2010年初，哈佛經(jīng)濟學(xué)家萊因?哈特（Carmen Reinhart）和肯尼斯?羅格夫（Kenneth Rogoff）發(fā)表了一篇涵蓋多個國家經(jīng)濟數(shù)據(jù)的分析文章，并得出結(jié)論：當(dāng)一個國家的債務(wù)水平超過該國國民生產(chǎn)總值的90%時，這個國家的經(jīng)濟增長即受到威脅。他們認(rèn)為，在如此之高的債務(wù)水平下，預(yù)計增長將為負(fù)增長。

這篇分析文章是在2008年經(jīng)濟危機爆發(fā)后不久發(fā)表的，因此與當(dāng)時的政策制定者有很大的關(guān)系。當(dāng)時很多政策制定者都為了刺激國民經(jīng)濟而鼓勵高額債務(wù)支出。與此同時，保守派政客，比如時任歐盟委員的奧利?雷恩（Olli Rehn）以及美國國會議員保羅?瑞安（Paul Ryan），根據(jù)哈特和羅格夫的研究結(jié)果呼吁采取財政緊縮政策。

3年后，一位來自馬薩諸塞大學(xué)的研究生托馬斯?赫恩登（Thomas Herndon）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年哈特和羅格夫計算時所用的Excel電子數(shù)據(jù)表有錯誤。這個錯誤的影響是巨大的：赫恩登使用正確的電子數(shù)據(jù)表重新做的分析表明，債務(wù)水平超過國民生產(chǎn)總值90%時，平均經(jīng)濟增長為2.2%，而不是哈特和羅格夫當(dāng)年所發(fā)現(xiàn)的-0.1%。

赫恩登可以輕而易舉地測試當(dāng)年哈佛經(jīng)濟學(xué)家得出的結(jié)論，因為他們當(dāng)初所使用的軟件——微軟Excel——現(xiàn)如今依然使用方便。但是早期那些可以使用但目前難以繼續(xù)使用的軟件所得出的分析結(jié)論怎么辦呢？

或許你覺得解決辦法沒什么難度：把相關(guān)軟件保存下來供未來的研究人員使用即可。畢竟軟件只是一堆文件，而這些文件又能以數(shù)字格式保存在硬盤或磁帶上。對于某些軟件來說，非常重要的源代碼甚至被打印在紙上，以防其存儲的數(shù)字媒介失效。

這是保存舊程序的常規(guī)方式，即使是對幾十年前的舊軟件也是如此。比如，你可以上網(wǎng)搜索到20世紀(jì)60年代將宇航員送上月球的阿波羅導(dǎo)航計算機的完整程序代碼列表。這是2016年從紙上復(fù)制轉(zhuǎn)錄后上傳到GitHub的。

盡管少數(shù)核心程序員喜歡研讀老式源代碼，但是大多數(shù)人對此并不感興趣，他們只是想使用軟件。但是讓歷史久遠的軟件得以運行十分困難，因為大多數(shù)舊代碼都需要老式計算機以及老式操作系統(tǒng)才能運行。

如果你想再玩一次年輕時玩過的計算機游戲，可能也會面臨類似的困境。而舊程序無法運行會帶來更加嚴(yán)重的影響，尤其是對科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域。

與經(jīng)濟學(xué)家一樣，在日常工作中，物理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家以及工程師等其他很多研究人員都使用軟件來分析切割數(shù)據(jù)和顯示分析結(jié)果。研究人員通過計算機模型來模擬現(xiàn)象，而計算機模型是通過一系列編程語言寫成的，同時使用了多種軟件數(shù)據(jù)庫和參考數(shù)據(jù)集。這些研究及其依賴的軟件對于新研究成果的發(fā)現(xiàn)和發(fā)表都至關(guān)重要。

想象你自己是一名研究者，此時你想檢查另一名研究者25年前進行的運算。你能否獲取并使用相關(guān)軟件？也許相關(guān)軟件的開發(fā)公司都已經(jīng)不在了。即便該軟件現(xiàn)在仍有新的版本，它能接受原始數(shù)據(jù)格式嗎？計算過程與上一代計算機是否完全等同？例如舍入誤差？可能不是。

研究者對計算機日益依賴，運行老式軟件的困難削弱了研究者對已發(fā)表研究結(jié)果的檢測能力。因此，舊軟件的問題腐蝕掉了科學(xué)的基石——再現(xiàn)性——的前提。

這還會影響到法律訴訟。假設(shè)，工程師根據(jù)計算得出某建筑物設(shè)計得十分堅固，但該建筑物的屋頂還是塌了。這是工程師出了錯，還是使用的計算軟件出了錯？如果多年后相關(guān)軟件不能再使用，就很難說清楚了。

因此我和卡耐基?梅隆大學(xué)（位于匹茲堡）的同事們一直在研究一種無論現(xiàn)在還是將來都能方便運行的程序存檔方式。大部分的編碼工作由我的同事——計算機科學(xué)家本杰明?吉爾伯特（Benjiamin Gilbert）和簡?哈克斯（Jan Harkes）完成。參與合作的還有軟件檔案管理員丹尼爾?瑞安（Daniel Ryan）、圖書管理員格洛里安娜?圣?克萊爾（Gloriana St. Clair）、埃里克?林克（Erike Linke）以及基思?韋伯斯特（Keith Webster），他們都對如何妥善保存這份現(xiàn)代文化有濃厚的興趣。

這個項目更多地涉及檔案保存，并不是主流計算機科學(xué)項目，我們獲得的資金來源不是政府計算機科學(xué)基金部門，而是艾爾弗?P?斯隆基金會（Alfred P.Sloan Foundation）以及博物館和圖書服務(wù)協(xié)會（Institute for Museum and Library Services）。在資金支持下，我們展示了如何重建年代已久的運算環(huán)境并將其發(fā)布到網(wǎng)上，任何計算機用戶只要一點鼠標(biāo)，就可以即刻復(fù)原過去的運算環(huán)境。

我們創(chuàng)建的系統(tǒng)叫做Olive，該名字由開放虛擬執(zhí)行圖像庫（Open Library of Images for Virtualized Execution）的英文首字母組成。Olive通過互聯(lián)網(wǎng)提供一種與早期計算機、操作系統(tǒng)和應(yīng)用運行完全相同的體驗。安裝Olive后，便可以像運行新軟件一樣運行舊軟件。Olive就像一臺針對軟件內(nèi)容的時光機。

若要理解Olive如何還原早期運算環(huán)境，你必須了解幾個軟件抽象層。最底層與目前多數(shù)計算機技術(shù)所使用的基礎(chǔ)相同：使用1個或多個x86微處理器的標(biāo)準(zhǔn)臺式電腦或筆記本。我們在這臺電腦上運行Linux操作系統(tǒng)，構(gòu)成Olive的第二個抽象層。

操作系統(tǒng)的上層是我們實驗室開發(fā)的軟件VMNetX，意指虛擬機網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行（Virtual Machine Network Execution）。虛擬機是在不同類型計算機上通過運行軟件來模擬一類特定計算機的運算環(huán)境。VMNetX的特別之處在于它允許將虛擬機存儲在中心服務(wù)器上，按照遠程系統(tǒng)要求來運行虛擬機。這種設(shè)置的優(yōu)勢在于運行虛擬機之前，計算機不需要從服務(wù)器上下載虛擬機的全部磁盤和內(nèi)存狀態(tài)。再上一層的虛擬機監(jiān)視程序（也稱為管理層）會按照需要成批恢復(fù)虛擬機硬盤及內(nèi)存中的信息，可保持幾臺虛擬機同時運行。

每個虛擬機分別運行一個硬件模擬器，亦即Olive的再上一抽象層。模擬器展現(xiàn)一臺現(xiàn)已淘汰的老式計算機的虛擬環(huán)境，比如配備20世紀(jì)90年代摩托羅拉68040 CPU的老式麥金塔Quadra計算機。（如果你存檔的軟件是運行在x86計算機上，那么模擬器層可以省略。）

再往上一層是存檔軟件工作所需的舊操作系統(tǒng)。舊操作系統(tǒng)可以接入虛擬硬盤，由虛擬硬盤模擬真實硬盤存儲，為更高的軟件抽象層提供類似普通文件系統(tǒng)的環(huán)境。

舊操作系統(tǒng)再上一層為存檔程序本身。存檔程序可以是最高層，也可再多加一層，由你要存檔程序運行所必須的數(shù)據(jù)等組成。

Olive的上面幾層依據(jù)不同的存檔應(yīng)用而定，存儲于中央服務(wù)器中。Olive系統(tǒng)的下面幾層以O(shè)live客戶端軟件包的形式安裝于使用者的電腦中。啟動一個存檔應(yīng)用時，Olive客戶端將按需從中央服務(wù)器獲取相關(guān)上層的部分內(nèi)容。

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這就是Olive的組成結(jié)構(gòu)。但是Olive都可以做什么呢？目前，Olive由17種不同的虛擬機組成，可以運行多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用。這些配置選擇是出于好奇心、可行性以及個人喜好。比如，我們團隊的一個成員依然記得自己在20世紀(jì)90年代初期在學(xué)校玩《俄勒岡小道》游戲的場景。于是我們拿到了這款游戲一個舊的Mac版本并通過Olive重新運行。我們成功運行這款游戲的消息不脛而走，很多人紛紛找到我們詢問是否可以“復(fù)活”他們曾經(jīng)最愛的軟件。

我們復(fù)原年代最久的應(yīng)用是《逃出神秘房間》，這款圖形游戲于20世紀(jì)80年代初開始在蘋果II計算機上運行。另一個年代久遠的程序是NCSA Mosaic，上了年紀(jì)的人或許還記得就是這款瀏覽器引領(lǐng)他們進入萬維網(wǎng)世界。

Olive提供運行蘋果麥金塔7.5操作系統(tǒng)的1993年Mosaic版本。這套操作系統(tǒng)運行于摩托羅拉68040 CPU模擬器上，而這款處理器是由運行Linux系統(tǒng)的x86計算機中的軟件創(chuàng)造的。盡管是虛擬的，但性能還是不錯的，畢竟現(xiàn)代計算機要比原始的蘋果硬件快得多。

把Olive重建的Mosaic瀏覽器套用在當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)中很有啟發(fā)性：Mosaic早于JavaScript、HTTP1.1、層疊樣式表（CCS）和HTML5等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因此不可能呈現(xiàn)多數(shù)現(xiàn)代網(wǎng)站。但是追蹤很早以前建立的網(wǎng)站很有樂趣，它們看起來還不錯。

Olive還有什么功能呢？或許你會好奇英特爾引進奔騰處理器之后，商業(yè)上所使用的工具都有哪些。這一點Olive可以幫你，比如讓你體驗1994年開發(fā)的微軟Office 4.3（幸好這個軟件開發(fā)得比討厭的自動辦公助理軟件Clippy早）。

或許你只是想在一個懷舊的夜晚，玩一下DOS版的《毀滅戰(zhàn)士》游戲，或者了解一下為什么這款第一人稱射擊游戲在20世紀(jì)90年代初如此盛行。或許你想整理一下1997年的稅務(wù)信息，卻在閣樓里找不到存儲當(dāng)年特波稅務(wù)軟件（Turbo Tax）的硬盤。不用擔(dān)心，Olive都有。

在較為嚴(yán)肅的軟件方面，Olive涵蓋了Chaste 3.1。這款軟件的名稱是癌癥（Cancer）、心臟（Heart）和軟組織環(huán)境（Soft Tissue Environment）的英文首字母組合。這是一款由牛津大學(xué)開發(fā)的仿真程序包，用于解決生物學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域需要計算的問題。Chaste 3.1版本出現(xiàn)在2013年3月發(fā)表的一篇研究論文中。論文發(fā)表后不到兩年，當(dāng)時新版Linux便不再編譯Chaste 3.1的源代碼了。這是Olive旨在克服科學(xué)再現(xiàn)性的標(biāo)志性挑戰(zhàn)。

為確保Chaste 3.1正常運行，Olive提供了當(dāng)年的Linux環(huán)境。Olive復(fù)活的Chaste還包括2013年發(fā)表論文中的實例數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)再次運行Chaste，可以生成某些肌肉功能的可視化結(jié)果。對于未來想要研究這些可視化結(jié)果或改進已發(fā)表軟件的生理學(xué)家來說，他們可以利用Olive在虛擬機上編輯并運行代碼。

由于軟件許可限制，現(xiàn)在Olive僅供少部分用戶使用。Olive收集的早期軟件目前只能限于參與這個項目的人員使用。相關(guān)公司需要授權(quán)許可，才能讓Olive面向范圍更廣的用戶。

不只我們一個團隊在尋求還原舊軟件的方法。比如，互聯(lián)網(wǎng)檔案館（Internet Archive）就通過運行在用戶瀏覽器中的MS-DOS仿真模擬器來保存成千上萬個舊程序。耶魯大學(xué)正在進行的項目EaaSI（Emulation as a Service Infrastructure，指“模擬器即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施”）就致力于模擬過去成千上萬的軟件環(huán)境。參加“軟件保護網(wǎng)絡(luò)”的學(xué)者和圖書管理員們一直在協(xié)調(diào)這項工作以及類似研究。他們還在努力解決以這種方法恢復(fù)舊軟件運行所帶來的版權(quán)問題。

Olive系統(tǒng)已取得很大進展，但遠未達到完善的程度。除了軟件許可限制問題以外，還存在各種各樣的技術(shù)障礙。

其中一大難題就是如何導(dǎo)入新數(shù)據(jù)以供舊應(yīng)用進行處理。目前，新數(shù)據(jù)依靠人工導(dǎo)入，不僅任務(wù)繁重而且容易出錯，也限制了可供分析的數(shù)據(jù)量。即便增加新的數(shù)據(jù)導(dǎo)入機制，導(dǎo)入的數(shù)據(jù)量還是受虛擬機的虛擬硬盤容量限制。這可能看起來問題不大，但是你要知道，有些舊式計算機文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲容量出奇地小。

另外一個難題是圖形處理器（GPU）仿真。長久以來，科學(xué)界借助圖形處理器的并行處理能力來提高各種運算的速度。為了把利用圖形處理器的可執(zhí)行軟件存檔，Olive需要再造這些芯片的虛擬版本。這是個十分棘手的任務(wù)。因為圖形處理器的接口（輸入和輸出內(nèi)容）并無標(biāo)準(zhǔn)。

很顯然，在宣布可執(zhí)行內(nèi)容的存檔問題已經(jīng)解決之前，還有很多工作要做。但Olive已經(jīng)開了一個好頭，要確保直到未來也能開發(fā)、測試和使用過去的軟件，正需要我們創(chuàng)造的這類系統(tǒng)。