大规模系统的可控思路

任何系统增大到一定规模,面临的根本问题之一便是可控性(controlability)。

规模较小时,可控性通常并非瓶颈,此时可通过操作系统节点进行直接管理。但随着规模逐渐增大,可控性复杂度将成为系统能否扩展的关键制约。

要处理可控性复杂度,有两个基本思路:解耦控制自发控制

解耦控制

最简单的思路是将控制平面从系统的数据平面管理平面剥离。解耦出的控制平面,可以构造统一接口进行操作,复用控制逻辑。

以赶羊群为例,如果直接控制每只羊的前进将非常困难,但是给每只羊都拴上绳子(解耦出控制平面),直接牵着绳子走,就会简单得多。

这一思想应用到互联网络系统,诞生了软件定义网络(Software Defined Network);应用到云原生软件系统,诞生了服务网格(Service Mesh)。同样也被应用到经济和金融系统。

需要强调,可控性是对系统进行有序管理的能力。因此,对控制平面的管理可以采用集中式或分布式模式。

自发控制

自发控制是与解耦控制相反的思路:不是将控制剥离,而是将控制下放,让系统内组件具备更多的自我管控能力。

还是以赶羊群为例。如果通过训练,让每只羊都自动跟着头羊走,那么只需要牵着头羊,就可以引导整个羊群了。

自发控制的思路应用到通信系统,诞生了互联网和 Web 2.0;应用到加密电子货币,诞生了比特币;应用到经济系统,诞生了数个诺奖。

这一思路,很可能是未来大规模智能系统(机器人集群)的基础。

控制科学的未来

上世纪对小规模系统控制论的研究已经十分成熟。现代很多系统都是大规模系统,对其控制模式的研究迫在眉睫。

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