《電子技術(shù)應(yīng)用》
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追趕與突圍,國(guó)產(chǎn)軟件如何化解基礎(chǔ)開發(fā)工具危機(jī)?

2022-12-28
來源:智能進(jìn)化論

提到科技領(lǐng)域的“卡脖子”,很多人會(huì)想到“缺芯少魂”?!靶尽敝感酒?,“魂”指操作系統(tǒng)等核心基礎(chǔ)軟件。長(zhǎng)期以來,我國(guó)在核心硬件生產(chǎn)、基礎(chǔ)軟件開發(fā)等方面高度依賴國(guó)外技術(shù),技術(shù)安全不容忽視。

近年來,在“缺芯少魂”四字背后,更讓產(chǎn)業(yè)界擔(dān)憂的是,一些科技創(chuàng)新的底層基礎(chǔ)工具也存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。EDA禁令就是一個(gè)典型例子。2022年8月,美國(guó)商務(wù)部發(fā)布規(guī)定,對(duì)設(shè)計(jì)GAAFET(全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)集成電路所必需的EDA軟件實(shí)施出口管制。GAAFET EDA軟件是實(shí)現(xiàn)3納米及以下制程的必要工具,雖然我們芯片成熟制程仍未到3納米,但這一禁令對(duì)未來中國(guó)芯片自主化和高端化發(fā)展無(wú)疑是沉重一擊。

在復(fù)雜的大國(guó)博弈中,科技封鎖已經(jīng)從軟硬件技術(shù)和設(shè)備滲透到基礎(chǔ)工具層面。如果說,EDA禁令更多影響的是芯片產(chǎn)業(yè)的未來,那么在軟件基礎(chǔ)工具層面,軟件開發(fā)工具一旦被“卡脖子”,則會(huì)立竿見影地影響軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

顧名思義,軟件開發(fā)工具就是幫助人們開發(fā)軟件的工具,是支撐從需求規(guī)劃、開發(fā)、測(cè)試、發(fā)布的軟件全生命周期的必備工具。現(xiàn)代化軟件開發(fā)是一套標(biāo)準(zhǔn)化流水線,如果把其比作一個(gè)現(xiàn)代化的港口,各類軟件開發(fā)工具好比起重機(jī)、龍門吊、疏浚船、裝卸中心等現(xiàn)代化設(shè)備,一旦軟件開發(fā)工具被封鎖斷供,港口將退回到人工手拉肩扛的原始階段。

在中國(guó)軟件業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,“缺芯少魂”已經(jīng)成為大眾話題,而軟件基礎(chǔ)工具的“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)則更像是巨大的灰犀牛,無(wú)疑需要業(yè)界重新思考與認(rèn)知。

1 中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè):繁榮背后的“無(wú)根隱憂”

如果把中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)比作一棵樹,在過去20年間,這棵大樹迎來了迅速生長(zhǎng),枝繁葉茂。

據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道,2012年到2021年的10年間,我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)收入從約2.5萬(wàn)億元增長(zhǎng)到約9.5萬(wàn)億元,年增長(zhǎng)率為16.1%。

從軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速看,中國(guó)軟件增長(zhǎng)速度足以傲視全球。根據(jù)工信部統(tǒng)計(jì),從2000年至2020年,中國(guó)軟件市場(chǎng)整體規(guī)模實(shí)現(xiàn)了135倍增長(zhǎng),美國(guó)為3.2倍。2020年,中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模在全球軟件產(chǎn)業(yè)的占比已達(dá)24%。

然而,數(shù)據(jù)繁榮的背后,是軟件產(chǎn)業(yè)這棵大樹的根系孱弱,自主創(chuàng)新起步仍然十分艱難。

長(zhǎng)期以來,軟件開發(fā)工具市場(chǎng)始終被歐美國(guó)家把持。中國(guó)軟件協(xié)會(huì)的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,2020年,在全球操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件(含桌面、數(shù)據(jù)庫(kù)、云操作系統(tǒng)、工具軟件等)領(lǐng)域,美國(guó)業(yè)務(wù)收入占到全球的五分之四。

根據(jù)The Express Wire發(fā)布的2022年軟件開發(fā)工具市場(chǎng)分析報(bào)告,全球軟件開發(fā)工具市場(chǎng)中,北美地區(qū)市場(chǎng)份額超過50%,歐洲地區(qū)超過20%。全球前十大軟件開發(fā)工具廠商中,有6家是美國(guó)公司,其中不乏Microsoft、Perforce、Adobe、Oracle等知名公司。

正如光刻機(jī)是芯片產(chǎn)業(yè)不可或缺的關(guān)鍵生產(chǎn)工具,軟件開發(fā)工具就是軟件產(chǎn)業(yè)的根技術(shù)。它可提高軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率,從軟件問題定義、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)試、編碼,到文檔的生成及軟件工具管理各方面,對(duì)軟件開發(fā)者提供各種不同程度的幫助。

軟件開發(fā)工具種類繁多,包括項(xiàng)目管理工具、代碼托管工具、代碼檢查工具、編譯構(gòu)建工具,以及部署、測(cè)試和發(fā)布環(huán)境的工具。每一類工具都聚焦解決軟件開發(fā)流程中特定的問題。比如,項(xiàng)目管理工具讓開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠高效協(xié)作,代碼托管工具解決開發(fā)者在跨地域協(xié)同、多分支并發(fā)、代碼版本管理等方面的問題,自動(dòng)化軟件測(cè)試工具可以代替部分人工輸入,提高測(cè)試效率。

在全球化時(shí)代,中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,很大程度上受益于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的“全球技術(shù)紅利”。在發(fā)展的風(fēng)口上,“造不如買”、“沒必要重復(fù)造輪子”的技術(shù)觀點(diǎn),在市場(chǎng)上也有一定的適用空間。

如今,隨著國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)摩擦的日漸激烈,逆全球化勢(shì)力不斷抬頭,如果再不重視技術(shù)自主創(chuàng)新,再把產(chǎn)業(yè)建立在不受控制的外部技術(shù)根基上,則無(wú)疑將對(duì)未來的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生影響。

以軟件開發(fā)工具最基礎(chǔ)的IDE領(lǐng)域?yàn)槔?,目前IDE領(lǐng)域已被多家國(guó)外軟件巨頭壟斷,如Visual Studio、Jetbrains。IDE是集成開發(fā)環(huán)境,是把代碼編寫、編譯、執(zhí)行等多功能綜合到一起的開發(fā)工具。過去,全球開發(fā)者基于微軟生態(tài)的Visual Studio、VScode等軟件開發(fā)工具,將開發(fā)代碼貢獻(xiàn)至Github平臺(tái),在微軟生態(tài)不斷開發(fā)大量應(yīng)用軟件,進(jìn)一步強(qiáng)化了微軟等國(guó)際巨頭的市場(chǎng)壟斷。

目前,微軟有9000萬(wàn)的開發(fā)者,為微軟生產(chǎn)了3800萬(wàn)的應(yīng)用,而國(guó)內(nèi)仍尚無(wú)可與之匹配的工具鏈產(chǎn)品,更遑論生態(tài)。在歐美軟件巨頭持續(xù)擴(kuò)大壟斷優(yōu)勢(shì)的背后,是國(guó)產(chǎn)軟件生態(tài)始終被壓制的發(fā)展“天花板”,也是國(guó)產(chǎn)軟件繁榮背后的“無(wú)根”之痛。

2 基礎(chǔ)工具斷供的“達(dá)摩克里斯之劍”

軟件開發(fā)工具一旦被封鎖斷供,危害有多大?

每一家軟件公司和大型企業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)都離不開軟件開發(fā)工具。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)企業(yè)的普遍選擇是直接購(gòu)買歐美的商用開發(fā)工具。市場(chǎng)上部分可替代選擇的國(guó)產(chǎn)軟件工具,往往也依靠國(guó)外開源技術(shù)進(jìn)行包裝和“二次開發(fā)”。

業(yè)內(nèi)專家指出,參考芯片EDA軟件“卡脖子”的先例,不論是購(gòu)買商用工具或基于開源自建,這兩條道路其實(shí)都是“看起來很美”,實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)仍然危機(jī)重重。一旦受到國(guó)外制裁,國(guó)內(nèi)大量企業(yè)、研發(fā)團(tuán)隊(duì)的軟件開發(fā)、迭代、更新和運(yùn)維都會(huì)受到巨大沖擊,乃至停擺。其中,小到信息管理類工具,如需求管理、測(cè)試管理;大到代碼倉(cāng)、制品倉(cāng)、檢查等與出包強(qiáng)相關(guān)的工具,被制裁的風(fēng)險(xiǎn)都不容忽視。

為此,業(yè)界亟需明確兩大共識(shí):

首先,商用版本不等于“無(wú)風(fēng)險(xiǎn)版本”。

事實(shí)證明,ICT技術(shù)商用版本的制裁,往往是國(guó)際經(jīng)濟(jì)摩擦中最常選擇也最容易執(zhí)行的手段。以美國(guó)為例,因美國(guó)商務(wù)部等發(fā)布的對(duì)外出口管制政策,從2019年至今,已有超過600家中國(guó)企業(yè)、機(jī)構(gòu)陸續(xù)被列入美國(guó)“實(shí)體清單”,涉及清單的所有企業(yè)則不再有權(quán)獲取美國(guó)提供的各類商用技術(shù)。

以華為為例,自2019年5月16日華為被列入“實(shí)體清單”以來,所有的美國(guó)軟件都即對(duì)華為斷供,其中既包括ERP等核心應(yīng)用軟件,也包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、開發(fā)工具等基礎(chǔ)軟件。比如,在美國(guó)2020年5月頒布的禁令中,就明確地要求全球各大芯片制造廠禁止為華為生產(chǎn)用美國(guó)軟件設(shè)計(jì)的芯片。也就是說,只要芯片代工廠還在使用美國(guó)軟件,就不能為華為生產(chǎn)芯片。

商業(yè)制裁的風(fēng)險(xiǎn),連“學(xué)術(shù)無(wú)國(guó)界”的高等院校也不能幸免。2020年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)被美國(guó)軟件MATLAB“斷供”。不僅軟件無(wú)法使用,學(xué)校師生還不能在公開發(fā)表的論文中出現(xiàn)任何使用MATLAB得到的圖表與數(shù)據(jù)。MATLAB有著“工科神器”之稱,其在工科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,涵蓋數(shù)學(xué)計(jì)算、建模仿真、電子通信、機(jī)械化工、汽車航空、電力能源、經(jīng)濟(jì)金融和生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科。

其次,開源技術(shù)并非“完全中立”。

開源已經(jīng)成為軟件開發(fā)的主流趨勢(shì)之一。然而,越來越多的事實(shí)與先例也正警示著業(yè)界,開源工具、開源平臺(tái)與技術(shù),在政治與經(jīng)濟(jì)面前往往難以保持中立,開源也隨時(shí)可能成為科技制裁的武器。

以全球最大的代碼托管平臺(tái)GitHub為例,GitHub目前匯聚了全球3億個(gè)代碼倉(cāng)庫(kù),占全部開源軟件的90%。但作為一家美國(guó)公司,俄烏沖突期間,GitHub已明確向俄羅斯開發(fā)者舉起封禁“手術(shù)刀”。2022年上半年,俄羅斯銀行Sberbank、俄羅斯最大的私人銀行Alfa-Bank和其他公司的賬戶率先遭到GitHub封禁,這些企業(yè)賬號(hào)先后經(jīng)歷了禁用代碼存儲(chǔ)庫(kù)、賬號(hào)直接被平臺(tái)刪除等。此后,與受制裁實(shí)體有合作關(guān)系的個(gè)人開發(fā)者賬號(hào)、以前或現(xiàn)在在受制裁實(shí)體有工作經(jīng)驗(yàn)的個(gè)人賬號(hào)都慘遭封禁。

就封鎖俄羅斯開發(fā)者賬號(hào)一事,GitHub曾表示:“與在美國(guó)開展業(yè)務(wù)的任何公司一樣,GitHub可能必須限制被認(rèn)定為特別指定國(guó)民(SDN)或根據(jù)美國(guó)和其他適用的制裁法律被拒絕或被阻止的用戶和客戶,或者可能代表被阻止使用GitHub的用戶和客戶團(tuán)體。”

“同時(shí),GitHub的愿景是成為開發(fā)者協(xié)作的全球平臺(tái),無(wú)論開發(fā)者居住在哪里。我們會(huì)徹底審查政府制裁,以確保用戶和客戶不會(huì)受到超出法律要求的影響?!?/p>

專家認(rèn)為,不論是商用工具軟件或者是開源技術(shù),對(duì)國(guó)產(chǎn)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言都是一把“雙刃劍”。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,只有打造國(guó)產(chǎn)自主的軟件生態(tài),才能真正打開我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的上限空間。

3 培育一片森林,最好的時(shí)間是現(xiàn)在

科幻小說《三體》中,三體人通過對(duì)地球文明的基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)行封鎖,將人類科技的發(fā)展鎖死在低級(jí)階段。在當(dāng)前的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中,科技創(chuàng)新領(lǐng)域的“卡脖子”則并非牢不可破的科幻傳說,破解之道,核心在于加快自主創(chuàng)新。

當(dāng)前,全球軟件產(chǎn)業(yè)的商用工具、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)等基本都由歐美企業(yè)把持?!氨鶅鋈?,非一日之寒”,從開發(fā)工具,到操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件,美國(guó)軟件企業(yè)對(duì)根技術(shù)的研發(fā)由來已久,軟件產(chǎn)業(yè)的根系非常堅(jiān)固。而中國(guó)的軟件產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展和追趕,已基本構(gòu)建了相對(duì)完整的結(jié)構(gòu)脈絡(luò),但總體仍十分孱弱。

近年來,隨著中興、華為事件和中美貿(mào)易摩擦,越來越多企業(yè)開始走上自研創(chuàng)新之路,在無(wú)人區(qū)的探索中積累了寶貴的一手經(jīng)驗(yàn)。其中,最佳的觀察樣本無(wú)疑就是華為。

2019年之前,華為公司的軟件工具多采用“購(gòu)買+自研”模式,開源軟件、商用軟件、自研產(chǎn)品并存。為破解軟件開發(fā)工具 “卡脖子”風(fēng)險(xiǎn), 華為于2019年開始進(jìn)行去美國(guó)化自研,范圍涉及硬件(X86->ARM)、操作系統(tǒng)(Linux/Windows->歐拉)、數(shù)據(jù)庫(kù)(Oracle->GaussDB)、中間件、應(yīng)用軟件改造等幾個(gè)大類的全棧自研替換,涉及幾百個(gè)組件的替換,千萬(wàn)行代碼的測(cè)試驗(yàn)證。

歷經(jīng)3年,在軟件開發(fā)工具領(lǐng)域,華為已全部實(shí)現(xiàn)去美國(guó)化。同時(shí),開源軟件依賴也具備自主演進(jìn)能力,消除了軟件供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)際上,軟件開發(fā)工具的自研不可能一蹴而就,華為也是如此。如果回顧華為軟件開發(fā)工具的自研時(shí)間表,從第一行代碼的創(chuàng)新到今天完全“去美化”的成熟產(chǎn)品矩陣,華為投入的研發(fā)時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)20余年。內(nèi)部人士介紹,早在2000年左右,華為就因自身業(yè)務(wù)快速發(fā)展,開始加快軟件研發(fā)工具的自研,這些研究構(gòu)成了現(xiàn)在完全自主可控的基礎(chǔ)。

由此可見,華為是極少數(shù)擁有底線思維的企業(yè),類似的還有海思芯片。多年前,華為做出過一次極限生存的假設(shè),“預(yù)計(jì)有一天,所有美國(guó)的先進(jìn)芯片和技術(shù)將不可獲得”。從這個(gè)“永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的假設(shè)”為起點(diǎn),早在2004年華為就成立了海思半導(dǎo)體,為公司的生存默默“打造備胎”。后來假設(shè)成真,海思也從備胎“轉(zhuǎn)正”,成為華為自主研發(fā)的標(biāo)桿之一。

如今,在軟件開發(fā)工具領(lǐng)域,經(jīng)過漫長(zhǎng)的技術(shù)迭代,華為逐漸形成了CodeArts軟件開發(fā)生產(chǎn)線,可以支持web開發(fā)、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、微服務(wù)開發(fā)、Cloud Native應(yīng)用開發(fā)、嵌入式開發(fā)等典型研發(fā)場(chǎng)景。

在代碼倉(cāng)、制品倉(cāng)等核心開發(fā)工具方面,華為開發(fā)工具性能已達(dá)到或超越國(guó)際同行水平,可實(shí)現(xiàn)完全替代美國(guó)產(chǎn)品。對(duì)于新生的產(chǎn)品,超大規(guī)模復(fù)雜業(yè)務(wù)的驗(yàn)證是最有力的證明?!白约旱慕德鋫阕约合忍保鳛闃I(yè)務(wù)遍布全球170多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的科技集團(tuán),軟件開發(fā)工具好不好用,要先過華為自用這一關(guān)。

目前,CodeArts已經(jīng)過華為云、華為電信產(chǎn)品、終端云消費(fèi)業(yè)務(wù)、芯片研發(fā)等業(yè)界高標(biāo)準(zhǔn)、大規(guī)模的軟件研發(fā)業(yè)務(wù)嚴(yán)苛考驗(yàn)和工程應(yīng)用。這些底層開發(fā)工具,不僅在華為內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了完全替代,而且成功溢出到外部市場(chǎng)。目前,華為云軟件開發(fā)生產(chǎn)線CodeArts已吸引來自政府、金融、教育、物流、軟件等十多個(gè)行業(yè)百萬(wàn)級(jí)使用者。

在軟件開發(fā)領(lǐng)域,華為還不斷針對(duì)細(xì)分領(lǐng)域推出基礎(chǔ)工具。比如軟件研發(fā)管理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作工具華為云CodeArts Req,面向企業(yè)大規(guī)模研發(fā)場(chǎng)景,已全面覆蓋華為公司云、管、端、車、芯等相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā),實(shí)現(xiàn)月API調(diào)用量超過15億次、累計(jì)管理5000多萬(wàn)需求。

從華為的例子不難看出,國(guó)產(chǎn)軟件產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)根技術(shù)的突破,必須走自主研發(fā)的道路,實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)新突破。而且不能再有任何猶豫等待,“卡脖子”危機(jī)就是最好的機(jī)會(huì),現(xiàn)在就要開始出發(fā)。

根深才能葉茂,只有將軟件根技術(shù)的創(chuàng)新掌握在自己手中,才能構(gòu)建產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的基石,繼而使能上層應(yīng)用軟件百花齊放。如果說,過去十年中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)借助西方成熟的根技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速追趕,那么下一個(gè)十年,我們能否擺脫“卡脖子”危機(jī),擁有自己的硬核根技術(shù),取決于現(xiàn)在如何選擇。



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