基于服务发现算法的普洱学院智慧校园构建

鄢翔

（普洱学院信息中心 云南省普洱市 665000）

1 人工智能在智慧校园建设中应用研究综述

从上世纪50年代起人工智能的研究经历了四个大的研究阶段：推理期、知识期、机器学习、深度学习。应该说进入深度学习阶段后，人工智能技术才在真正意义上形成了生产力，能被广泛应用于实践。目前，国内对人工智能的研究方兴未艾，以人工智能为关键词对中国知网1950年至2018年的文献检索后可知从1993年起我国人工智能方面的研究文献数量开始出现第一波上涨，2011年至今出现了第二波暴涨并呈井喷状，如图1 所示。

对搜索结果进行词频分析发现与人工智能关系最紧密的词分别是机器人（伴随出现12100 次）、人工智能技术（伴随出现2989 次）、人工智能时代（伴随出现2411 次）、决策系统（伴随出现2373 次）、计算机视觉（伴随出现1718 次）。使用人工智能与智慧校园作为主题词对中国知网查询，得305 篇文献，说明人工智能在智慧校园建设的关联研究并不多，是一个新的研究领域。但对人工智能教育价值的探讨却如火如荼，“智能+”校园作为一个新名词已经出现在了许多核心期刊上。曹晓明认为“所谓‘智能+’校园，指的是以人工智能为基础的智能化的校园工作、学习、生活和家校连接的一体化环境，以更高水平接近人的智能形态，为师生提供个性化的支持与服务。”[2]李东欢认为“人工智能尚未给教育带来突破性的变革作用。但不可否认，人工智能已经成为教育创新的一大源泉。我们认为，人工智能对教育的作用，可以大致体现在感知、知识和认知三个层面上。目前，各种形式的‘自适应学习系统’为其主要应用形态。”[3]

2 普洱学院智慧校园的“智慧”——服务发现算法设计与应用

图1：人工智能研究趋势图 （相关资料来源于中国知网）

图2：普洱学院智慧校园服务发现角色关系图

图3：基于服务发现算法的普洱学院智慧校园总体框架图

人工智能的重要特点之一就是变被动的应答式服务为主动服务和靠前服务。因此普洱学院智慧校园建设要有效体现其“智慧”的关键就在于如何高效的主动为师生提供合适的、可用的靠前服务。服务发现是指在校园网中根据设备的差异性来管理服务、配置不同的应用以及动态发现可用的服务。

2.1 智慧校园服务发现算法框架设计

普洱学院智慧校园服务发现模型可以参考成熟的服务发现模型进行构建，使其符合智慧校园特征的服务模型。为了能接受来自智慧校园的服务注册申请，必须建立一个服务索引数据库。同时建立一个接口网关来向师生提供当前活跃的服务信息。由此画出角色关系模式图，如图2 所示。

图2 所示，服务索引数据库主要负责向普洱学院师生提供请求服务的索引信息，且智慧校园的服务可以根据师生的偏好灵活的予以配置资源。基于已有对服务注册发现模型的研究，结合普洱学院的实际，服务发现模型的运行流程为：

（1）普洱学院信息中心负责在校园网中对服务索引数据库进行部署并负责运维，及时将智慧校园中的服务通过校园服务接口网关将服务的细信息和服务对象写到服务索引数据库中。外部服务提供商需要提供服务的需联系信息中心进行写入。

（2）普洱学院校内人员P 使用各类终端登录普洱学院信息中心页面进入智慧校园服务应用查询页面来获得索引服务器的位置或直接访问索引服务器IP 地址，继而得到服务列表Listp，Listp不是索引数据库中的所有服务列表List，而是根据P 所处的区域Area和情景Environment 条件下智慧校园所能提供服务列表。Listp也可能是普洱学院师生利用关键字Key 使用模糊匹配计算函数f(x)算出来的服务列表。则对于师生最终获得的列表Listp有下式成立：

Listp=f(List, Key, Environment, Area)

（3）普洱学院智慧校园用户在终端上从服务列表中选择当前情景下能提供的服务Service，然后根据自身需要输入服务参数C1、C2…Cn，服务请求携带相关参数进行服务封装后提交到具体的服务代理服务器进行计算或处理，处理完毕后将服务结果Result 返回给用户。若设其计算抽象结果为Result 则有下式成立：

Result=Service（C1、C2…Cn）

用户根据服务结果（成功或失败）进行下一步操作。

2.2 基于情景感知的服务发现模型

服务索引数据库的设计需要充分考虑用户提交服务时的情景因素，根据用户所处的情景类型对普洱学院智慧校园中的服务进行分类。任意服务的分类都是根据具体时点和情景进行相互交叉，即某一服务Service1 在不同情景下可有不同的分类，A 情景中分为A 类，B 情景中分为B 类。基于情景感知下的在服务发现算法步骤可以总结如下：

（1）普洱学院信息中心将智慧校园所能提供的服务进行全面的归类，并将各个服务通过校园服务接口网关写入到服务索引数据库中。

（2）校园服务接口网关在接受写入请求时，需要明确记录各个服务的触发条件和参数，并将触发条件和参数写入到服务索引数据库中，以便用户请求服务时准确为用户提供服务或轮询用户状态时对照触发条件和参数来确定是否主动向用户提供服务。

（3）在服务安全方面，普洱学院智慧校园索引服务对校外请求的响应，应首先判断该请求是否是使用VPN 专用通道进行，若不是则直接拒绝。对使用VPN 通道和校内服务查询请求的响应的用户则应对其账号进行权限级别控制或设置相应的访问策略。

（4）服务索引数据库在接受到请求后，首先比对用户账户权限级别Level 和服务级别Right 的大小，当Level ≥Right 时，则根据用户请求提交的区域的IP 地址和用户提交服务时的情景因素来预测用户所需的服务并进行推送。当Level

基于无线传感器网络协同的智慧校园服务发现模型与算法充分考虑了情景因素变量，使得智慧服务更加有效也使得服务发现推送更加准确。

3 基于情景感知的普洱学院智慧校园服务平台构建

3.1 普洱学院智慧校园建设标准的选用

普洱学院智慧校园建设标准选用中国国家标准化管理委员会发布《智慧校园总体框架》（GB/T 36342-2018）和中国电子技术标准化研究院全国信息技术标准化委员会大数据工作组编制的《大数据标准白皮书（2018 版）》来对普洱学院智慧校园体系架构进行研究和分析。

3.2 基于情景感知的普洱学院智慧校园服务发现平台构建

普洱学院智慧校园服务总体框架结合以往研究可以分为应用终端、应用平台层、支撑平台层、基础设施层这五个大的维度。不同的智能空间有不同的感知手段和感知目标，对智能空间使用物联网技术进行有效感知后，将收集的情景数据提交到智慧校园数据中心，数据中心进行挖掘和分析为智慧校园的应用层提供服务，并结合用户所处情景进行服务的主动推送。在充分考虑兼容性和稳定性的基础上，本文结合《智慧校园总体框架》对普洱学院智慧校园服务发现应用框架进行了初步设计，如图3 所示。图3 在严格按国家架构标准设计的基础上突出和细化了基础设施层的感知设计。

4 小结

基于传感器网络的情景感知和认知技术虽然目前能解决一部分感知数据的收集、自治问题但对构建真正智慧的、无时无刻无缝服务的沉浸式智能化校园来说依然远远不够的，值得我们进一步继续探究。