雲集群

區域經濟理論是雲集群理論提出的空間地理範圍支點。

基本介紹

• 中文名：雲集群
• 提出者：黨英武
• 理論支點：區域經濟理論
• 經濟學內涵：、產業集群理論

簡介

雲集群理論的提出及其理論內涵

黨英武

雲集群理論提出的理論支點

1、

區域經濟是一種綜合性的經濟發展的地理概念。它反映區域性的資源開發和利用的現狀及其問題，區域經濟是運用經濟學的觀點，研究國內不同區域經濟的發展變化、空間組織及其相互關係的綜合性套用科學。

雲集群理論也離不開區域經濟的理論範疇，以特定的地理空間和無邊界的空間為範圍，研究資源的智慧型化整合的經濟學理論。

2、產業集群理論是雲集群理論提出的經濟學內涵

產業集群是指集中於一定區域內特定產業的眾多具有分工合作關係的不同規模等級的企業與其發展有關的各種機構，組織等行為主體，通過縱橫交錯的網路關係緊密聯繫在一起的空間積聚體，代表著介於市場和等級制之間的一種新的空間經濟組織形式。

隨著產業集群理論的應與發展, 產業集群理論已經突破了企業和單一產業的邊界，著眼於一個特定區域中，具有競爭和合作關係的企業、相關機構、政府、民間組織等社會經濟體關聯的、互動的、互利的、協同的、共享的和競爭的一種具有綜合功能的一個經濟體。產業集群理論具有其豐富的經濟學內涵，具有聚合力、聚變力、核心競爭力、內部性、外部性、成本節約性、效益外溢性等為產業經濟提供了一個全新的思考，用來分析區域位置和區位空間的不同群體和不同相關的經濟活動體聚合作用，區域經濟的發展和制定相應政策的新視角。

3、“雲”概念是雲集群理論提出的時空邊界

雲計算的核心思想，是將大量用網路連線的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務。雖然雲計算的概念已經成為國家級的發展戰略，但對其準確的定義至今卻沒有一個完整權威的解釋。但這並不妨礙雲計算的具體可操作性和其實用性。按照雲計算提出的對“雲”的概念的解釋，普遍認為：提供資源的網路被稱為“雲”。“雲”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，並且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。其特徵是：超大規模，“雲”具有相當的規模，“雲”能賦予用戶前所未有的計算能力；高可靠性，“雲”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用雲計算比使用本地計算機可靠；通用性，雲計算不針對特定的套用，在“雲”的支

撐下可以構造出千變萬化的套用，同一個“雲”可以同時支撐不同的套用運行；高可擴展性，“雲”的規模可以動態伸縮，滿足套用和用戶規模增長的需要；按需服務，“雲”是一個龐大的資源池，你按需購買。雲計算強調的是資源的共享，而不是獨占；雲計算強調的是資源集中，而不是分散；雲計算強調的是一種服務，而不是技術；雲計算強調的是動態資源配置，而不是靜態資源分配[1]。

雲計算使用戶無需建立自己的計算中心，可藉助SaaS（軟體即服務）、PaaS（平台即服務）、IaaS（基礎設施即服務）、MSP（管理服務提供商）等商業模式實現按需服務、按需付費，用戶在大大節省投資和維護費用的同時，享用雲服務。

由此，可以看出“雲”是無限變化、自由伸縮、可大可小、大到無外、小到無內，可跨越時間、跨越空間。那么，“雲”的邊界的大小是依據資源的邊界而劃定的、是依據資源的組織範圍邊界大小決定的。

4、網際網路、物聯網、雲計算是雲集群理論提出的技術條件

網際網路是一個由各種不同類型和規模的、獨立運行和管理的計算機網路組成的世界範圍的巨大計算機網路——全球性計算機網路，就是Internet。組成網際網路的計算機網路包括小規模的區域網路（LAN）、城市規模的區域網（MAN）以及大規模的廣域網（WAN）等等。網際網路是一個世界規模的巨大的信息和服務資源。它不僅為人們提供了各種各樣的簡單而且快捷的通信與信息檢索手段，更重要的是為人們提供了巨大的信息資源和服務資源。網際網路也是一個面向公眾的社會性組織。世界各地數以萬計的人們可以利用網際網路進行信息交流和資源共享。

物聯網是指通過各種信息感測設備，如感測器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、雷射掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時採集任何需要監控、連線、互動的物體或過程，採集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與網際網路結合形成的一個巨大網路。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網路的連線，方便識別、管理和控制。物聯網幾乎涉及各種計算技術，而普適計算、雲計算、可信計算是物聯網的重要技術基石。計算技術關乎晶片製造、設備生產、系統集成、軟體開發，沒有計算技術的高度發展，就沒有物聯網的發展[2]。

雲集群理論的目標實現正是依託網際網路、物聯網、雲計算等技術手段，現代科技的發展為雲集群理論的提出提供了物質技術的支撐保障，網際網路、物聯網、雲計算產業化的套用為雲集群理論奠定了廣闊的實際套用空間。

5、開放的複雜巨系統理論是雲集群理論提出的複雜性與系統性依據

20世紀80年代中期，美國聖菲研究所的一批物理、生物、經濟、計算機領域科學家對複雜系統一般規律的跨學科研究，開啟了複雜性科學研究的新領域。複雜性科學被認為是科學史上繼相對論和量子力學之後的人類認識世界的又一次飛躍，是系統科學發展的一個新階段。國內的研究以系統學為突破口，從系統科學出發，把“開放的複雜巨系統”的研究作為創建系統科學的基礎層次——系統學的突破口，進而建立起系統科學從基礎理論到工程實踐的整個體系結構。

著名科學家錢學森按照系統的子系統數量及其種類多少以及他們之間關聯的複雜程度把系統分為簡單系統和巨系統兩大類，巨系統又分為簡單巨系統和複雜巨系統。他指出開放的複雜巨系統具有以下四個特徵：①系統是“開放的”，也就是系統本身與系統外部環境有物質、能量和信息的交換；②系統包含很多子系統，成千上萬甚至是上億萬，所以是“巨系統”；③系統的種類繁多，有幾十、上百甚至幾百種，所以是“複雜的”；④正因為以上幾個特徵，整個系統之間的系統結構是多層次的，每個層次都表現出系統的複雜行為，甚至還有作為社會人的複雜參與。

雲集群理論本身就含有複雜的系統體系，有巨觀雲、微觀雲、城市雲、區域雲、行業雲、產業雲、公有雲、私有雲等等，這些雲相互關聯，相互交織構成了一個巨大的系統雲集群。

6、城市雲集群理論是雲集群理論的具體衍生套用價值的實現

城市雲集群理論強調的是區域位置和區位空間的不同群體和不同相關的經濟活動，集聚在城市這個共同的區位空間上，在城市這個載體上匯集了巨大的人、財、物、技術、信息、文化等資源，這些資源匯集在一起就會產生一種共生力、聚變力、擴張力和相互學習力形成一種區位競爭優勢這就是集群的優勢。城市雲集群理論屬於區域經濟的理論範疇，以特定的城市為地理空間載體，以城市資源為研究對象，以城市資源的整合、配置、利用為運營主體，以數位化、智慧型化、信息化為技術處理手段，以網際網路、物聯網、雲計算為技術平台，以城市社會化服務為理念，以城市各社會經濟體為終端，為消費者提供全天候服務為目的現代化的城市管理理論。

概念界定

從“雲”的基本內涵來看，雲的本質屬性是：超大規模資源池、超大能量、跨越時空、伸縮變化、資源共享、服務共享。從“集群”的本質屬性來看是：區位空間性、資源集中性、成本節約性、內在聚變性、外在效溢性。

由此，雲集群理論的基本含義就是：超大規模、超大能量、跨越時空、伸縮變化、資源集中、成本節約、內在聚變、外在效溢的各種社會資源在特定地理空間、跨越地理空間；有邊界地理空間、無邊界地理空間；特定時空和跨越時空的一種資源集成與生成，這種集成具有互利共贏、資源共享、服務共享的社會組織屬性；具有特定時空、跨越時空的局域時空和無邊界時空的宇宙時空屬性；具有資源集中、成本節約、內在聚變、外在效溢的經濟組織屬性。那么，以資源為對象的社會經濟組織，就形成了多種多樣的社會經濟體，有城市雲、區域雲、行業雲、產業雲、企業雲等社會經濟體。社會經濟活動離不開特定區域空間的限定，更離不開跨域地域時空的信息的交流與融合。集群，簡單的說，就是在一定空間上的社會經濟資源的匯聚，“雲”，簡單的說，就是無限拓展的智慧型化資源池網路。“雲集群”簡單的說，就是二者的有機的結合。

雲集群理論的內涵特徵

1、突破了區域邊界

按照集群的基本含義理解，集群強調的是在一定的區域位置和區位空間的不同群體和不同相關的經濟活動的集聚，形成一種區位競爭的優勢。隨著集群理論的應與發展, 集群理論已經突破了企業和單一產業的邊界，著眼於一個特定區域中，具有競爭和合作關係的企業、相關機構、政府、民間組織等社會經濟體關聯的、互動的、互利的、協同的、共享的和競爭的一種具有綜合功能的一個經濟體。

按照“雲”的基本含義理解，“雲”是對網路連結的數位化、智慧型化、信息化的資源統一調度管理，形成一個巨大的資源池，向用戶提供全方位、全天候的智慧型資源服務。由於“雲”使用的技術手段是現代化的物聯網、網際網路、雲計算的技術，因此，它就具備了跨越空間，打破地理區位條件的限制的特徵。

雲集群理論一方面強調的是社會經濟活動離不開特定的地理區位的限定；另一方面，社會經濟活動又離不開外部系統對特定區域系統的數位化、智慧型化、信息化資源的輸入，離不開智力資源、金融資源、文化資源、信息資源等的注入，這就需要打破特定區域空間的經濟活動理論研究的限制。這似乎形成了一對矛盾。按照現有的理論是難以解釋的。雲集群理論恰當的把這對矛盾有效的無縫的結合在一起。社會經濟活動離不開特定區域空間的限定，更離不開跨域地域時空的信息的交流與融合。因此，雲集群理論使二者實現完美的結合。集群，簡單的說，就是在一定空間上的社會經濟資源的匯聚，“雲”，簡單的說，就是無限拓展的智慧型化資源網路。“雲集群”簡單的說，就是二者的有機的結合。

2、突破了時空邊界

哈維將現代性在“時—空”向度上的變化概括為“時空壓縮”。他認為, 現代性改變了時間與空間的表現形式, 並進而改變了我們經歷與體驗時間與空間的方式。時空壓縮是一種研究因交通運輸和通訊技術的進步而引起人際交往在時間和空間方面變化的概念。哈維指出, 他使用時空壓縮這個詞語是要表明, 資本主義的現代性和後現代性實際上已經把空間和時間的客觀品質革命化了: 一方面是我們花費在跨越空間上的時間急劇縮短, 以至於我們感到現存就是全部的存在; 另一方面是空間收縮成了一個地球村。使我們在經濟上和生態上相互依賴。這兩方面壓縮的結果是: 我們在感受和表達時空方面面臨著各種新的挑戰和焦慮, 以及由此引起的一系列社會、文化和政治上的回應。前一個方面的壓縮可以叫做使時間空間化(即存在),後一個方面的壓縮可以叫做通過時間消滅空間(即形成)。實際上,哈維的時空思想可以歸納為兩個層面: ( 1)時間與空間交織; ( 2)時間與空間也互相侵蝕。這兩個方面的關係既是對立的, 又是辯證的。

“雲”最主要的特性就是：“雲” 蘊含著巨大的能量，“雲”是時間與空間的融合。在“雲”里是無時間長度、無空間距離，實現了時間與空間的轉換。就像雲計算機一樣，每秒的計算速度達到10億億次（美國提出今後幾年內達到），在這裡每單元工作時間的長度計量最簡單的1+1計算時間就似乎已經“停止”，趨於“0”，達到了宇宙的速度，到達了宇宙的奇點，到達了宇宙的時間黑洞；網際網路信息的傳輸已經實現“0”距離傳輸，已經無空間的距離，似乎也到達了宇宙的黑洞，在宇宙黑洞中空間距離完全被顛覆被扭曲。同時“雲” 在這裡就像是宇宙的奇點，就像宇宙大爆炸理論中的奇點一樣，這個奇點就是宇宙生命的“魔盒”，只要這個奇點的魔盒打開，時間與空間的概念才會產生，所以“雲”是時間與空間的融合。就會產生無限巨大能量，並釋放著巨大能量，是能量的化身。

3、賦予了資源的智慧型性特徵

在“雲”網路里運行的各種資源，是具有一定的智慧型化的資源，無需用戶經過粗加工的半成品、成品資源。就像鋼板一樣，是經過了採礦、冶煉、鍛軋而形成的產品，是標準化得產品，用戶只是依據自己的需要進行製造自己的產品時進行的製造加工即可。在雲集群理論中，強調的是通過對資源的整合、配置、利用為運營主體，以數位化、智慧型化、信息化為技術處理手段，以網際網路、物聯網、雲計算為技術傳輸平台，形成的數位化、智慧型化、信息化的資源池，這種資源池可大大的提高社會經濟體的運行效率。

4、賦予了資源的社會經濟能量

集群本身就含有集聚性、關聯性、動態性、外部性、協同性、輻射性、外溢性、層次性、系統性等等特徵。雲集群理論就是研究資源的集群。由於資源本身就含有自然屬性與社會屬性，前者指資源的組成、結構、功能和邊界的自然資源系統，具有整體性、層位性和時空性等特點；資源的社會屬性決定了資源不是孤立存在的，而是相互聯繫、相互影響、相互制約、相互依存的，以構成一個完整的社會資源組織系統。資源的時間的變化與空間的位置是緊密聯繫的，是時空的統一，這就決定了雲集群理論是在一定的時空上運行的必然結果。

因此，雲集群理論就賦予了巨大的社會經濟功能與聚合的力量，能夠在一定的程度上最大限度的發揮資源的社會經濟效能。

5、賦予了豐富的衍生變化的、自由伸縮的組織結構

雲集群理論具有衍生變化、自組織生成、自由伸縮、跨區域、跨時空、跨行業、組織資源形成經濟體的特徵。這正是由於雲集群理論打破了區域限定、時空限定的特徵所決定的，這充分體顯了雲集群理論具有強大的統籌社會整體資源組織生產安排的功能。這種組織可以是一個特定的區域社會經濟組織體，也可以是行業組織、跨行業的組織、地區組織、跨地區組織等。例如：企業集團、跨國公司、城市經濟、行業聯盟、國際區域經濟組織等。

6、賦予了豐富內涵的經濟學特徵

雲集群理論在資源的經濟組織屬性上就賦予了生產組織、超大規模、超大能量、跨越時空、伸縮變化、資源集中、資源利用、空間融合、組織協同、成本節約、內在聚變、外在效溢等經濟特性。因為各種各樣的經濟活動都離不開對資源的依賴，資源是自然的產物也是社會組織生產的結果，是財富的代表，是人類生存發展創造的源泉。

7、賦予了豐富內涵的社會服務特徵

由於資源的社會屬性決定了資源的公共性質；這種公共性就決定了資源的共享性；這種共享性就決定了資源的公共服務的理念。

雲集群理論強調的正是資源共享與服務。共享與服務是一種群體性行為, 而在這種群體性行為背後, 資源共享本質上是利益的共享。這就要求建立一個資源整合運行的網路平台，形成資源共享服務機制，讓每位社會經濟體都能夠公平高效的利用共享資源池資源，提高他們的生產、生活水平。

雲集群理論意義

1、全新的理論視角

雲集群理論的提出，是從一個全新的視角對資源進行雲集群，是把資源看作一個整體，看作一個整體系統池，對資源進行數位化、智慧型化、信息化處理，通過網際網路、物聯網、雲計算搭建的資源池的運行平台,以各種社會資源的組織運行為基本實體形成一個完整的自我循環、自我修復、內在聚合、外在效溢、內外互聯的現代化的經濟運行體系，為社會經濟群體提供全方位、全天候的現代化多功能服務的經濟體。

2、完整的理論體系

雲集群理論，形成了一個完整的理論體系。是從資源的空間載體---資源集群的經濟學解釋---資源的技術處理系統---資源池的運行機制設定---到運行系統的相互關聯設定形成了一個完整的理論體系。形成了從理論設定---運行系統---服務系統的連結。

3、全新的服務理念

雲集群理論以資源組織為經濟體，以經濟體提供的資源服務為理念，以終端消費者為服務對象，以現代化的信息技術為手段，以資源池的運行機制為平台，以資源服務系統為支撐的現代化的多功能的社會經濟運營服務型的社會經濟組織。

4、廣闊的套用前景

雲集群理論有其獨特的理論涵蓋範圍、豐富的理論內涵、完整的理論體系、全新的經濟運行理念。雲集群理論可套用在社會經濟運行的方方面面，比如：區域經濟、產業經濟、行業組織、企業集團等。因此，也可以分為巨觀雲、微觀雲、城市雲、區域雲、行業雲、產業雲、公有雲、私有雲等等套用領域，都有其廣闊的套用空間。

雲集群下的高性能計算

雲計算最初是聚焦於為參與系統提高進套用架構，但在高性能計算方面卻提供不了什麼。現在，領先的雲提供商正在對自己的產品及相關基礎設施進行重構，以便讓計算密集型套用具備實用性和成本效率。

傳統上，雲在架構上被設計為與Dropbox之類的存儲、Gmail、iTunes以及Evernote等套用結合的服務交付。“集群的架構則是為了暴露存儲以外的資源，比方說，那些需要在定製化網路執行供應商提供或用戶開發的套用，” Bright Computing的CEO Matthijs Van Leeuwen說。

跟運行在專門硬體上的傳統集群很像的是，基於雲的集群出於某種目的也包含了獨特的分散式資源的整合。這種雲包括為能感知集群的資料庫管理系統（DBMS）、高性能計算（HPC）或大數據分析套用提供平台。像Amazon、Rackspace這樣的公有雲提供商會把可用於在其雲基礎設施上開發集群的預定義資源實例暴露出來。

OpenStack允許組織定義自己的資源實例，然後用這些實例來在自己的私有雲開發集群。物理伺服器或者利用物理伺服器上的超級管理程式的虛擬機器（VM）通常都是處在專門的本地集群裡面的。對於開發者來說，關鍵的不同是雲和專門集群之間的資源實例抽象有所不同。

集群常用情況

Leeuwen說雲集群可用於替代或補充專門資源。對於專門硬體最小化的套用，如筆記本，雲可用於集群的實例化、使用以及去實例化。在這一用例中，筆記本不再是一台訪問基於雲的集群的最終用戶設備。它並不提供任何被用於執行計算或打造網路的實例化資源。

在第二種常見的用例中，基於雲的資源可被用來作為專門資源的補充。這種情況下，本地資源通過哪些雲資源的雲爆發過程得到擴展。基於雲的資源只需像專門資源一樣被實例化、使用然後去實例化。本地與雲端資源的區別對於最終用戶以及許多類型的套用來說可以是透明的。

這兩種情況都可以套用到公有雲或者私有雲上。組織可以將自己的套用架設來直接做這件事情，或者利用像Bright Cluster Manager之類的工具，在AWS或OpenStack私有雲建立集群，從而減少前端開發和配置工作。

減少抽象的差別

開發者面臨的最大挑戰是提供像網路、CPU及存儲等雲資源與專門資源之間不同的抽象模型。雲需要依賴實例化的資源。除了存儲以外，基於雲的CPU實例的暴露無論是公有雲還是私有雲產品都已經相當成熟。最新的雲產品一般會伴隨著針對InfiniBand網路連線、GPU加速以及自定義IP網路等特殊外部需求的服務和鉤子一起提供。

任何需要經過這相同的到達路徑的資源都可以暴露出來供任何類型的雲內開發利用。因為集群通常利用了低時延、高頻寬的內部互聯結構，以及加速器和協處理器等特殊資源，在基於雲的集群情況下，這些東西既代表了機遇，又會成為挑戰。

組織得聽憑雲供應商來支持存儲與計算以外資源的實例化，Leeuwen說。比如AWS，就通過Amazon VPC以及NVIDIA GPU實例支持定製的IP網路。一個好的做法是建立標準配置或利用第三方雲管理來管理存儲、計算、網路及加速器資源，無論它們是在本地的還是與AWS配合的。

時延是集群的關鍵

通信時延是建設可伸縮集群套用最大的挑戰之一。好的做法是智慧型地為HPC籌劃階段數據。在數據端，這涉及到考慮使用更具成本效率、持久性更慢的存儲服務，如AWS S3，以及利用AWS Glacier這樣的歸檔服務，而不是更昂貴的RAM實例。

但一項甚至比這還大的網路挑戰是將計算期間節點之間的通信時延最小化。在處理期間利用了訊息傳遞的HPC套用是最容易受到瓶頸影響的。廣泛利用MPI這樣接口的套用將會錯亂，除非開發者和運營團隊確保節點之間的時延極低。

如果在集群中運行的MPI套用是封閉在私有雲或者公有雲範圍之內的話，情況會更容易處理一些。但這個如果在運行於獨立公有雲或私有雲的不同節點之間存在大量MPI流量的話會成為一個更大的問題。

同樣的考慮也適用於在雲端運行大數據分析。這對於跨本地和雲基礎設施之間有Hadoop分散式檔案系統（HDFS）來說並沒有太大意義。“不過HDFS完全位於本地或在雲端的話在實踐上還是工作得相當好的，” Leeuwen說。

擴充時維持性能的關鍵是分散式架構，敏捷雲集成解決方案提供商Jitterbit的CTO Ilan Sehayek說。“讓用戶來選擇在哪裡運行API，以及在哪裡運行支持該API的服務。”

還得確保所有通信都是由可伸縮的訊息傳遞基礎設施來提供的，這樣才能提供API網關與服務之間快速、有保證的API請求交付。面向集群的服務也需要高效快取技術來提供對API的快速回響，Sehayek補充道。