共享学习模式下知识服务云平台的构建研究*

2011-06-27 03:00黄卫东于瑞强
电信科学 2011年12期
关键词:计费本体语义

黄卫东,于瑞强

(南京邮电大学 南京 210046)

1 引言

人类的进步得益于知识的创造和传承,知识与知识创造是一个复杂的认知和实践的过程,野中和竹内提出的知识创造的SECI模式已为知识研究领域广泛认可,通过外化和融合,使知识由个人经验扩散到组织层面,通过共享,让更多的人使用,从而提高组织效率。但知识创造和传承的效率在当今社会除了受到个体知识学习能力差异的制约,还与信息与通信技术的发展带来的信息快速增长密切相关,大量无序、繁冗的信息被推送到人们面前。随着技术的进步和生产效率的提高,人们对知识的需求量日益增加,面对海量的信息,如何提升知识工作和知识工作者的效率,满足人类不断增长的知识需求,是该领域的热点和难点问题。

近20多年以来,咨询公司、高科技企业、研发型机构以及其他知识密集型组织在知识管理领域进行了大量的投资和研究,推出各类知识共享学习平台以提升组织学习和创新效率,逐渐形成了知识服务产业。知识服务是以信息知识的搜集、组织、分析、重组的知识能力为基础,根据用户的具体问题和个性化环境,直接融入用户解决问题的过程,能够有效支持知识应用和知识创新的服务[1]。知识服务的过程是知识服务提供者凭借其具有的高度专业化的知识,在充分挖掘客户需求的基础上,结合组织内外搜集、整理的信息与知识,进行知识创新,并借助适当的方法和手段,在与客户交互的过程中,帮助客户获取知识,提高客户解决问题的能力,帮助客户理性决策或者直接解决问题[2]。

2 知识服务的内涵和特征

知识服务起源于知识密集型服务,国际经济合作与发展组织将知识密集型服务业分为7类[3],即信息服务业、研发服务业、法律服务业、金融服务业、市场服务业、工程性服务业、管理咨询业。Miles、Kusisto等人将知识密集型服务活动界定为所有以知识或专业知识为基础的服务[4,5],Hipp认为知识密集型服务的特征体现为一种从公司外部接受信息,并将信息与内部特定知识相结合,转化为对客户有用的服务能力[6]。

国内对知识服务的研究主要面向图书情报领域,侧重于知识服务的概念、形式和操作模式,近年来的研究热点在于知识服务的实现途径,即计算机技术、网络技术等支持下的知识服务技术。本文侧重于知识服务的技术,强调用户需求和目标驱动的服务,关注的焦点和最后的评价不是“我是否提供了您需要的信息”,而是“通过我的服务是否解决了您的问题”。知识服务的客体是接受知识服务满足其知识需求的任何组织或个人。结合研究现状,目前的知识服务系统具有以下特点。

·侧重于实现简单的知识共享,主要提供知识浏览查询和文档管理方面的功能。一方面,知识服务局限于低层次知识获取,对商业智能等方面的知识服务支持较弱;另一方面,针对社会分工的细化,用户所需知识的专业性增强等错综复杂的知识体系难以提供满足用户需求、准确性高的知识服务方案。

·面对海量知识资源,Web搜索引擎承担了重要作用,但为了获取更准确的信息,用户还需在搜索结果中进行比较、辨别和筛选。基于内部知识资源的知识服务系统,虽能为用户提供更为专业的知识服务,但知识资源相对有限,不能通过不断的查询、分析和组织过程动态形成用户所需要的解决方案。

·虽然基于语义网络和知识网格的知识服务研究已取得了一定成果[7],但是我国目前的知识服务系统都采用体系化结构,各个系统相互独立,资源间难以兼容,不能相互组合,导致知识服务不灵活;部分知识服务系统不能有效地和Web服务相结合,难以使知识服务以产品的形式在Web上出现和发布。

·各类传统的知识服务系统功能多数是基于用户简单提问和文献物理获取的服务,服务种类单一,难以按照用户的需求提供多样的知识服务。

据此,当前知识服务在专业性、可扩展性、兼容性、多样性等方面都难以满足问题环境的个性化用户需求,需要一种新的知识服务机制突破目前知识服务的瓶颈,满足用户需求,而基于云计算的SaaS平台的出现为知识服务模式的转变提供了技术支撑。

3 知识服务云的提出

云计算作为一种新的服务模式,展现了广阔的应用前景。跨地域、跨数据库的资源整合能力打破数据资源分散带来的信息不均衡,提高资源的有效流通和利用;使用数据分散存储管理、数据多副本容错、数据自举恢复等措施保障服务,采用多级安全隔离和访问控制技术抵御外来攻击,使用云计算技术存储的数据具有较高的安全性和可靠性;软硬件资源均以分布共享的形式存在以提高资源的利用率,最终以服务方式提供给用户;云中的资源可以无限扩展,并可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费;用户可以根据自己的需求灵活定制所需要的服务。

知识服务云平台为知识需求和知识提供者搭建知识服务体系,以可操作性非常强的应用功能为基础,依托基础网络的运行,实现开放式应用功能和知识资源共享机制,形成支撑知识外化和融合(知识共享学习)的公共服务体系,该体系需要解决知识服务的如下几个核心问题:如何利用本体知识映射模型实现规范的知识资源描述和表达,进而能够有效、正确地根据语义操作各种知识资源,实现知识资源外化;如何通过软设备实现知识资源的智能聚合,让资源能够互相理解,根据个性化用户需求,有效、动态、智能地聚合各种知识资源;如何利用语义链网络使Web资源的语义能够有效展示和被理解,实现知识服务的价值化。

知识服务云融合了现有网络信息化、云计算、物联网、语义Web、高性能计算等技术,通过对现有知识资源与服务技术进行延伸和变革,将各类软硬件资源及知识获取虚拟化、服务化,实现知识的外化和融合,并通过知识资源的分析和重新组合创造出新知识、新服务,最终通过网络为用户提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的知识服务。知识服务云通过云计算平台实现知识资源的收集、存储和再创造,达到大规模收益、分散资源共享与协同的知识服务新模式,其运行原理如图1所示。

通过引入知识服务云,借助云计算高扩展性、可靠性、按需服务的特性弥补目前知识服务的不足,在知识服务云平台上,资源提供者将有效的知识资源进行上传或接入,将分散资源集中起来形成云知识库;知识服务云运营商使用语义技术对收集的知识资源进行本体映射,形成语义网络,实现知识融合和知识创造,通过对服务平台高效的运营管理,根据应用请求,为资源使用者提供动态灵活的知识服务;资源使用者在云平台的支持下,动态按需地使用各类应用服务,实现集中资源的分散服务,资源使用者将接收到的知识内化,并与原有知识融合创造出新知识,同时将隐性知识外化为显性知识接入云服务平台,实现知识的不断扩容。知识服务云提供了面向服务、高效低耗和基于知识网络化服务的新模式,可以实现知识的外化和融合、知识增效与资源服务增值以及知识资源和知识创造能力的共享与协同。

4 共享学习模式下知识服务云的体系结构

知识服务云提供了一种新的共享学习模式,其目标是面向知识内容的服务,它是用户需求驱动的,根据问题和问题环境确定用户需求,通过信息析取和重组形成符合需要的知识产品,通过显著提高用户知识应用和知识创新效率实现价值,并能够对知识产品的质量进行评价。

在知识服务云平台中,通过将异构的知识资源整合到统一的知识库中进行挖掘与分析,按一定的语义规则聚合形成动态语义网络,实现知识资源的语义表示,转变资源的独占使用方式为完全共享服务方式,实现以服务为导向的体系架构,提供对云服务的自动部署、配置、高效管理等功能,从而实现“分散资源的集中使用、集中资源的分散服务”。

知识服务云平台的理论框架示意如图2所示,共分为5个层次:知识资源层、知识融合层、知识服务层、运营服务与计费保障体系、客户应用层。知识服务云平台采用云计算技术整合各种异构知识资源以实现抽象和虚拟化,对底层各种物理硬件(包括服务器、存储、网络设备)进行虚拟化,建立一个共享、按需分配的基础资源设施,资源可以自动增长;建立分布式的数据存储系统,用于海量数据的存储和访问,提高资源利用率;同时实现稳定的异构网络无缝融合,保证可靠的网络接入与迁移。整个平台可看成一个云计算数据中心,这个数据中心是软硬件的混合体,由管理层负责监控虚拟资源并完成动态部署,最终要实现的是一个面向服务的云计算知识服务平台,为用户提供透明、智能化的知识服务。

5 知识服务云平台的模块设计

在SaaS平台安全易用及模块化的基础上,为了保证云平台的可扩展性,知识服务云平台采用多层模块设计。通过为用户和相关数据库提供接口,实现知识资源的采集,形成知识资源库,并通过本体映射构建语义网络,实现知识融合和知识创造,为知识服务层提供支撑,知识服务层则通过各种技术和管理机制对知识资源和服务进行管理和控制,运营服务与计费保障体系保障云平台的平稳运行,最终通过用户接口满足用户的资源和服务需求。

5.1 知识资源层

知识资源层是知识云服务平台搭建的基础,需要大量的知识库系统和知识服务的接入,为各种知识系统的接入提供接口,实现各种知识资源的互联。知识资源库不但是开放的、可扩展的、增长型的,还将不断地通过知识发现、概念学习及其他集成技术进行知识的采集和学习。目前获取知识资源的主要途径如下。

·基于Web站点的知识采集。目前大部分的知识提供机构和知识服务培训机构都通过Web站点发布自己的知识服务产品,通过对Web站点进行整理、归纳和分析,可以采集到大量有效的知识资源,如专业网站及知识泛在网站、博客、维基、文库、百科等。

·大型的专业知识库和知识仓库。面向特定类型的机构和群体的专业知识库系统是基于数据仓库,针对具体用途,系统地采集数据仓库中各种人群需要的各种层次和范围的知识信息,如高校、科研院所机构的知识库。

·知识元数据库。从知识资源或其他信息资源中提炼出能够明确表述一个知识内容的知识元,各知识元之间相互印证、相互关联形成知识元数据库,并与各种数据库进行链接,构成内容广泛的语义知识网络,为用户提供最方便的知识获取途径。

·专家数据库。大部分比较前沿、可靠、专业的知识都存在于行业专家的头脑中,通过提供专家知识上传接口,专家头脑中的隐性知识外化为易学、可理解的显性知识,然后上传至知识服务云平台的知识库中,提高云平台中知识资源的权威性和可靠性。

·不断挖掘显性信息中的隐性知识。比如,从中国知网各类文献数据库的作者库中,可以得到我国各学科专业研究队伍成员及其取得的相关研究成果;通过对全文文献的智能化聚类,可以得到各专业门类下更加细化、面向课题的相关知识等。

5.2 知识融合层

知识资源的云块融合层以本体为基础为知识资源的相互关联提供了一个统一的语义参照平台,知识资源通过本体映射相互关联形成语义网络。云块融合层主要包括本体资源管理和本体应用管理。本体资源主要包括本体元数据资源和本体实例资源,这两类资源形成本体库。应用本体元数据对知识资源进行标注和分类,并将所产生的本体实例数据保存为新的本体实例资源,还可进行重新调用。本体应用技术主要包括本体推理、本体匹配和本体查询等,实现对本体应用程序的管理和调度。通过对本体应用程序的管理,并将其作用于本体资源上,提供给用户基于本体的应用服务,同时通过对本体资源的监控,提高本体应用程序的效率,合理调度本体应用程序。

目前最常用的语义描述工具为资源描述框架(resource description framework,RDF),RDFS (resource description framework schema)在RDF的基础上,提供了机器可以理解的简单的语义模型,同时为领域本体的语言描述提供了建模基础,并使得基于RDF的应用可以方便地与本体语言所生产的本体进行合并,和更多的领域知识进行交互,通过构造本体最大限度地实现知识资源的共享和重用[8]。用RDF建立知识融合的知识创造语义图概念模型:云平台将知识资源库中的知识资源通过本体映射形成语义网络,语义网络中的知识结点不断地进行“学习”创造出新的知识,同时将创造的知识和原来的知识通过“自省”的方式进行重构,实现知识融合。

5.3 知识服务层

在知识资源融合的基础上,各类服务应用将形成超大规模的知识资源和知识服务,需要对其进行有效的管理和控制,并实现按需服务。知识资源管理的主要内容分为3个部分:首先对知识资源进行服务化封装、发布等操作,形成云服务;其次为实现对云服务管理的智能化、高效化,针对不同类型的云服务选择不同的部署方式,如智能匹配、动态组合、容错管理等;最后为用户提供所需要的知识服务,并对提供的服务进行质量评价,如调度管理、变更管理、计费管理、QoS评价管理和安全管理等。封装、注册、发布管理是指对知识资源封装后在虚拟资源云池中将要提供的知识服务进行注册与发布。为满足用户的个性化需求,采用智能搜索与匹配管理方式查找合适的知识资源和知识服务。采用资源划分策略、资源预留策略和调度策略实现对虚拟资源的分配,以确保虚拟资源对用户的有效性运行。动态优化管理用于多目标多约束优化调度、知识资源组合的动态替换、负载平衡和容错迁移等管理。QoS评价管理用于对知识资源和知识服务质量的各指标进行评估。通过用户认证、访问控制、安全审计和多级安全隔离等保证云服务平台的安全性。

5.4 运营服务与计费保障体系

为支撑知识服务云平台的运营,需要各种软硬件资源的支持。计算资源、存储资源、数据资源和网络资源等物理资源可以通过集中或分布的方式互相联系,并通过底层管理软件进行管理维护,保障云平台的平稳运行。提供知识资源与服务云平台的接口,包括各种知识库的接口、相关知识服务公司借助云平台进行知识服务的扩展接口、与其他云平台的接口和知识上传接口等。相关的知识资源与云平台连通后可通过互联网、移动通信网络、卫星通信网络以及其他无线网络进行传输与通信。

通过资源虚拟化技术将分散的各类资源虚拟接入知识服务云平台,形成虚拟资源并聚集在虚拟资源池中,从而隐藏底层资源的复杂性和动态性,大大降低管理复杂度,提高资源利用率和运营效率,从而有效控制成本。其上的各应用服务无需参与物理层中的资源调度,物理层中的资源分布和技术处理对虚拟资源池之上的各应用服务层完全透明,并负责虚拟和整合物理层的资源,如热点迁移、任务调度、故障检测和恢复等,为知识服务云平台实现面向服务的资源高效共享与协同提供支持。

通过云平台的计费系统,用户只需根据使用的资源,按需付费。计费系统通过统计用户的访问请求量、访问时间、时长与数据流量,生成日志报表,对用户使用的资源和服务计费;并可根据服务和资源的不同,采用不同费率。云平台的计费系统还可以实现多种计费原始数据格式统一,不同业务不同计费关键词在同一计费平台的整合,对预付费用户实时扣费的支持。

5.5 客户应用层

对需要知识资源或知识服务的单位或个人用户只需要通过知识服务云门户网站、各种用户界面(包括移动终端、PC终端、专用终端等),就可以访问和使用知识服务云系统的各类资源和服务。

6 结束语

信息时代面临海量的信息,知识工作者在知识创造和知识享用的价值链上共同分工和协作,每个人既是知识的提供者(专业人员),又是知识服务的对象(享用者),知识服务云平台为知识生产的链条提供规范模板和共享平台。通过知识服务云平台的知识资源层、知识融合层、知识服务层、运营服务与计费保障体系、客户应用层的协同,实现知识的外化和融合。用户可以随时、随地接入,按需使用,贯彻“分散资源的集中使用、集中资源的分散服务”的服务理念,将知识服务提高到一个新的水平。

1 张晓林.走向知识服务.成都:四川大学出版社,2001

2 李霞,樊治平,冯博.知识服务的概念、特征与模式.情报科学,2007,25(10):1 584~1 587

3 许博士,吴兴龙.知识服务自身特性分析.情报学报,2005,25(10):206~207

4 Miles I, Kastrinos N,Bilderbeek R,et al.Knowledge-intensive business services:their role as users,carriers and sources of innovation.In:Report to the ECDG ⅪⅡSprint EIMS Program,Luxembourg,1995

5 Kuusisto J,Viljamaa A.Knowledge-intensive business services and co-production of knowledge-the role of public sector.Frontiers of E-business Research,2004

6 Hipp C.Knowledge-intensive business services in the new mode of knowledge production.AI&Society,1999(13):88~106

7 Zhuge H.A knowledge grid model and platform from global knowledge sharing.Expert System with Applications,2002,22(6):313~320

8 袁文成,朱怡安,陆伟.面向虚拟资源的云计算资源管理机制.西北工业大学学报,2010,28(5):704~708

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