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高能物理和网络技术:万维网是如何诞生的
文章来源: 张宇轩,霍卓玺  |  发布时间:2016-09-28  |  【打印】 【关闭】  |  浏览:
 

 提到万维网这个名字,可能大家不太熟悉,但它的英文缩写WWW却可谓家喻户晓,因为生活中几乎任何一个常用网址都以这三个字母开头。我们今天享受着万维网带来的便利如网络新闻,网络购物等等;但鲜为人知的是,最早的万维网,却是欧洲核子研究组织(CERN)的高能物理学家们为了探索未知的粒子世界提出并且实现的。

 

互联网(Internet)还是万维网(Worldwide Web)?

 

  首先必须阐明的是,虽然两者经常混淆使用,万维网(WWW)并不等于互联网(Internet)。互联网在维基百科的严格定义是“A global system of interconnected computer networks that interchange data by packet switching using the standardized Internet Protocol Suite (TCP/IP).” 根据这个定义,任何使用标准IP协议进行的计算机网络通讯都属于互联网;相比之下,万维网则是建立在互联网之上的一项常用的国际网络服务,可以说是包含在互联网之中的。比如我们日常生活中耳熟能详的局域网即是属于互联网的一种,但却不属于万维网。

 

  早在万维网发明的二十多年前,互联网就已经先后在美国和欧洲很多国家之中独立实现,但早期的计算机通信效率很低且操作复杂,而万维网的出现改变了这一点。在万维网中最基本的单位是由文本和多媒体构成的网页,每个网页都有它独特的网址(URL)。另外在各个网页还通过嵌入的超链接联系起来,使得用户只需轻轻点击即可跳转到想要访问的页面。例如我们不需要在浏览器中输入高能所的官方网址,只需点击这个链接http://www.ihep.cas.cn/也可以达到同样的效果,从而大大简化了用户操作。万维网在CERN的出现,因此也被认为是现代网络通信之始。 

 

万维网研发大事年纪

CERN的一间略显老旧的办公室门口,挂着这样一块牌子:

1: CERN纪念万维网诞生的铭牌

  这间办公室所处的走廊,正是万维网所有核心技术诞生的地方;而这块铜牌上的文字,道出了这一系列工作的始末。以牌子上的信息为基准,稍加整理即可得到一系列的大事年表:

  20世纪60年代末到70年代初,分组交换式网络ARPANET, CYCLADES, Tymnet,等等陆续出现。

  1988,第一次北美与欧洲的IP连接实现;同年欧洲核子研究组织(CERN)的伯纳斯·李(Tim Berners-Lee)开始公开讨论在CERN内部实现网络部署的可能性。

  1989年,Tim Berners-Lee总结了他的想法并且CERN提交了一份初步申请并得到了重视;次年在他同事罗伯特·卡里奥(Robert Cailliau)等人的协助下,“万维网”这一名称在另一份报告中被正式提出。报告被批准后,负责该项目的团队被安排到了CERN31号楼的计算机与网络部门(CN)以及本楼(2号楼)一间办公室内的物理电子学与计算部门(ECP)。

  1991年,这支由Tim Berners-LeeRobert Cailliau领头,以及帮助他们的一群CERN研究人员、技术学生和暑期学校学生的组成的团队合并到ECP(也就是CERN本楼)。

  1993430日,CERN宣布万维网对全世界免费,此举大大促进了网络的商业化和一批新兴企业的诞生。

  1994年底,Tim Berners-Lee离开了CERN,转而在麻省理工大学(MIT)成立并主持万维网联盟的工作(World Wide Web Consortium或者W3C)。后来W3CCERN、欧洲委员会、MIT、法国国家信息与自动化研究所、美国高级研究计划局的帮助下建立。

  1995年,TimRobertWWW的工作,他赢得凯尔贝基金会的年度青年发明家奖项。同年,他获得了ACM软件系统奖。此后的Tim可算荣誉不断,在2004年他甚至获得英国女王授勋,成为爵士。

 

 

2 CERN2010年的部分万维网服务器(左)和Tim早期作为万维网服务器的电脑(右)

 

为什么是CERN

  万维网这样一种技术能够出现在CERN并非巧合:CERN作为世界上最大的高能物理实验室,所从事的研究对万维网的存在提出了需求,而CERN也有足够的人力物力来实现它。首先以CERN下属的大型强子对撞机(LHC)为例,从2008年运行到今天,LHC所产生的数据量已经超过了全世界所有人类说过的语言信息量之和。若是今天CERN的上万名科学家和工程师还在用纸笔交流的话,对着这一堆庞大的数据也只能束手无策。

3 Mesh”概念图

 

  这是Tim1989年最初提交的报告中的一张概念图:其中他设想了一个叫做“Mesh”的软件系统(即后来的“Web”)的功能模型,来支持CERN高能物理研究活动中有关文档、会议、交流、组织等环节。CERN的管理层在审核过后,认为这种技术有利于粒子物理实验数据分发与处理,于是给Tim等人安排了相应的部门和研发人员协作。实现这一点这对于有22个成员国财政支持的CERN来说并不困难;而如果Tim想要自己招募这样一支高素质的专业团队,恐怕短时间内难以完成。1993CERN宣布万维网免费,不但证明了其当时对于这一技术的所有权,同时也宣告了万维网从一个高能物理学的科研工具,落入平常百姓家。所以说CERN对万维网的贡献是无可争议的,同时也绝非“无心插柳”似的偶然。

  CERN得到发展,或者由CERN首创的类似万维网的信息技术还有很多,比如 ROOT软件包、Scientific Linux发行版、分布式计算等等;此外CERN在其他很多方面,诸如医疗,航天材料甚至是商业创新等等领域也建树颇多。事实上,从2011年开始,CERN每年都把从CERN转让出去的技术及其最新进展汇总成为一本名为“知识传递”(Knowledge Transfer)的年鉴,并且明确在序言中提出了“与世界分享科技进步成果、回馈社会”的使命。例如在一些与CERN合作的医疗机构将加速器应用在癌症患者的强子放射性治疗中,取得了卓越的成果;再比如CERNLHC中运用的一种高强度,导电且导热性能优良的碳基材料也能在太空计划中大显身手……由这些例子可以发现,不但基础科学成果本身在未来能够转化为生产力,其研究过程中推动的技术进步也会不断带给我们惊喜。

 

Ref

https://root.cern.ch/ root

http://linux.web.cern.ch/linux/SL

http://home.cern/about/updates/2014/04/cern-technology-could-help-out-space Aerospace

http://kt.cern/ Knowledge Transfer

https://en.wikipedia.org/wiki/CERN#Participation_and_funding

https://en.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web

 

本文作者:张宇轩,中国科学院高能物理研究所 卓玺,钱学森空间技术实验室)

 

 

 

 
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