| 标题 | 基于Grid的领域公共知识服务门户研究 |
| 范文 | [摘要]分析了当前领域信息系统存在的问题，提出领域公共知识门户的概念，阐述了引入网格技术的必要性，基于OGSA规范的提出了领域公共知识门户的体系模型，在此基础上构建领域公共知识服务门户平台，实现跨组织信息系统集成及信息和知识的共享。最后探讨领域平台的知识服务机制和关键技术。 〔关键词〕知识门户；网格；SOA；知识服务 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１１．０３．０２６ 〔中图分类号〕ＴＰ３１５；Ｇ２３０ 〔文献标识码〕Ａ 〔文章编号〕１００８－０８２１（２０１１）０３－０１０３－０５ Research in Publish Knowledge Service Portal Platform Based on GridLi Feng （Library，Huazhong Agriculture University，Wuhan 430012，China） 〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Analysed the current problem of logistical information system;put forward the concept of pubulish knowledge service portal,elaborated on the need for the introduction of grid and proposed a public knowledge portal system model based on OGSA standard,realized the cross-organizational information systems integration and information and knowledge sharing.Finally,discussed the information platform for the knowledge service mechanism and key technologies. 〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕knowledge portal;Grid;SOA;knowledge services 随着全球经济一体化进程的加快以及社会分工的发展，企业为了获得市场竞争优势不仅涉及到企业内物流信息、知识及相关资源的挖掘和整合战略，还涉及到与企业相关的供应链、政府、行业等多方面的信息资源的挖掘整合［１］。不同企业由于所属行业不同，在供应链上承担着不同的角色。为了更好的帮助这些企业结成联盟实现生产、运输、销售、仓储等环节的协作和相关信息资源和知识资源共享，这就要求解决跨企业、跨地域、跨平台之间信息资源共享和协同、快速响应等问题。为此，有必要建立一种领域公共服务平台，通过这种平台来实现跨组织、跨地域、跨平台的资源整合，而领域公共知识门户系统便应运而生。笔者认为，领域公共知识门户是一个经济区域范围内面向该行业领域系统的、集成化的、智能化的、社会化的、开放式的知识管理中心，方便用户一站式检索、存取和再利用信息。它既为平台的用户提供所需的基础行业信息和增值服务，包括：行业基础设施信息、用户需求信息、行业供应商信息、行业市场信息、行业交易信息及相关政策法规信息等等。还提供行业领域的知识，包括：行业政策分析、客户关系链、供应链整合、物流决策等。该平台的用户包括：行业客户（生产制造、商业批发企业等等）、行业企业（如：3PL、4PL、运输、仓储等等）和与行业相关部门（如：交通、质检、海关、税务、工商、海事、银行等等）及公众等。 要想建立这样一种适合某行业领域的信息平台，需要将设计理念由传统的以企业为中心的转向以用户为中心。纵观国内外行业信息平台研究，其多半集中在规范、分析和设计方面，具体的实现过程和应用则涉及的较少。因而，可以说该平台的实现方法和应用将成为今后研究的重点和热点。本文试图将网格技术引入到领域公共知识门户平台的建设中，阐述了网格技术的优点，并在此基础上提出了基于Grid的公共物流知识门户体系模型，探讨了其知识服务流程。研究公共物流知识门户的实现能够进一步促进企业信息化建设，实现跨组织信息、知识的交流与共享，帮助企业实现共赢的目标，具有重要的现实意义。 １ Grid技术与领域公共知识服务门户 １.１ Grid概述 Grid是构筑在互联网上的一组新兴技术，它的作用是将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融合为一体。实现动态虚拟组织（Virtual Organization）间的计算资源、存储资源、信息资源、知识资源等的透明访问［２］和全面共享、消除信息孤岛和资源孤岛［３］。Grid可以被看作一种新型的、面向服务的体系和架构，是一种无缝的、集成的计算协作环境。 从以上的概念可以看出Grid的具有以下特征［４］：①分布性：组成网格的资源可能是分布在不同的地域；②异构性：组成网格的资源或者服务可能来自于不同的系统结构、不同的接口；③自治性：网格上的资源首先是属于本体的组织或者个人，这些资源的拥有者应具有最高级别的管理权限，网格应允许资源拥有者具有自主管理的能力；④动态性：因为网格中的资源具有自治性，因而网格需要能够支持组织动态加入和退出网格；⑤自相似性：网格的局部和整体之间存在一定的相似性，局部在很多地方具有全局的特征，而全局则需要通过局部的构建而形成，其构成方法具有相似性。 目前，网格的体系结构主要有两种：①面向协议的五层沙漏模型，如图１所示；②开放网格服务体系结构OGSA，如图２所示。在两种网格结构中，OGSA模型应用更加广泛和成熟。OGSA以服务为中心，被称为下一代网格结构［５］。在OGSA中，一切资源、设备等都被抽象成为服务，支持SOA的理念［６］，并且对Web Services进行了扩展，提出了动态网格服务。通过定义服务接口，对服务实现、资源的地域及实体进行屏蔽，从而解决了异构环境中互操作和协同的问题，真正实现服务虚拟化。 １.２ 网格与领域公共知识门户 在高新技术不断发展的今天，物流、商流、信息流和资金流共同服务于生产、分配、消费等领域。虽然企业建立了相关的该行业信息平台以求将本企业的业务活动提高到新的水平，但从整体效果上来看，各企业的信息平台仍处于各自为政的状态，各企业的存储资源、信息、知识资源互不连通，无法进行信息的互操作，同时还存在信息平台重复建设、资源浪费、服务被动、物流网络效率低下等问题。通过建立领域公共知识门户，可以实现对分散于物 图２ 开放网格服务体系模型 流企业、政府相关部门、社会供应链上各领域的多源异构数据、信息、知识、物理资源进行整合，实现行业知识资源的一站式服务与管理。行业领域整合的资源种类繁多，数据量大，并且地域分布广泛，在管理上也属于不同的管理领域，需要有针对性的采取不同的安全管理策略。而领域公共知识服务门户系统的建立需要解决以下几个方面的问题：①系统异构，即数据源所依赖的业务应用系统的不同及采取不同的开发平台和语言导致系统异构问题；②模式异构，即不同的数据、信息、知识在建立时可能采取不同对象模型，这样就使它们在存取模式上的不同；③来源异构，即企业内外部资源的建立的格式标准的不同，无法进行互操作。而新兴的网格技术提供的技术基础和开放式的标准平台能很好的适应并解决以上的问题。通过建立基于Grid的领域公共知识服务门户，可以帮助物流企业更好的整合、管理分散各地域、各部门的信息资源，实现网络虚拟环境下的资源共享和协同工作，为企业、政府的决策和管理提供有用的知识，从而提高企业的核心竞争力及政府的决策能力和管理水平，促进社会资源最优配置。 ２ 基于Grid的领域公共知识服务门户平台研究 ２.１ 基于Grid的领域公共知识服务门户模型描述 如图３所示，选取物流行业领域，提出了基于网格的五层沙漏模型和OGSA物流行业公共知识服务门户平台的体系结构，自顶向下主要分为六层：表示层、应用服务层、公共服务层、网格中间件层、Web服务层、基础资源层。其中，每一层都为上一层服务。 网格中间件层是物流行业公共知识服务门户平台的核心。网格应用涉及到的大量数据或者计算资源，通常需要跨组织边界的安全资源共享，为减少应用开发的复杂性，网格中间件成为了网格基础设施实现的关键部分［７］，它屏蔽网络计算资源的异构性，支持网络计算资源统一管理、分布调度和安全控制。网格中间件包括一组基于SOA的中间件，它为企业内和企业间共享和协作等特性提供了支持。消息中间件(MOM)、服务聚合、数据中介服务、网格信息服务和可靠性数据传输等是服务网格的核心中间件。其中，图３ 基于网格的物流公共知识服务门户体系结构 消息中间件对上层提供稳定的可靠的传输保证以及异步通讯机制，在此基础上建立松散耦合、可靠的分布式应用系统；服务聚合将一组相关的服务映射为一个单独的逻辑服务，它屏蔽了数据发现、选择、异常处理等的复杂性；网格信息服务管理系统支持发布各种资源实体的元数据，包括网格结点、组织、区域以及服务元数据等，支持网格环境下的数据、资源以及服务的发现和发布，提供网络资源实体元数据的静态统一视图和动态管理界面；可靠数据传输服务则保证了跨地域组织间大数据量的可靠、稳定的传输；网格监控服务负责监控网格中间件的工作状态、Web服务及其实例调用状态、网格结点的运行状态等；服务管理提供服务注册、注销和地址绑定变更等功能。为了支持语义和知识网格等高级应用，该层还提供本体服务和服务匹配引擎等，其中，本体服务支持对物流资源本体、服务本体、协作关联本体的查询和使用；服务匹配引擎提供基于语义的服务查询和协作关联的查询等；服务组合提供Web服务的动态组合功能，支持不同粒度的服务调用，以Web服务方式关联跨组织的业务流程；复制管理服务支持透明数据的迁移和服务以及数据副本的使用等。 公共服务层主要提供公共物流知识门户平台在网格环境下的企业内或企业间的协助支持服务和资源共享服务，它位于网格中间件层的上方。为了支持物流企业或相关企业联盟（尤其是供应链上的企业结盟）开放、动态、大规模的协作，实现广域环境下协作流程的跨组织运行，需要提供协助发现服务，通过虚拟组织促进群组成员自然地开展。针对资源的分布、存取以及完成供应链上多资源动态分配问题，需要有统一的调度框架协调资源的使用以优化系统整体的性能。虚拟协作空间可以不同的群组通过绑定协作工具完成不同的物流协作任务。协作关联管理提供协作者进行关联，为群组成员在进行物流协作任务时提供关联信息共享空间。在资源共享环境中通过语义标注和语义查询服务，借助消息中间件和服务聚合等中间件的支持，基于发布／订阅／通知机制和检索模型完成对物流资源的推拉。 应用服务层主要在公共服务层的上方，基于网格集成工具，提供包括应用托管、交易支付、知识管理、信息发布、会员管理、组织管理、供应链管理、配送管理等相关物流服务。用户通过平台门户发送请求，通过应用服务层的各服务子系统对请求进行分析，并根据用户的需求向底层的资源层进行具体服务请求内容的调用。请求完成后将结果通过门户传回给用户。 Web服务层主要通过相关的数据交换（XML/XMLS、RDF/RDFS等）、传输协议（TCP/IP）及Web服务协议(WSDL、UDDI、SOAP等)提供实现异构数据的访问和交互操作、跨组织协作业务运作等功能，保障了整个体系结构上下层的正常运行。 资源层位于这个物流公共知识门户平台的最下层，主要包括物流运作过程中所涉及到的物理资源（服务器、存储器、通讯网络设施等）和逻辑资源（物流Web资源、文档、邮件、数据库、知识库等）、物流设施（海关、公路、铁路等）、应用程序（CRM、SRM、货物跟踪系统等）等。这些异构的分布式资源需要利用Web服务层的协议完成统一封装和异构性屏蔽，将局部资源转化为可供网络上使用的全局资源，以一致透明的方式供用户对其访问。 交互层是用户访问公共知识门户平台的入口。表现层中的门户是基于Web接口实现，用户端的系统只需要安装支持HTML的浏览器便可以让有权限许可的用户顺利访问、调用平台上的各种服务，完成相关的物流业务。 ２.２ 基于Grid的领域公共知识门户平台服务流程分析根据图３基于网格的物流公共知识服务门户体系结构，对整个知识服务门户运作流程进行分析，如图４所示。图４ 基于网格的公共物流知识门户服务流程 当企业用户通过终端（计算机、手机等）的浏览器登录访问知识门户时，经过统一的身份认证后，进入到用户操作界面，即应用服务层。应用服务层提供了知识管理、运输管理、等应用服务。用户发送查询请求后，公共服务层中的资源检索服务功能则可以根据用户具体的要求进入到资源层中的知识库进行需求匹配。如果查找到用户所需要的知识，则将结果返回到表现层，供用户浏览，并且还可以根据用户需求和使用习惯完成个性化智能定制、知识推送；如果查询的结果没有用户所需时，用户可以进入到协作环境，向专家或管理员求助，由他们进行协同处理，并通过网格中间件层提供的相关工具进行知识挖掘，然后将挖掘的知识结果储存到底层的知识库中，并同时发送给用户。 在公共物流知识门户的整个服务运作过程中，需要不断的对用户的需求进行分析、挖掘和处理，并关注用户群体的特征及群体之间的关联，保持知识的不断更新和建立知识之间的关联（知识地图），这样可以智能的将知识主动提供给用户，从而保证更好的为用户提供服务。 ２.３ 领域公共知识服务门户功能介绍 基于Grid的领域公共知识服务门户包括以下主要功能： ２.３.１ 统一的安全认证服务 基于Grid的领域知识服务门户平台提供了统一的认证服务，满足了用户单点登录的需要。并且在图３的模型中，每一层都采取了不同的安全措施，在满足用户单点统一登录的同时，减少了跨系统数据的重复维护，增加了数据的一致性和完整性。 ２.３.２ 跨企业级的搜索服务 就企业而言，搜索服务是针对非结构化和结构化或半结构化（Word、Excel、PDF等）的信息资源的整合及智能化管理，即对多源异构数据的综合处理，包括信源的采集、发布、共享、交互、检索、编辑等功能。在基于网格的公共物流知识门户中，企业级的搜索引擎有别于互联网的搜索引擎，前者提供给用户的必须是统一的界面、简单的指令和精确的结果，同时在安全机制上也有严格的要求，需要对用户、资源、权限做严格的分级管理和控制，确保系统安全。它作为企业环境下各种信息（OA、IM、HTML、XML）采集统一入口，以内容管理技术为框架，具备鲜明的业务特性，结合相关智能技术，动态的反映实际情况，使企业在信息发生变化时实时反应。 ２.３.３ 个性化的知识传递服务 基于网格的领域公共知识服务门户为了实现有效的知识传递服务，必须对知识接收者的工作需求及知识基础等有关因素进行考虑，以一种更容易接受的展现方式提供给用户。同时，对用户群体的取向进行统计、聚类分析，挖掘内在关联，从而更好的完成个性化的知识传递服务。 ２.３.４ 知识协作与发现服务 基于网格的领域公共知识服务门户突破了时空限制，提供了一种虚拟的知识协作环境，允许使用者共同参与团队知识构建和协同写作，并且能够从大量的底层资源层中利用各种知识发现工具及发现机制（关联、聚类等）抽取有用的知识，并进一步细化，不断的修改和完善后将其存储到知识库中，把最后结果提供给用户，从而满足用户个性化需求。 ２.４ 基于网格的领域公共知识服务门户关键技术探讨建立领域公共知识服务门户的最主要的目的就是将分散资源更好的整合，并通过知识协作的方式，为用户提供更好的知识服务。从技术上看，创建一个这样的“泛在知识环境”［８］，通过一次登录就可以访问全网格，提供给用户个性化智能化的检索任何得到的资料。从非结构化的信息中抽取知识，信息进行自组织和知识自生成，对不同应用能够进行辨别并进行语义整合。从数据到信息、再由信息到知识的转变，能够进行知识挖掘和知识的个人组织。信息资源的高效采集、组织、检索、传播和利用，使用户能充分互动并参与到知识环境的共建及知识的共享当中。而构建这样的知识环境，需要解决以下关键技术： ２.４.１ 知识组织及建模技术 知识的结构分为结构化、半结构化和非结构化。根据知识源的不同，知识的结构会有相应的不同，应采取不同的提前策略（如：文本知识抽取可以通过词语分割、文本索引和特征选择，将这些文档划分为最小的知识单元），需要通过一些知识组织及建模工具，对这些知识进行描述、标引和关联。当前，比较热点是建立领域本体，其最大优点是供机器理解和使用。它可以捕获相关的知识，提供该知识的共同理解，确定领域内共同认可的概念，从不同层次的形式化模式给出这些概念以及它们相互间关心的明确定义，并通过概念间的关系来描述概念的语义。通过对本体的研究，可以更好的促进知识的自动化编制及智能定制和推送。 ２.４.２ Web Services技术 领域公共知识服务门户是一种开放式的系统。而不同的应用、不同的企业所使用的平台及通讯协议也可以不同，并且平台之间的数据交换因格式的不同也存在巨大差异。如何解决开发语言差异、平台差异、协议差异、数据差异，实现大范围的跨企业实体应用系统的对接，这是急需解决的问题。而Web Services技术则提供了这样一种解决方案，通过一组开放的协议集构建一个通用的与平台无关、语言无关的技术层，在不同的平台中依靠这个技术层来实施彼此的连接，从而可把现在以传输信息为主要功能的因特网变成可实现计算资源、存储资源、信息资源全面共享的网络。从图３可以看出，Web Service技术是基于网格的公共物流知识门户的基础，它使得网格资源层和网格服务层更好的连接在一起。 ２.４.３ 协同技术 在领域公共知识门户中，协同技术可以实现人员之间的协同、知识之间的协同、应用软件之间的协同、工作流程之间的协同，围绕着“人、信息、流程、应用”四大核心要素，实现过程中信息资源整合的深度利用。协调技术通过搭建综合的沟通平台，为用户之间提供了一个协同工作的环境，有利于塑造团队协作环境。另外，在企业的应用中，协同技术能够实现工作流之间的协同，形成应用整合和支持的平台。从技术上看，网络协同提供的功能包括共享网络浏览、PPT演示、应用共享、内容共享、桌面共享、文献可视化、共享书写板协同、实时调查、远程拷贝、动态会议与远程参与、电子商务支持等。 ３ 结 论 领域公共知识门户平台整合企业、政府、金融、税务、社区等部门、行业及个体的各种资源，通过一定的运作方式，为用户提供“一站式”的行业领域信息化服务。本文分析了当前企业系统的问题，阐述建立领域公共知识门户的必要性，通过引入网格技术提出了基于Grid的领域公共知识服务门户体系结构模型，并对选取物流行业的模型进行了描述。引入网格后的领域公共知识门户能够更好的支持动态、异构虚拟组织的协同运作和知识资源的共享。公共知识服务门户作为开放式的系统，今后还需要在数据交换协议、服务支持协议、协同环境下知识与服务耦合及体系模型各层次的子结构及具体实现的过程等方面进行研究。 参考文献 ［１］李峰，詹庆东.基于SOA的企业知识地图构建研究［Ｊ］.图书情报工作，2009，（10）：117-118． ［２］李进华.网格技术及其在信息服务中的应用［Ｄ］．武汉：武汉大学，2002：16-19． ［３］Foster I.Kesselman C.The Grid:Blueprint for a new computing infrastructure.San Franciso:Morgan Kaufamn Publishers,1998． ［４］夏靖波，刘颖，汪胜荣.网格原理与开发［Ｍ］.西安：西安电子科技大学出版社,2006:9-10． ［５］奉继承.知识管理理论、技术与运营［Ｍ］.北京：中国经济出版社，2006：204-206． ［６］李峰，詹庆东.SOA架构下的企业知识地图模型及其技术探讨［Ｊ］.情报理论与实践，2009，（6）：122-123． ［７］Aiken R,Carey M,Carpenter B,Forster I,Lynch 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