蝶、變色龍等偽裝高手，在形態顏色都能隨意變化的擬態章魚面前，都只能自愧不如。

    擬態章魚模仿海蛇（百度百科）

靠著這一絕技，這種身長只有60厘米，無骨、無刺、無毒的生物在富饒的印度尼西亞和馬來西亞的河口海灣淺水沙地無聲無息地生活著。直到1988年，它們才被人在印尼蘇拉威西島的河口水域發現和分辨出來。經過研究人們發現，擬態章魚成為偽裝高手最重要的工具有兩個：

第一，色包。擬態章魚身上有許多被科學家成為“色包”的色素細胞，總數達幾萬之巨，每個色素細胞都呈三原色中的一種，并都包含一個環狀肌肉包圍的色素顆粒彈性囊，當大腦通過神經系統發出命令時，環狀肌肉伸展或收縮，使色素細胞的顏色發生變化。擬態章魚可以僅用不到1秒就能讓自身與任何背景顏色及圖案相一致，真是神乎其技！

第二，擬態章魚全身由鮮嫩柔軟的肌肉組成，遇到變形需求時，它能迅速改變形態，讓自己與被擬態物高度從形狀上高度形似。其他的肌肉還能改變章魚的皮膚構造。結合偽裝技巧，一條擬態章魚片刻間就能從一個平滑的沙海底或巖石的暗礁下“消失”。

    和海沙融為一體的擬態章魚（網絡圖）

受擬態章魚的啟發，2013年9月，中國工程院院士鄔江興帶領科研團隊，在科技部和上海市政府聯合支持下，聯合國內外十余家單位，聚合500余名研究人員，歷時6年潛心研究成了世界首臺結構動態可變的擬態計算機。這一成果融合了仿生學、認知科學和現代信息技術，并提出擬態計算的新理論。這一理論的核心思想就是：計算機基于任務需要，由元結構組合出多種應用目標結構等來支持不同運算，需要多少就組合多少，不浪費資源。

2013年9月21日，這項名為“新概念高效能計算機體系結構及系統研究開發”的項目在上海通過了國家863計劃項目驗收專家組的驗收。

    鄔江興院士（網絡圖）

與傳統計算機相比，擬態計算機有兩大明顯優勢：

第一、效能高、能耗低

1946年2月14日，世界上第一臺電腦ENIAC在美國賓夕法尼亞大學誕生。如今，經過幾十年的發展，計算機的外形、計算能力等都有了飛速的進步。與此同時，其結構卻數十年沒有變化，依然遵循著1949年推出的馮·諾依曼“經典結構”，即包含運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備等五大部件。經典結構的最大特點就是通用，這無疑是把雙刃劍，遇山開山、遇水搭橋固然好，可很多時候，卻會面臨“殺雞用牛刀”的尷尬。

目前提高計算機運行速度的手段主要靠增加“核”，普通手機動輒4核、6核、8核，更別提那些運算能力超強的計算機了。但同時，用戶普通應用中真正使用到的卻很可能只是不到1個核，,一般很少有讓幾百萬個“核”同時運轉的時候。據統計，目前世界上TOP500排行榜上的計算機，絕大部分應用的實際使用效率不到10%。

擬態計算機則很好地解決了這一矛盾：它采用可變的架構。在碰到甲問題時，可采用適合甲的解算結構；遇到乙問題時，可轉換為適合乙的解算結構。簡單地說就是干什么活，用什么架構。通過這種更加智能化的配置，擬態計算機的效能可以比一般計算機提升十幾倍甚至上百倍。

    擬態計算機（中國電子網）

節能是擬態計算機的另一大特點。

隨著大數據、云計算的發展，人們在享受計算機帶來便利的同時，卻尷尬地發現，好多時候陷入了“用不起”的狀況。這絕不是危言聳聽。據專業數據統計，目前中國所有數據中心的能耗已經相當于整個天津市的耗電量（2013年數據）！在世界范圍內，這也是個難題。即使財大氣粗如谷歌，為了減少電傳輸成本，也在達拉斯的水電站興建了世界上最大、性能最好的數據中心。即使如此，該中心全部投入使用后，耗電量為103兆瓦與瑞士日內瓦相當！

而擬態計算機通過可變的體系和處理結構，功耗被減少了90%。

第二、提高破解難度，讓黑客無從下手

2013年6月，前中情局（CIA）職員愛德華·斯諾登通過媒體披露了美國國家安全局的一項代號為"棱鏡"的秘密項目。通過該項目，在過去6年間，美國國家安全局和聯邦調查局通過進入微軟、谷歌、蘋果、雅虎等九大網絡巨頭的服務器，監控美國公民的電子郵件、聊天記錄、視頻及照片等秘密資料。

    關于“棱鏡門”丑聞的新聞報道（網絡圖）

消息傳出，不但美國國民人人自危，也讓遠在大洋彼岸的中國人對網絡安全憂心忡忡。能不能從此只使用國產軟硬件？我國在芯片、路由器、操作系統等設備上的研發能力還不足以滿足人們的需求。丟不掉依賴，只能另想辦法。

擬態計算機的出現，為我們構筑計算機安全屏障提供了另一種思路：從體系上來增加安全性。

通常，傳統計算機采取相對固定的模式，如采用Windows操作系統或Oracle數據庫，有規律可循就給黑客尋找漏洞，研究病毒提供了方向和著手點。擬態計算機的系統軟硬件可以人為控制變化，這種不固定性讓黑客們的攻擊無從下手。據專家介紹，目前，擬態計算機已經有了5~6種變化，再加上不同的時間軸，變化形態就更加多樣化，增強安全性絕非空談。

感謝科學家們的辛勤研究，毫無疑問，擬態計算機的成功研制使人們有理由期待高效能計算機時代的早日來臨。

 

本作品為“科普中國-科技創新里程碑”原創 轉載時務請注明出處

 

計算機界的“善變的章魚”——擬態計算機

圖文簡介

擬態計算機的出現，為我們構筑計算機安全屏障提供了另一種思路：從體系上來增加安全性。