
云計算的來臨對醫療信息系統的影響
云計算在最近幾年中逐漸成為一個大家青睞的詞匯,云計算為社會帶來的效益和便利是大家有目共睹的。各大網站以及IT巨頭都爭相研發云計算服務器。云計算是什么?它會給我們的生活帶來什么樣的便利?它的優勢在哪?云計算又能為醫療信息系統帶來什么樣的發展動力呢?
首先讓我們揭開云計算的神秘面紗。云計算分狹義與廣義兩種:
狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺、軟件)。提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的,并且可以隨時獲取,按需使用,隨時擴展,按使用付費。這種特性經常被稱為像水電一樣使用IT基礎設施。
廣義云計算是指服務的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的,也可以是任意其他的服務。
解釋:
這種資源池稱為“云”。“云”是一些可以自我維護和管理的虛擬計算資源,通常為一些大型服務器集群,包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云計算將所有的計算資源集中起來,并由軟件實現自動管理,無需人為參與。這使得應用提供者無需為繁瑣的細節而煩惱,能夠更加專注于自己的業務,有利于創新和降低成本。
有人打了個比方:這就好比是從古老的單臺發電機模式轉向了電廠集中供電的模式。它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,就像煤氣、水電一樣,取用方便,費用低廉。最大的不同在于,它是通過互聯網進行傳輸的。
云計算是并行計算(Parallel Computing)、分布式計算(Distributed Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展,或者說是這些計算機科學概念的商業實現。云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)、IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)等概念混合演進并躍升的結果。
總的來說,云計算可以算作是網格計算的一個商業演化版。早在2002年,我國劉鵬就針對傳統網格計算思路存在不實用問題,提出計算池的概念:“把分散在各地的高性能計算機用高速網絡連接起來,用專門設計的中間件軟件有機地粘合在一起,以Web界面接受各地科學工作者提出的計算請求,并將之分配到合適的結點上運行。計算池能大大提高資源的服務質量和利用率,同時避免跨結點劃分應用程序所帶來的低效性和復雜性,能夠在目前條件下達到實用化要求。”如果將文中的“高性能計算機”換成“服務器集群”,將“科學工作者”換成“商業用戶”,就與當前的云計算非常接近了。
云計算具有以下特點:
(1) 超大規模。“云”具有相當的規模,Google云計算已經擁有100多萬臺服務器, Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。企業私有云一般擁有數百上千臺服務器。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力。
(2) 虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自“云”,而不是固定的有形的實體。應用在“云”中某處運行,但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機,就可以通過網絡服務來實現我們需要的一切,甚至包括超級計算這樣的任務。
云計算為我們使用網絡提供了幾乎無限多的可能
為存儲和管理數據提供了幾乎無限多的空間,也為我們完成各類應用提供了幾乎無限強大的計算能力。想像一下,當你駕車出游的時候,只要用手機連入網絡,就可以直接看到自己所在地區的衛星地圖和實時的交通狀況,可以快速查詢自己預設的行車路線,可以請網絡上的好友推薦附近最好的景區和餐館,可以快速預訂目的地的賓館,還可以把自己剛剛拍攝的照片或視頻剪輯分享給遠方的親友……
離開了云計算,單單使用個人電腦或手機上的客戶端應用,我們是無法享受這些便捷的。個人電腦或其他電子設備不可能提供無限量的存儲空間和計算能力,但在“云”的另一端,由數千臺、數萬臺甚至更多服務器組成的龐大的集群卻可以輕易地做到這一點。個人和單個設備的能力是有限的,但云計算的潛力卻幾乎是無限的。當你把最常用的數據和最重要的功能都放在“云”上時,我們相信,你對電腦、應用軟件乃至網絡的認識會有翻天覆地的變化,你的生活也會因此而改變。
互聯網的精神實質是自由、平等和分享。作為一種最能體現互聯網精神的計算模型,云計算必將在不遠的將來展示出強大的生命力,并將從多個方面改變我們的工作和生活。無論是普通網絡用戶,還是企業員工,無論是IT管理者,還是軟件開發人員,他們都能親身體驗到這種改變。
(3) 高可靠性。“云”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,使用云計算比使用本地計算機可靠。云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心,用戶不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。
很多人覺得數據只有保存在自己看得見、摸得著的電腦里才最安全,其實不然。你的電腦可能會因為自己不小心而被損壞,或者被病毒攻擊,導致硬盤上的數據無法恢復,而有機會接觸你的電腦的不法之徒則可能利用各種機會竊取你的數據。此前轟動一時的“艷照門”事件據報道不也是因為電腦送修而造成個人數據外泄的嗎?
反之,當你的文檔保存在類似 Google Docs 的網絡服務上,當你把自己的照片上傳到類似 Google Picasa Web 的網絡相冊里,你就再也不用擔心數據的丟失或損壞。因為在“云”的另一端,有全世界最專業的團隊來幫你管理信息,有全世界最先進的數據中心來幫你保存數據。同時,嚴格的權限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數據。這樣,你不用花錢就可以享受到最好、最安全的服務,甚至比在銀行里存錢還方便。
(4) 通用性。云計算不針對特定的應用,在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用,同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。
云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。
大家不妨回想一下,你自己的聯系人信息是如何保存的。一個最常見的情形是,你的手機里存儲了幾百個聯系人的電話號碼,你的個人電腦或筆記本電腦里則存儲了幾百個電子郵件地址。為了方便在出差時發郵件,你不得不在個人電腦和筆記本電腦之間定期同步聯系人信息。買了新的手機后,你不得不在舊手機和新手機之間同步電話號碼。
對了,還有你的 PDA 以及你辦公室里的電腦?紤]到不同設備的數據同步方法種類繁多,操作復雜,要在這許多不同的設備之間保存和維護流行的一份聯系人信息,你必須為此付出難以計數的時間和精力。這時,你需要用云計算來讓一切都變得更簡單。在云計算的網絡應用模式中,數據只有一份,保存在“云”的另一端,你的所有電子設備只需要連接互聯網,就可以同時訪問和使用同一份數據。
仍然以聯系人信息的管理為例,當你使用網絡服務來管理所有聯系人的信息后,你可以在任何地方用任何一臺電腦找到某個朋友的電子郵件地址,可以在任何一部手機上直接撥通朋友的電話號碼,也可以把某個聯系人的電子名片快速分享給好幾個朋友。當然,這一切都是在嚴格的安全管理機制下進行的,只有對數據擁有訪問權限的人,才可以使用或與他人分享這份數據。
(5) 高可擴展性。“云”的規?梢詣討B伸縮,滿足應用和用戶規模增長的需要。
(6) 按需服務。“云”是一個龐大的資源池,你按需購買;云可以象自來水,電,煤氣那樣計費。
(7) 極其廉價。由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節點來構成云,“云”的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本,“云”的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升,因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢,經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。
云計算可以徹底改變人們未來的生活,但同時也要重視環境問題,這樣才能真正為人類進步做貢獻,而不是簡單的技術提升。
另外云計算還分有幾大形勢,InfoWorld網站同數十家公司、分析家和IT用戶討論出了云計算的幾大形式:
1.SAAS(軟件即服務)
這種類型的云計算通過瀏覽器把程序傳給成千上萬的用戶。在用戶眼中看來,這樣會省去在服務器和軟件授權上的開支;從供應商角度來看,這樣只需要維持一個程序就夠了,這樣能夠減少成本。Salesforce.com是迄今為止這類服務最為出名的公司。SAAS在人力資源管理程序和ERP中比較常用。 Google Apps和Zoho Office也是類似的服務
2.實用計算(Utility Computing)
這個主意很早就有了,但是直到最近才在Amazon.com、Sun、IBM和其它提供存儲服務和虛擬服務器的公司中新生。這種云計算是為IT行業創造虛擬的數據中心使得其能夠把內存、I/O設備、存儲和計算能力集中起來成為一個虛擬的資源池來為整個網絡提供服務。
3.網絡服務
同SAAS關系密切,網絡服務提供者們能夠提供API讓開發者能夠開發更多基于互聯網的應用,而不是提供單機程序。
4.平臺即服務
另一種SAAS,這種形式的云計算把開發環境作為一種服務來提供。你可以使用中間商的設備來開發自己的程序并通過互聯網和其服務器傳到用戶手中。
5.MSP(管理服務提供商)
最古老的云計算運用之一。這種應用更多的是面向IT行業而不是終端用戶,常用于郵件病毒掃描、程序監控等等。
6.商業服務平臺
SAAS和MSP的混合應用,該類云計算為用戶和提供商之間的互動提供了一個平臺。比如用戶個人開支管理系統,能夠根據用戶的設置來管理其開支并協調其訂購的各種服務。
7.互聯網整合
將互聯網上提供類似服務的公司整合起來,以便用戶能夠更方便的比較和選擇自己的服務供應商。
第二個問題,云計算的優勢
云計算的發展不是沒有道理的,它能登上IT界的舞臺,并且迅速走紅時有很多原因的。
五個主要原因使得分布式計算必然會越來越普遍,逐漸發展成主流的計算模式而取代集中式的大型計算機:
1、現在分布式系統的第一個原因就是因為他具有比集中式系統更好的性能價格比。你不要花幾十萬美元就能獲得高效能計算。
2、多數應用本身就是分布式的。如工業企業應用,管理部門和現場不在同一個地方。
3、高可靠性。冗余不僅是生物進化的必要條件,而且也是信息技術,F代分布式系統具有高度容錯機制,控制核反應堆主要采用分布式來實現高可靠性。
4、可擴展性。買一臺性能更高的大型機,或者再買一臺性能相同的大型機的費用都比添加幾臺PC的費用高得多。
5、高度靈活性。能夠兼容不同硬件廠商的產品,兼容低配置機器和外設而獲得高性能計算。
粗略地計算,目前的個人計算機每個CPU芯片的處理能力是200MIPS,就是每秒種執行200M也就是兩億次指令,而最近Yahoo!公司報道他們已經實現了有一萬個節點(node)就是一萬臺PC計算機連接的分布式系統,總的處理能力是 2,000,000MIPS,最快的芯片也達不到這個速度,因為在一定面積上設計的芯片的速度是存在一個極限的,不可逾越。而當前世界著名的超級計算機所謂的TOP500,達到每秒幾百萬億次指令執行,都是采用分布式設計的,世界第一的IBM BlueGene超級計算機采用了32部機架,每部機架部署有768個PowerPC440 CPU。順便說一句,這TOP500基本都是使用Linux操作系統的!現在社會和家庭擁有的個人計算機就是PC,只有30%的計算能力被利用,甚至更低,而其余70%的實際上是被閑置的,這些閑置的計算機資源和計算能力只有通過分布式系統才能得到有效的利用,這樣可以大大提高一個國家的計算能力,而計算能力是衡量一個國家國力和科學研究能力的指標,這一點現在還沒有被國人充分認識到。一個國家和地區的計算能力現在已經成為一種重要的戰略資源,不亞于石油和其他戰略物資的重要性。云計算就是把普通的服務器或者個人計算機連接起來以獲得超級計算機也叫高性能和高可用性計算機的功能,但是成本更低。這在世界上也是個先進的項目。云計算模式必定能大大提高我國科學計算機和商業計算能力,使得我國經濟競爭力大大提升。美國和歐洲有許多社會分布的分布式計算系統,他們動員和使用這些社會計算能力進行人類基因組學(Genomics)的研究、天文學問題研究、數學難題研究以及其他的科學問題研究。去年的一個研究報告估計我國個人計算機PC保有量接近兩億臺。
按照計算機操作系統的宗師Andrew S. Tanenbaum(AST)給分布式系統的的定義:“分布式系統是這樣的系統,它運行在不具有共享內存的多臺機器上,但在用戶的眼里卻像是一臺計算機”。(引自《現代操作系統》,機械工業出版社,1999年中文版)。它的目標是讓每個用戶感覺聯網的計算機是一個分時系統——就像使用個人計算機一樣 ——而不是一個由許多計算機聯合起來的集體,即使由五個節點組成的分布式系統也應該讓用戶感覺自己是在使用一臺價值20萬美元的大型計算機,不尋常的感覺是處理速度提高了許多,別的沒有什么不同。例如,這里有一個簡單的例子,在機器A的用戶要使用安裝在機器B上用戶的目錄里的文件,A用戶要使用遠程登錄命令rlogin B登錄到機器B的目錄上,那么這就不是一個真正的分布式系統,因為用戶A意識到了另外一臺機器的存在,分布式系統必須要做到,用戶A登錄到一個目錄上的時候不知道自己是在本地機器上還是在遠程機器上的目錄上,對于用戶A來說機器B是透明的,這就是分布式系統設計時考慮的“透明性”要求。其他有關的問題包括:分布式文件系統的問題,目錄和文件訪問機制以及一致性問題,分布式系統進程的通信問題等等。目前的云計算嚴格說還沒有到達真正的分布式計算的語義學水平。
由此可見,云計算的迅猛發展是必然的,是信息爆炸的社會所必須的。
我國的云計算發展也是相當迅速,雖然“云計算”這個概念率先由國外提出,但隨著我國在科技領域的快速成長,“云計算”現在的發展也異常迅猛。2008年5月10日,IBM在中國無錫太湖新城科教產業園建立的中國第一個云計算中心投入運營。2008年6月24日,IBM在北京IBM中國創新中心成立了第二家中國的云計算中心——IBM大中華區云計算中心。2008年11月28日,廣東電子工業研究院與東莞松山湖科技產業園管委會簽約,廣東電子工業研究院將在東莞松山湖投資2億元建立云計算平臺。
今年的5月22日,首屆云計算大會在京召開。中國電子學會云計算專家委員會成立。此次大會將云計算的神秘面紗想公眾揭示,讓大眾了解了什么是云計算,而且也講云計算在中國有了理論的平臺。為云計算在中國的發展提供了良好的環境。
最后,來看看云計算到底能為醫療信息系統帶來什么樣的變化。其實云計算作為一個新概念出現,目前云計算與醫療信息結合的話題還比較少,在我國基本處于空白階段。但相信在不久的將來云計算技術一定可以運用到醫療信息系統中去。
今年年初,中央下定決心要實行新一輪的醫療改革。溫總理在《政府工作報告》中指出“醫療體制改革要實現人人享有基本醫療衛生服務”。新醫改的第十四條也明確提到:“加快醫療衛生信息系統的建設,以建立居民健康檔案為重點,構建鄉村和社區衛生信息網絡平臺……。這足以看出政府對醫療信息的重視程度。
那么如何響應國家號召,建立以患者為中心的信息共享平臺呢?醫學界專家在參照歐美醫療方面的經驗后給出了答案:建立區域醫療信息網絡是對醫療衛生信息化的再一次拔高!
建設區域醫療協同系統最主要的是“統籌規劃”,相關政府職能機構應該積極將醫療改革的方向和目標以及區域衛生信息化發展需求結合在一起,這將會使醫療衛生信息化建設的意義提升到戰略的高度。
這說起來簡單,但做起來卻絕非易事。就像有人說,醫療行業擁有世界上最為復雜的業務邏輯。而孕育這些邏輯的解決方案則會面臨一些挑戰。例如上面所說的電子健康檔案系統,它具備海量數據、存儲周期長、實時性強、利用率高等特點,同時還要滿足遠程醫療的條件。如何滿足這些要求呢?這就需要一種全新的平臺為它服務。有專家提出或許基于Internet的云計算平臺將會在其中發揮作用。
毫無疑問,“云計算”已經成為當今IT界乃至全球商界最為津津樂道的一個新概念,即使金融危機正在不斷摧殘日漸脆弱的投資信心,而在醫療信息化方面它的作用可能會更加凸顯。