面向业务科技云的分布式科技资源服务关键问题研究与模型构建

高瑜蔚，胡良霖，朱艳华，陈昕

1.中国科学院计算机网络信息中心，北京 100190

2.国家基础学科公共科学数据中心,北京 100190

3.首都师范大学，北京 100048

引言

当前全球产业结构由“工业型经济”向“服务型经济”加速转型，创新是最重要的驱动力。2020年4月23日，习近平总书记在陕西考察时提出“要围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，推动经济高质量发展迈出更大步伐”[1]。此外，“创新”在《国家创新驱动发展战略纲要》[2]、《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[3]、《国务院关于加快科技服务业发展的若干意见》[4]、《“十三五”现代服务业科技创新专项规划》[5]等重要政策文件中屡次提及。如何通过产学协同创新激发和促进区域创新生态系统中“物质”、“能量”与“信息”的流动[6]，从而协同提升科研机构大学与企业的创新能力，实现区域创新驱动发展，成为目前的研究热点。

以云计算、大数据、边缘智能[7]、物联网等为代表的新一代信息技术正带动经济发展和科技创新呈现“跨界融合”的新态势与新特征，协同联合、多地跨界的区域创新体系正在逐渐形成，随之而来的跨地域、跨行业、跨单位的资源融合、新型共享服务模式拓展等成为当前推动科技资源高效服务进而驱动创新必须重视的问题。目前，以现代服务业为代表的第三产业的高速发展逐渐凸显出科技创新支撑不足、科技资源的开放共享无法同业务科技云精准融合等问题。尤其随着各行业逐渐向信息化、智能化发展，传统人工控制的服务流程已无法满足业务流程智能化、自动化、动态获取资源的实际需求，服务模式创新不适应服务经济快速发展要求等六大挑战凸显[8]。此外，针对城市群协同创新的体制机制不够完善，创新要素流动不充分[9]等问题，一些科研人员进行了研究和探索，如孙艳艳等提出基于区域科技资源服务平台建设虚拟创新生态系统[10]，冯婷婷等依托京津冀制造业智库服务系统探索科技服务高可用性[11]，但相关设想与业务科技云结合度不足，理论亟需实践验证。总体而言，目前国内外开展业务科技云相关概念尚未厘清，科技资源协同服务需求不明确，从整体上分布式科技资源协同服务业务科技云的关键问题研究较少。因此，本文通过对现代服务业的理论研究和实地调研，剖析面向业务科技云的分布式科技资源协同服务特征，展开业务科技云关键问题研究，提出面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型建设构想，支撑创新范式3.0的实践与落地，为打造创新生态系统奠定良好基础。

1 业务科技云是现代服务业的创新模式

1.1 现代服务业是创新经济发展的引擎

信息时代，现代服务业的面貌日新月异，推动我国经济向高质量发展。国内外对于现代服务业的名称仍然没有得到统一，如称为知识密集型服务业、生产性服务业、高增值服务业、新兴服务业、创新服务业等[12]。在其定义上比较有影响的一种表述为：“现代服务业是指在工业化比较发达的阶段产生的，主要依托信息技术和现代管理理念发展起来的、信息和知识相对密集的服务业”[13]。2017年科技部发布的《“十三五”现代服务业科技创新专项规划》中，定义“现代服务业是指在工业化比较发达的阶段产生的、主要依托信息技术和现代管理理念发展起来的、信息和知识相对密集的服务业，包括传统服务业通过技术改造升级和经营模式更新而形成的服务业，以及伴随信息网络技术发展而产生的新兴服务业”。具体分类方面，张赤东根据美国为代表的发达国家总结现代服务业呈现六个典型基本特征，将其分为现代生产性服务业、现代生活服务业、科技创新服务业三类[14]。本文认为现代服务业是能够利用信息技术提供多元化服务的知识密集型服务业，是创新经济发展的引擎。经过定点走访和调研哈长、长三角、京津冀、成渝等区域中小微企业的科技资源获取和协作方式、高校和科研机构的科技资源服务企业方式以及政府支持建设的产业园区公共科技资源服务模式等方面，本文总结现代服务业促进科技创新的要素包括创新主体、创新资源、创新环境和创新能力。其中创新主体包括企业、科研机构和高校，创新资源包括融合了业务概念的业务科技资源，创新环境包含当下经济转型的市场环境、政策环境和文化环境，创新能力包括以业务科技云为代表的创新基础能力，以新型基础设施的创新投入能力和以产学研一体化的创新效率能力。基于上述分析，本文重点梳理业务科技资源和业务科技云的概念、特点和服务等关键问题。

1.2 业务科技资源是现代服务业发展的创新资源

业务科技资源是现代服务业中最重要的创新资源。目前对业务科技资源尚未有统一定义且研究成果较少，吕鹏飞等认为汽车产业链平台中的整车保有量、配件故障率、配件历史需求量等样本数据属于业务科技资源[15]。本文认为业务科技资源是从业务中产生和衍生的，以及为专有业务场景提供服务的科技资源的总和。

同传统科技资源相比，业务科技资源有两个特点：一是相对于传统专业科技资源的静态特质，业务科技资源呈现动静结合特征。其不仅包括传统的科技人力资源、科技物力资源、科学数据资源等，还包括业务关联的业务活动、业务流程和业务数据。其中业务流程是融合了数据、服务、流程的有机整体[16]，业务数据是在多链企业群业务往来过程中所产生或交互的数据[17]。二是强调业务属性和行业特点，所有支持业务科技活动的资源、流程及其组合都可以作为业务科技资源。若干业务信息资源要素的组合，可以构成业务科技资源包为某种具体应用服务，业务科技资源通过应用级融合能够为多样化的业务场景提供服务。

业务科技资源是促进产业链向创新链升级的重要组成。具体来说，产业链是指具有特定技术经济联系的各个产业部门，按照一定逻辑关系和特定的结构关系形成的具有关联和动态联结的链式产业系统[18]。产业链中的各个主体为了保证价值流动和价值增值目标的实现，必须参与到价值链增值的活动中，而要实现产业价值链的增值必须依靠创新，因此产业链的发展升级过程必然引致对创新的需求。目前，产业的过度竞争迫使企业群集群化、协同化程度不断加深，业务科技云为企业群之间跨企业、跨地区和跨链条的服务协同提供了技术保障，解决了部分企业间业务科技资源共享的问题。但是紧靠企业内部业务科技资源驱动创新远远不够，如何打破资源交互壁垒，精准匹配和促进科技资源从科研机构和高校向企业服务，是当下产业链和创新链融合的关键（产业链中业务活动对业务科技资源的需求如图1所示）。围绕创新链布局产业链，就是对产业上下游的关键核心技术进行攻关，完善技术创新链条[19]，引导创新资源向产业链上下游集聚。因此搭建企业和创新载体对接平台，促进业务科技资源的无障碍流动，是精准服务企业创新发展的必经之路。

图1 产业链业务科技资源需求模型Fig.1 Industrial chain business technology resource demand model

1.3 业务科技云是业务科技资源服务的新业态

业务科技云是业务科技资源提供按需交付的服务体系，涵盖业务流程、业务活动等多业务形态及相关数据。服务对象包括现代服务业中对科技资源有需求的各行业及其业务单元，类别包括机构型用户、个人用户、机器型用户等。

业务科技云具备方便快捷的特点。云计算对于信息进行存储的时候不受空间限制，同时可服务于内部信息数据和系统软件应用，能够大大降低企业维护信息安全成本，通过缩短供需对接路径提升企业工作效率。但是目前业务科技云面临两大问题：一是需提供面向多联盟、多企业、多业务协作的信息服务；二是面临着业务体系关联化、协作类型多样化、协作关系动态化、制造资源多源异构化、需求服务多元化等一系列复杂的管控难题。同时从企业对业务科技云的需求和云服务平台构建出发点来看，如何采用有效信息支撑方案和合理的服务模式来搭建云服务平台，以及如何通过云服务平台有效整合多源异构分布式孤岛资源，最终将大规模的资源服务转变为大规模的业务协作，是支撑产业链协同服务的关键。综上，从需求角度出发，业务科技云目前能解决产业链协同服务问题，在创新维度上与创新资源的对接尚存在较大壁垒。

2 面向业务科技云的科技资源协同服务

2.1 业务科技资源服务典型场景

服务价值链的企业之间基于产业链中的业务流程展开合作，通过数据共享进行服务和资源协同，业务流程整合与数据集成共享是服务价值链协同的重要支撑技术。根据典型场景多核价值链需求分析业务科技云的边界和内涵，业务科技云中包含大量的业务流程、业务数据、集成服务和业务构件，科技资源为多个云平台提供服务。从云平台角度，科技资源需求来自三个方面：一是企业对同类别价值链的企业产生资源需求；二是企业对不同类别价值链的企业产生资源需求；三是对价值链外、来源于高校和科研机构的科技资源的需要。总体来说，企业孵化、生产或制造阶段不仅对科学数据、专利、论文和设施等静态资源有迫切需求，也对具有业务场景的技术服务、计算资源等动态资源有一定需要，分类和来源详见表1。企业对业务科技资源的需求和服务一般在相对成熟和产业化的大型企业中较多，具体总结和描述如下。

表1 业务科技资源协同需求和服务Table 1 Collaboration requirements and services for business technology resources

（1）企业对同类别价值链的资源需求。静态科技资源方面，以汽车制造商为例，企业围绕自有生产线和组配车间，对多个发动机厂、轮胎厂和车灯等配件制造商和零件供应商发起资源需求和协同匹配。动态资源需求方面，以华为技术有限公司为例，其委托同行业中的高端电子产品代工厂富士康或其他企业全权提供加工和组装服务，同时委托台积电、联发科等公司提供芯片加工服务，是典型的动态业务资源服务和精准协作。

（2）企业对不同类别价值链的资源需求。静态科技资源方面，以小米科技有限责任公司为例，其作为手机生产商与空调、平衡车和电饭煲等跨域生产企业进行合作，打造物联网生态过程中实现不同价值链上资源的协同、融合与服务。此外，海尔集团在升级研发新产品过程中，获取创新型专利授权，并与国家电网建立合作获取电力数据消耗数据，从而不断改进技术和工艺。动态科技资源方面，2020年新冠疫情期间医疗设备和物资生产需求剧增，政府通过资源和需求分析调配，大量汽车生产加工企业改装口罩、呼吸机等生产线，最大程度转化产能实现了商品的转型，解决了市场供需矛盾，这得益于科技资源高效共享和跨类别价值链的协同服务，促成资源精准匹配。

（3）企业对来自价值链外的科技资源需求。静态科技资源方面，以华为技术有限公司为例，其通过与高校、科研机构重点实验室的知识产权和使用共享合作，通过设立联合创新实验室等方式获取相关技术、软件和专利授权，进而应用于新产品研发和技术创新。在动态科技资源方面，以生物制药公司为例，通过政府政策驱动等合法途径获得科研机构或高校实验室的科研成果市场转化授权（如癌症药物和新冠疫苗等），同时获得技术服务、业务流程和关键数据支持，从而实现大规模的产业转化。

2.2 业务科技资源服务面临技术瓶颈

“互联网+”已融入全业态，无论是金融、IT、科研、教育等现代服务行业，还是工业制造等传统实体经济行业都已呈现出智能化、自动化的发展趋势，孤立的静态信息的集成和发现已不能满足业务对资源的需求，资源的集成和服务必须实现对需求的智能感知、同自动化业务流程的快速融合。科技资源不仅要支持一般用户的使用，还应支持机器型用户的发现与使用，实现机器可读、可操作。这就对业务导向的资源组织方式和自动化流程提出了新的需求。目前， 资源层面多源异构信息动态集成的瓶颈主要体现在如下5 个方面：

（1）数据多源分布式，且体量大。业务科技资源多分布于科研机构、科研工作者和相关企业，数据来源较多，对已有数据的整合加工和服务方式有待于进一步明确，同时应建立统一的技术解决方案和数据、计算基础设施。

（2）集成服务形式要求多样。主要包括：①类别需求。对某一类别科技资源的需求，企业希望从相似性集成为独立模块的资源池中快速精准匹配。因此需要将相似的模块资源合并，并对模块资源进行标准化、通用化和系列化。通过模块资源集成，快速满足科技资源个性化需求。②任务需求。如针对某一项目或任务，将围绕完成该项目或任务集成所需要的科技资源集成在一起，形成科技资源包，提供整体解决方案服务。其可以直接重用或修改后重用，从而提高科技资源包的建立效率和质量。③组织需求。面向过程的组织、专利联盟、创新联盟、协同开发组织，可以通过科技资源包进行分组分类提供服务。

（3）数据异构。来源于科研机构和高校的科技资源与业务数据资源信息化程度较高，且由于科技资源管理需要，各企业及中转库的业务数据选择了不同的数据管理方式，如Mysql、Sybase、SQLServer、Oracle 等DBMS 方式，也可能采用Excel 或MongoDB等非关系型数据库来存储。因此需要建立统一的数据模型屏蔽异种异质异构差异，实现快速融合服务。

（4）业务数据变化频率高，并且可能存在命名冲突、数据类型差异等问题。随着协作业务范围的变化，数据源会不断地增加或减少。这对数据的增量收割、互操作和元数据管理都提出了较高的响应时效和准确度要求。

（5）实时性高。企业的产品加工或生产服务直接面向市场，对分布式科技资源服务的实时性有一定要求。如对于汽车企业和家电企业，一些分布式业务数据（如配件库存数据）的变化会对生产和售后等业务协同的及时性和生产效率产生影响，从而影响企业经营。

2.3 资源业务协同运作机制和服务模式挑战

产业链运行的有效性基础是产业内部的分工和合作，专业性分工使得效率大大提高，价值增值流量得以扩大，而合作则使得产业价值链的各个价值增值环节得以链接和连续。信息化时代，产业链中各个上下游的合作企业如何进行实时的信息共享与交换，实现快速有效的网络化业务协作，已成为决定行业产业链竞争水平的必要条件。目前资源业务协同运作机制和服务模式面临挑战如下：

（1）业务科技云资源协同运作机制有待建立。

基于需求分析和关键技术研究的理论支撑，业务科技云与资源协同服务的运作机制，包括不同科技资源之间、业务与资源之间相互联系的方式、业务流程的执行模式、各要素之间相互作用的过程等尚未明晰。同时，面向多元业务场景，业务相融合的控制、反馈和组织机制如何设计，保障运行的规范制度需求如何满足，结构化、动态化的业务科技云资源协同运行机制有待建立，以实现有效完成资源协同、计算协同以及技术协同的优化配置的目标。国内做过一些相关探索，如浙江省科技创新云服务平台[20]属于典型的政策激励驱动资源协同运作模式，西南交通大学孙林夫等[21]基于市场管理提出了汽车制造业支持集团管控下产业链业务协同、集群式供应链跨链业务协同、业务关联的多产业链超链业务协同的产业协同服务平台发展模式。但是适用于面向业务科技云的通用业务科技资源协同服务机制还没有明确研究成果。面向多元化业务情境和复杂需求场景，以科技资源服务的综合效益为序参量，有效的协同服务机制有待建立。

（2）业务科技资源协同服务模式需进一步探索。

结合组织优势和市场机制，需要进一步研究科技资源协同服务系统内部控制参量，同时分析外部环境提供的控制参量（如科技资源协同制度建设和相关政策等），明确科技资源的产权与使用，规范资源服务的程序和方式，提出面向业务科技云平台的科技资源优化服务模型，使各类资源服务主体联成一体化网络。根据科技资源服务体系多元配置主体之间的相互合作、协调运作方式，基于面向业务科技云平台的科技资源优化服务模型应提出跨平台分布式科技资源协同服务模式，包括但不限于组织管理协同、数据资源协同、计算资源协同、技术协同等方面。此外，应选择典型业务需求场景或区域产业群，对提出的技术方法、运行机制和服务模式进行实例分析和验证。

3 面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型构想

一些科研人员提出了建设科技资源服务平台的建议，来解决成果转化和资源服务企业的问题。如李玥等构建了基于云环境的区域科技资源共享平台[22]，进而实现科技资源共享的智慧服务，包含平台系统智能服务与专家团队支持服务两大模块。浙江省率先践行资源池服务思想[23]，由浙江省政府统一规划和研发浙江省科技信息平台，下设独立数据仓储并提供通用调用接口和定制接口。平台运行过程中，通过调用不同的业务接口和数据满足企业和群众“最多跑一次”完成所有政务的办理，实现业务科技资源面向中小微企业的服务。黄海瑛等[24]在国内政策法规、专利用户、资源与业务等多个维度环境分析的基础上构建具有专业化、开放式与智能化特征的一站式专利信息资源服务系统，将用户、资源与服务集成，并提出了解决其中专利信息资源服务的一系列难题的一站式服务平台。然而上述方案不能解决面向业务科技云的科技资源协同服务问题。

图2 面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型Fig.2 Model of intelligent collaborative service of scientific and technological resources oriented for business technology cloud

本文提出面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型建设构想（详见图2），将所有科技资源的描述封装为实体信息对象，定义丰富的信息资源元数据描述内容，既包括服务人读的描述信息，也包括服务机器自动发现的描述字段，同时支持多类型的资源操作。多条同质或异质服务价值链中的制造企业、配件供应商、经销商、服务商等企业群，利用云平台提供的动态和静态业务科技资源构成的信息化服务，通过链条之间的信息交互通道和业务处理流程，展开业务交流与合作。应用服务在互联网环境下配置，企业 群可以充分利用第三方云平台在资源整合、信息共享等方面的优势，拆除服务价值链之间的业务协作壁垒，与其他价值链企业群和科研机构、高校之间展开业务合作，且业务协同范围不受地域限制。面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型构想详见下文。

（1）应用层

服务场景和对象。应用层明确了科技资源服务的对象是业务科技云，业务科技云的关联主体是现代服务业中对科技资源有需求的各行业、企业群及其业务单元，其本质是机器型用户（如智能化业务模块）。本模块重点围绕业务科技云提出科技资源应用服务需要，基于科技资源和业务资源发现、访问、互操作和重用的需求，将面向资源的操作同科技资源对象和业务模块结合，形成业务科技云资源网络，实现业务资源互连互通和智能融合。

（2）服务层

基于微服务的智慧服务。服务层融入微服务思想，构建独立、可复用、可组合、可共享、可调用，且第三方可创建的微服务资源池。能够提供平台整合资源状况、加盟单位动态、搜索引擎、用户注册与服务申请等功能与信息。通过服务推荐、服务定制和服务预约等模式，调用服务组合和服务调度模块，实现资源的快速服务和精准匹配。可组配多种服务模式，如产品研发类智慧服务方面，可为企业或科研院所等从事产品开发或工程化的用户提供产品创新、可行性研究、市场供求信息、市场竞争状况、政策措施等科技咨询报告；生产制造类智慧服务方面，通过云上产业链实时零件、设备等科技资源调取匹配，快速对接生产服务需求；决策支持类智慧服务方面，通过对某一特定需求的相关信息、数据、知识进行分析、挖掘、加工，并提供专题服务等。

（3）协同层

建立科技资源协同交互平台。协同层通过构建跨域协同的多模态资源与服务高效感知方法，面向业务的异构资源按需动态集成与快速融合技术，实现资源和服务的高效准确对接。设计资源业务融合的交互规范，通过整合与静态数据资源相匹配的计算服务，实现资源与业务的自动化快速融合。同时，本模块通过业务对资源的发现、解析、处理和融合，实现业务模块、业务资源同数据资源对象、数据资源服务的融合，形成业务资源网络。设计资源业务融合所需的支撑组件和基本运行模式，从技术理论层面为资源业务协同服务提供支撑。

（4）对象层

建立科技资源对象集成平台。对象层主要实现将实体资源和信息资源抽象成资源对象并进行数字化。面向机器可读的业务需求模型和需求高效感知方法，设计需求分发的策略和机制。本 模块建立元数据管理模型，通过封装对象实现异种异质异构科技资源快速发现、按需集成、快速组织方法，实现科技资源的按需定点投放和高效集成。在资源业务快速融合方面，通过科技资源统一标识、自动识别技术的应用，实现资源的统一发现和持久化、自动化访问。建立面向机器可读的数据资源对象模型，采用类型触发的自动化处理策略，实现整合数据资源及基于数据对象类型的数据快速处理。

（5）资源层

实体资源汇聚。资源层主要汇集来自于科研机构/高校、社会个人/团体和企业的分布式业务科技资源。其中包括从业务中产生和衍生的，为专有业务场景提供服务的所有信息资源，如计算资源、业务数据为代表的科技服务资源。参考科技资源分类标准，汇聚的全量科技资源包括科技人力资源、科技物力资源、科技信息资源、科技组织资源、科技财力资源和结合了业务场景需要的科技服务资源。其中科技人力资源包括科技活动人员、专业技术人员、科技服务人员等；科技物力资源包括大型设施、仪器设备、物质资源等；科技信息资源包括科学数据、文献和多媒体等；科技组织资源包括机构资源、管理资源等；科技财力资源包括政府拨款、自筹资金和银行贷款等；科技服务资源包括研究开发、业务支撑、技术转移、知识产权服务、检验检测和创业孵化等。其中前五类实体属静态资源，科技服务资源与业务关系紧密属于动态资源，其指通过对业务数据资源的分析挖掘，形成可推广的研究成果并提供相关服务的业务活动，旨在通过产学研转化助力解决生产型、科技型企业在发展中遇到的技术问题。

4 结束语

基于前期的需求调研和关键技术理论研究，本文面向业务科技云分析分布式科技资源协同服务关键问题，重点对科研机构、高校和各类企业等不同创新主体之间、以科技资源为核心的创新资源与各要素之间相互作用的过程进行研究和分析，提出了面向业务科技云的科技资源智慧协同服务模型构想，以期能够为产业群升级、区域创新体系和城市群建设提供参考。目前，还有很多细节有待于进一步研究，如发展跨链的业务科技资源共享与集成、突破异构科技资源融合服务的关键技术、建立协同机制和服务模式，通过科学数据标识技术创新探索基于区块链的科技资源创新应用模式[25]等。综上，本文期望能够以科技资源服务企业技术创新为核心开展资源协作机制和服务模式创新，突破分布式科技资源服务关键技术，培育业务科技资源共享文化，推动发展和构建现代服务业科技资源创新生态系统，促进我国科技创新、“产学研用”一体化进程和经济高质量发展，构建国内国际双循环相互促进的新发展格局。

利益冲突声明

所有作者声明不存在利益冲突关系。