普适服务研究现状与趋势的可视化

张宇 阮雪灵 张星

（武汉纺织大学管理学院 湖北省武汉市 430073）

1 引言

普适服务是指根据用户偏好、行为习惯和时空环境等因素，将相关内容通过各种网络和终端提供给用户的一种动态服务模式[1]。该服务将描述用户情境(Situation)的各种上下文(Context)信息引入服务过程，以进一步提高服务的精确度和用户满意度，具有重要的研究意义和实用价值，近年来一直是个性化服务与上下文感知计算领域交叉研究的热点。迄今，研究人员对该领域的问题进行了大量研究，主要包括：用户需求分析，上下文数据的采集、处理和融合，服务模型的构建与算法设计，情境感知推荐系统等，取得了很多成果。我国在普适个性化领域的研究起步较晚，相对于美国、德国、日本和韩国等国家的研究存在滞后性。

学者们从不同视角对本领域的研究进行了梳理和评述，但国内鲜见采用文献计量学的方法研究普适服务领域问题的文献。随着大数据、云计算、物联网、人工智能、深度学习和区块链等一系列新技术的发展，本领域的研究也在不断深入和细化，并逐步走向实践应用。为明确直观地展现本领域不同时期研究侧重点的变化，学科交叉发展情况、研究机构的合作情况，特别是研究主题的演进脉络和未来趋势的预测情况，本文通过搜集国内十年来的相关文献，采用文献计量学的方法和可视化工具，从学科分布、关键词共现图谱、研究机构图谱、时区视图等方面进行了分析，展现了本领域研究的历程、现状，热点与趋势。为国内进一步的研究提供参考和借鉴，从而促进普适服务领域研究的深入发展。

2 数据来源与整理

本文选取中国知网数据库为主要数据来源，检索时间为2009-2019年，限定期刊来源类别为SCI 期刊、EI 期刊、核心期刊、CSSCI 期刊和CSCD 期刊。用主题检索，先进行广泛搜索，主题词包括“普适”、“泛在”、“上下文”、“情境”、“情景”等，然后进一步筛选，以确保检索结果的主题相关性和准确性。最终得到3513 篇文献搜索结果。利用工具GooSeeker 提取出每篇论文的详细信息，包括：论文标题、作者、机构、摘要、关键词、发表时间等。

为发掘论文数据的特征和关系，利用分词工具ROST CM6 对整理好的数据进行分词处理，统计出高频词汇，并收集与本领域研究相关联的词汇，自定义出词典。根据构建好的词典进行词频分析；剔除一般性的词汇，如：研究、模型、方法、数据、算法、分析、技术等，生成可视化词云图如图1 所示。

去除情境、服务、上下文等主题词本身的高频词，筛选得到20位高频词统计表如表1 所示。表明本领域的研究主要与图书情报领域、计算机领域以及教育领域的研究具有较大相关性。

3 图谱分析

3.1 发文量图

2009年到2019年的论文发表数量直方图如图2所示。近十年来，普适服务类论文数量平稳增长，本领域保持着持续的研究热度。

3.2 学科分布图

表1：普适服务领域研究相关的词频统计表

图1：普适服务领域研究相关的词云图

图2：2009-2019年论文发表量年代分布图

学科分布饼状图如图3 所示。十年来国内普适服务领域的研究重点大部分集中在图书情报档案、计算机及教育三大领域；其余部分集中在工商管理、信息通信、新闻传播等学科。

3.3 关键词共现图谱

利用可视化工具CiteSpace[2]，对样本文献的关键词进行分析，首先在得到的关键词中对同义、近义及相关性词汇进行合并，最终得到有效的关键词200 个，有效关键词出现总数3208 次，平均每个关键词出现16 次。本领域关键词共现知识图谱如图4，选取频次排名前30 位关键词的统计情况得到表2。

表2：频次排名前30 位关键词统计表

表3：频次排名前10 位的科研机构表

图3：文献学科分布图

由表2 可见，由于将“情境”作为主题词检索，所以其出现的频次最高，拥有的节点也最大，处于网络的中心位置。“协同过滤”频次为52，中心度为0.04，与“情境”相连距离最短，说明协同过滤方法与情境感知服务的研究最为密切。其次，“数字图书馆”、“大数据”、“泛在学习”等关键词出现的频次也较高，这些关键词一直以来都与本领域的发展密切相关。除高频关键词外，中心度高的关键词也应受到重视，中心度越高，在网络中越重要。中心度高而频次低的节点是近年出现的枢纽节点，通常与其他节点间的关系最为密切，起承接作用，具有一定的发展潜力。诸如“移动学习”、“深度学习”、“人工智能”、“区块链”等。

3.4 机构分布图谱

图5 展示了本领域文献的主要来源机构，其中比较活跃的机构包括武汉大学信息管理学院、吉林大学管理学院、南京大学信息管理学院、中国科学院大学等。研究机构频次排名前10 的机构如表3 所示。

总体来看，目前国内相对于国外对本领域的研究院校和机构仍然较少。由图5 可以看出，图中各机构之间只有信息管理、计算机和信息工程等学科有连接，且交叉并不频繁，其它学科很少涉及，说明学科交叉弱。而机构合作和学科交叉是影响本领域研究发展的重要因素。普适服务过程中几个重点问题包括：情境与用户需求的关系构建问题；构建情境所需的具体上下文的种类、粒度问题；上下文数据的采集、清洗、分析、存储和利用问题；多媒体内容与网络终端的适配问题等。这些问题的研究均需要更多学科、专业和技术的交叉与融合，如：市场营销学、消费者行为学、客户关系管理、数理统计、决策支持系统；移动通信、云计算、物联网、人工智能、虚拟仿真、多媒体、大数据理论和技术等，才能得到有效发展，实现规模化应用。

4 发展历程和趋势分析

十年来本领域研究主题和热点变化的关键词共现时区视图如图6 所示。

4.1 时区视图

从研究结果的发展趋势来看，国内普适服务领域的相关研究呈现从“普适计算、数字图书馆、个性化服务、泛在学习、物联网”；到“社会网络、协同过滤、虚拟现实”；到“大数据、互联网+、移动图书馆、推荐系统”；到“用户画像、深度学习、智慧图书馆”；再到“人工智能、区块链、信息接受情境、泛在电力物联网”的演进发展态势。

总体来看，本领域的演化发展脉络可分为三个阶段。

第一阶段是发展初期（2009-2012年），此阶段出现了许多本领域的核心热点，首先普适服务背景下图书馆开始整体转型和变革，实现图书馆情境感知服务的技术和工具成为热点，同时开始将不同上下文信息融入传统个性化服务过程之中，实现普适化和个性化的结合。该阶段的热点包括：解决普适环境下协同过滤算法存在的数据稀疏性和冷启动问题、处理上下文数据的不确定性问题，挖掘不同情境下用户偏好变化的规律性等问题。

第二阶段是过渡期（2013-2016年），大数据、互联网+成为当时的研究热点，相关学者开始利用大数据研究用户潜在的规律特征，为用户提供个性化精准化的服务，来满足不同层次的用户偏好。其次，数据挖掘、深度学习等技术开始应用于普适推荐系统，成为本领域的研究热点，对普适环境下的用户体验、用户行为和用户需求进行分析，形成用户画像，实现多维度动态用户兴趣建模。智慧城市、智慧教育、智慧服务等热点在本领域的出现也体现了普适服务的智慧化发展。

第三阶段是深入期（2017-2019年），人工智能、信息接受情境、泛在电力物联网、区块链等方面的研究成为新一轮的热点，这些热点均是前两个阶段中核心热点衍生出的新热点，是对前两个阶段的理论和方法进行调整、融合与创新，不再局限于传统的本体建模、数据挖掘和混合推荐等方法，本领域的研究主题逐渐从理论演化为具体的行业应用，研究角度逐渐从单一领域转向产业集群，研究方法逐渐偏向多元化。

普适服务在行业应用的研究主要包括三个方面：

（1）在图书馆方面的应用。本领域在图书馆演变过程中的研究主要包括：基于情境感知的信息检索服务、基于情境感知的个性化定制服务、基于情境感知的信息推送服务以及基于情境感知的学科咨询服务。目前本领域在图书馆方面的理论研究与实际应用仍有不足，未来将继续实现图书馆服务的实时性、个性化、动态性，切实提升用户服务质量。

（2）在教育方面的应用。普适学习强调环境智能化、资源开放性和学习个性化，在真实的教学情境中以学习者为中心，为学习者充分利用资源进行终身学习提供支持。本领域在教育方面的研究主要是针对泛在学习、智慧教育、翻转课堂、教学模式、学科服务以及学习资源等方面展开。

图4：关键词共现图

图5：研究机构分布图谱

（3）在泛在电力物联网方面的研究。泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的表现形式和应用落地，即应用现代信息技术在电力系统的各环节实现万物互联、人机交互，构建全息感知、开放共享的智慧服务系统。泛在电力物联网目前主要应用于智能交通、智能家居、智慧城市等领域，未来泛在电力物联网将与智能电网融合发展，构建一个能源、业务、数据三体合一的智能化能源网络平台。

4.2 突变词分析

突变词(Bursts)是指短期内具有很大变化特征的变量词，突变词可用来反映更深层的变化，由此来探索领域发展的前沿与趋势。由本领域的关键词共现图谱得出的突变词时间阶段图如图7 所示。

利用CiteSpace 的Bursts 功能得到11 个突变词。结果表明：

（1）2015年之前，普适计算的突变率最高，突变发生时间段是2009-2012年，本领域的在图书情报领域的研究主要包括：普适服务框架、普适个性化内容推荐、基于情境的图书馆内容服务等。

（2）2015年以后，用户画像的突变率最高，突变发生时间段是2017-2019年。用户画像作为普适服务领域的新兴发展方向，主要集中在大数据环境下图书馆用户画像构建、基于用户画像的情境化推荐服务研究、用户个性化精准营销等方面。

（3）总的来看，普适服务的前沿趋势体现在：研究背景转变为基于大数据、互联网+等方面；研究重点集中在缓解数据稀疏性、提高推荐精度和信息接受情境化等问题；研究方法主要包括人工智能、区块链技术等；而泛在图书馆、推荐系统仍然作为普适服务在图书情报领域的主要研究和应用阵地。

图6：关键词共现时区视图

图7：突变词时间阶段图

4.3 研究趋势

通过对本领域时区视图、突变词趋势的分析以及相关权威文献的深入研读，总结出国内普适服务领域发展主要的四大趋势：

4.3.1 趋势一：形成精准动态的个性化服务模式

精准动态的个性化服务趋势，即在普适服务的基础上，考虑情境上下文信息等动态因素，满足用户的个性化需求。目前普适个性化领域的研究已逐渐进入实践应用阶段，如Kam-Yiu 等[3]提出了一种利用无线局域网定位和近场通信技术的新型普适商业模型来促进零售店促销，通过解读顾客的动作作为对商品的兴趣指标来制定个性化的促销策略；Shini等[4]详细介绍了旅游推荐系统的发展历程，与早期基于内部知识资源提供静态的旅行推荐系统相比，目前的系统能够生成高度个性化、实时、上下文感知的推荐等。随着数据资源的爆炸式增长，用户画像成为大数据时代实现精准服务的数据分析工具之一，武慧娟等[5]基于用户认知的理论，将移动用户微阅读的情境感知、社交网络和情感体验进行融合构建用户画像，生成个性化微阅读自适应信息推荐。未来的普适个性化服务将结合更多新兴技术，实现多维度的动态情境服务。

4.3.2 趋势二：普适服务的智慧化

所谓“智慧化”，就是要从以资源、技术为中心转变为以人为中心，建设全面感知、智慧与普适相融合的服务。各种新兴技术为普适服务的智慧化提供了有力的技术支持。普适服务的智慧化正在逐渐改变人们生活的方方面面，如：Jamel 等[6]集成云计算和物联网技术，开发了一个普适医疗健康监测系统，使医疗服务提供者能远程监测和评估患者的健康状况；SoYeop 等[7]学者利用深度学习的方法，提出并实现了一个有效管理社交媒体内容、实时分析并预测用户情感路径的系统，提高了情绪分析和预测的准确性，据此来提供服务。普适服务智慧化的目标是使人们的生活更加舒适、轻松，使技术透明化。人们完全不用刻意感觉各种工具的存在，正如使用水、电和空气一般。

4.3.3 趋势三：普适服务的社会化

普适服务的社会化即基于社会网络，利用社会化媒体上的交互关系实现用户兴趣的扩展，构建用户群体、情境集合和服务集合三者之间的关系，全方位记录用户行为、预测用户需求。基于普适社会网络的传播比以前的人际传播、互联网传播更能满足用户群体多样性、不确定性、动态性的需求。房小可等[8]学者提出一个社会化媒体用户兴趣推荐框架，将情境关系考虑到推荐中，抓取新浪微博数据进行验证，拓展了用户的社会关系，同时得到更好的推荐结果。张继东等[9]通过研究移动社交网络环境下用户偏好和情境化内涵，提出了一个基于上下文感知的情景化用户行为预测与感知方案，为移动社交网络的信息服务提供实践指导。普适服务的社会化促进了信息服务的情境共享性，普适社会网络可建立各种关系的多维度连接，实现用户群体、情境集合和服务集合的有机融合。

4.3.4 趋势四：隐私保护和信息安全的问题得到广泛重视

普适服务在给用户带来便利的同时，也面临着用户隐私泄露的风险。通常，服务越精准，需要的用户信息就越多，如：用户的基本特征信息、行为信息、位置信息等。各种搜集、分析、挖掘、推荐的技术都有可能在用户未知的情况下影响用户隐私信息安全，很多情况下，这是用户所不愿意接受的。因此，隐私保护、信息安全相关的研究得到广泛重视。如：Aliza[10]研究了人工智能技术在智慧医疗领域的具体应用，但同时指出病人的电子病历作为重要的研究数据，需要合理的支配权限规范以及相应的隐私保护技术和监管机制；Qaisar 等学者[11]剖析了普适环境下的安全性和用户数据保护问题，通过回顾分析现有普适计算模型的安全性，在隐私管理参数的基础上评估出其中的最佳模型等。在相关研究逐渐深入的同时，区块链技术成为不可忽视的新兴技术，区块链具有去中心化、去信任化、信息不可篡改、安全可靠等特点，王震等[12]学者重点介绍了区块链技术在个人数据管理、数字财产保护、物联网通信以及医疗数据共享等方面的应用。作为当下最具普适性的技术架构，区块链是隐私保护、信息安全问题的重要突破口。

5 总结

本文利用文献计量学的方法和可视化工具对国内该领域的文献进行了多角度分析。目前，国内在该领域的研究取得了一定的成果。研究的问题主要包括：用户信息需求分析、上下文数据的本体建模、推荐算法的设计、系统框架的构建、基于情境的图书馆个性化服务等，但研究文献仍然较少且并不深入。我国对该领域的研究起步较晚，研究的机构数量少，且各机构之间疏于合作，学科交叉性弱。通过对本领域的发展历程分析，未来普适服务领域的研究趋势将体现在：服务的精准化、智慧化、社会网络化，以及用户隐私保护和信息安全等方面。作为一个多学科交叉的研究领域，需要新的理论、方法、模型和算法进行支撑，才能获得更深层次的发展，实现规模化应用。

本文研究的主要数据来源为中国知网数据库，存在部分优秀期刊文献检索缺失的问题；文献的信息提取工具、分词工具和知识图谱生成工具相比其它的工具和软件各有优势和缺点，因而本文的研究或多或少存在疏漏和不足。以后的研究中可以综合多种文献数据库，利用多种工具和软件进行分析，再综合比对分析结果，从而使研究结论更全面、更具说服力。