基于Grid的領域公共知識服務門戶研究

[摘要]分析了當前領域信息系統存在的問題，提出領域公共知識門戶的概念，闡述了引入網格技術的必要性，基于OGSA規范的提出了領域公共知識門戶的體系模型，在此基礎上構建領域公共知識服務門戶平臺，實現跨組織信息系統集成及信息和知識的共享。最后探討領域平臺的知識服務機制和關鍵技術。

〔關鍵詞〕知識門戶；網格；SOA；知識服務

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１１．０３．０２６

〔中圖分類號〕ＴＰ３１５；Ｇ２３０ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕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

隨著全球經濟一體化進程的加快以及社會分工的發展，企業為了獲得市場競爭優勢不僅涉及到企業內物流信息、知識及相關資源的挖掘和整合戰略，還涉及到與企業相關的供應鏈、政府、行業等多方面的信息資源的挖掘整合［１］。不同企業由于所屬行業不同，在供應鏈上承擔著不同的角色。為了更好的幫助這些企業結成聯盟實現生產、運輸、銷售、倉儲等環節的協作和相關信息資源和知識資源共享，這就要求解決跨企業、跨地域、跨平臺之間信息資源共享和協同、快速響應等問題。為此，有必要建立一種領域公共服務平臺，通過這種平臺來實現跨組織、跨地域、跨平臺的資源整合，而領域公共知識門戶系統便應運而生。筆者認為，領域公共知識門戶是一個經濟區域范圍內面向該行業領域系統的、集成化的、智能化的、社會化的、開放式的知識管理中心，方便用戶一站式檢索、存取和再利用信息。它既為平臺的用戶提供所需的基礎行業信息和增值服務，包括：行業基礎設施信息、用戶需求信息、行業供應商信息、行業市場信息、行業交易信息及相關政策法規信息等等。還提供行業領域的知識，包括：行業政策分析、客戶關系鏈、供應鏈整合、物流決策等。該平臺的用戶包括：行業客戶（生產制造、商業批發企業等等）、行業企業（如：3PL、4PL、運輸、倉儲等等）和與行業相關部門（如：交通、質檢、海關、稅務、工商、海事、銀行等等）及公眾等。

要想建立這樣一種適合某行業領域的信息平臺，需要將設計理念由傳統的以企業為中心的轉向以用戶為中心。縱觀國內外行業信息平臺研究，其多半集中在規范、分析和設計方面，具體的實現過程和應用則涉及的較少。因而，可以說該平臺的實現方法和應用將成為今后研究的重點和熱點。本文試圖將網格技術引入到領域公共知識門戶平臺的建設中，闡述了網格技術的優點，并在此基礎上提出了基于Grid的公共物流知識門戶體系模型，探討了其知識服務流程。研究公共物流知識門戶的實現能夠進一步促進企業信息化建設，實現跨組織信息、知識的交流與共享，幫助企業實現共贏的目標，具有重要的現實意義。

１ Grid技術與領域公共知識服務門戶

１.１ Grid概述

Grid是構筑在互聯網上的一組新興技術，它的作用是將高速互聯網、高性能計算機、大型數據庫、傳感器、遠程設備等融合為一體。實現動態虛擬組織（Virtual Organization）間的計算資源、存儲資源、信息資源、知識資源等的透明訪問［２］和全面共享、消除信息孤島和資源孤島［３］。Grid可以被看作一種新型的、面向服務的體系和架構，是一種無縫的、集成的計算協作環境。

從以上的概念可以看出Grid的具有以下特征［４］：①分布性：組成網格的資源可能是分布在不同的地域；②異構性：組成網格的資源或者服務可能來自于不同的系統結構、不同的接口；③自治性：網格上的資源首先是屬于本體的組織或者個人，這些資源的擁有者應具有最高級別的管理權限，網格應允許資源擁有者具有自主管理的能力；④動態性：因為網格中的資源具有自治性，因而網格需要能夠支持組織動態加入和退出網格；⑤自相似性：網格的局部和整體之間存在一定的相似性，局部在很多地方具有全局的特征，而全局則需要通過局部的構建而形成，其構成方法具有相似性。

目前，網格的體系結構主要有兩種：①面向協議的五層沙漏模型，如圖１所示；②開放網格服務體系結構OGSA，如圖２所示。在兩種網格結構中，OGSA模型應用更加廣泛和成熟。OGSA以服務為中心，被稱為下一代網格結構［５］。在OGSA中，一切資源、設備等都被抽象成為服務，支持SOA的理念［６］，并且對Web Services進行了擴展，提出了動態網格服務。通過定義服務接口，對服務實現、資源的地域及實體進行屏蔽，從而解決了異構環境中互操作和協同的問題，真正實現服務虛擬化。

１.２ 網格與領域公共知識門戶

在高新技術不斷發展的今天，物流、商流、信息流和資金流共同服務于生產、分配、消費等領域。雖然企業建立了相關的該行業信息平臺以求將本企業的業務活動提高到新的水平，但從整體效果上來看，各企業的信息平臺仍處于各自為政的狀態，各企業的存儲資源、信息、知識資源互不連通，無法進行信息的互操作，同時還存在信息平臺重復建設、資源浪費、服務被動、物流網絡效率低下等問題。通過建立領域公共知識門戶，可以實現對分散于物

圖２ 開放網格服務體系模型

流企業、政府相關部門、社會供應鏈上各領域的多源異構數據、信息、知識、物理資源進行整合，實現行業知識資源的一站式服務與管理。行業領域整合的資源種類繁多，數據量大，并且地域分布廣泛，在管理上也屬于不同的管理領域，需要有針對性的采取不同的安全管理策略。而領域公共知識服務門戶系統的建立需要解決以下幾個方面的問題：①系統異構，即數據源所依賴的業務應用系統的不同及采取不同的開發平臺和語言導致系統異構問題；②模式異構，即不同的數據、信息、知識在建立時可能采取不同對象模型，這樣就使它們在存取模式上的不同；③來源異構，即企業內外部資源的建立的格式標準的不同，無法進行互操作。而新興的網格技術提供的技術基礎和開放式的標準平臺能很好的適應并解決以上的問題。通過建立基于Grid的領域公共知識服務門戶，可以幫助物流企業更好的整合、管理分散各地域、各部門的信息資源，實現網絡虛擬環境下的資源共享和協同工作，為企業、政府的決策和管理提供有用的知識，從而提高企業的核心競爭力及政府的決策能力和管理水平，促進社會資源最優配置。

２ 基于Grid的領域公共知識服務門戶平臺研究

２.１ 基于Grid的領域公共知識服務門戶模型描述

如圖３所示，選取物流行業領域，提出了基于網格的五層沙漏模型和OGSA物流行業公共知識服務門戶平臺的體系結構，自頂向下主要分為六層：表示層、應用服務層、公共服務層、網格中間件層、Web服務層、基礎資源層。其中，每一層都為上一層服務。

網格中間件層是物流行業公共知識服務門戶平臺的核心。網格應用涉及到的大量數據或者計算資源，通常需要跨組織邊界的安全資源共享，為減少應用開發的復雜性，網格中間件成為了網格基礎設施實現的關鍵部分［７］，它屏蔽網絡計算資源的異構性，支持網絡計算資源統一管理、分布調度和安全控制。網格中間件包括一組基于SOA的中間件，它為企業內和企業間共享和協作等特性提供了支持。消息中間件(MOM)、服務聚合、數據中介服務、網格信息服務和可靠性數據傳輸等是服務網格的核心中間件。其中，圖３ 基于網格的物流公共知識服務門戶體系結構

消息中間件對上層提供穩定的可靠的傳輸保證以及異步通訊機制，在此基礎上建立松散耦合、可靠的分布式應用系統；服務聚合將一組相關的服務映射為一個單獨的邏輯服務，它屏蔽了數據發現、選擇、異常處理等的復雜性；網格信息服務管理系統支持發布各種資源實體的元數據，包括網格結點、組織、區域以及服務元數據等，支持網格環境下的數據、資源以及服務的發現和發布，提供網絡資源實體元數據的靜態統一視圖和動態管理界面；可靠數據傳輸服務則保證了跨地域組織間大數據量的可靠、穩定的傳輸；網格監控服務負責監控網格中間件的工作狀態、Web服務及其實例調用狀態、網格結點的運行狀態等；服務管理提供服務注冊、注銷和地址綁定變更等功能。為了支持語義和知識網格等高級應用，該層還提供本體服務和服務匹配引擎等，其中，本體服務支持對物流資源本體、服務本體、協作關聯本體的查詢和使用；服務匹配引擎提供基于語義的服務查詢和協作關聯的查詢等；服務組合提供Web服務的動態組合功能，支持不同粒度的服務調用，以Web服務方式關聯跨組織的業務流程；復制管理服務支持透明數據的遷移和服務以及數據副本的使用等。

公共服務層主要提供公共物流知識門戶平臺在網格環境下的企業內或企業間的協助支持服務和資源共享服務，它位于網格中間件層的上方。為了支持物流企業或相關企業聯盟（尤其是供應鏈上的企業結盟）開放、動態、大規模的協作，實現廣域環境下協作流程的跨組織運行，需要提供協助發現服務，通過虛擬組織促進群組成員自然地開展。針對資源的分布、存取以及完成供應鏈上多資源動態分配問題，需要有統一的調度框架協調資源的使用以優化系統整體的性能。虛擬協作空間可以不同的群組通過綁定協作工具完成不同的物流協作任務。協作關聯管理提供協作者進行關聯，為群組成員在進行物流協作任務時提供關聯信息共享空間。在資源共享環境中通過語義標注和語義查詢服務，借助消息中間件和服務聚合等中間件的支持，基于發布／訂閱／通知機制和檢索模型完成對物流資源的推拉。

應用服務層主要在公共服務層的上方，基于網格集成工具，提供包括應用托管、交易支付、知識管理、信息發布、會員管理、組織管理、供應鏈管理、配送管理等相關物流服務。用戶通過平臺門戶發送請求，通過應用服務層的各服務子系統對請求進行分析，并根據用戶的需求向底層的資源層進行具體服務請求內容的調用。請求完成后將結果通過門戶傳回給用戶。

Web服務層主要通過相關的數據交換（XML/XMLS、RDF/RDFS等）、傳輸協議（TCP/IP）及Web服務協議(WSDL、UDDI、SOAP等)提供實現異構數據的訪問和交互操作、跨組織協作業務運作等功能，保障了整個體系結構上下層的正常運行。

資源層位于這個物流公共知識門戶平臺的最下層，主要包括物流運作過程中所涉及到的物理資源（服務器、存儲器、通訊網絡設施等）和邏輯資源（物流Web資源、文檔、郵件、數據庫、知識庫等）、物流設施（海關、公路、鐵路等）、應用程序（CRM、SRM、貨物跟蹤系統等）等。這些異構的分布式資源需要利用Web服務層的協議完成統一封裝和異構性屏蔽，將局部資源轉化為可供網絡上使用的全局資源，以一致透明的方式供用戶對其訪問。

交互層是用戶訪問公共知識門戶平臺的入口。表現層中的門戶是基于Web接口實現，用戶端的系統只需要安裝支持HTML的瀏覽器便可以讓有權限許可的用戶順利訪問、調用平臺上的各種服務，完成相關的物流業務。

２.２ 基于Grid的領域公共知識門戶平臺服務流程分析根據圖３基于網格的物流公共知識服務門戶體系結構，對整個知識服務門戶運作流程進行分析，如圖４所示。圖４ 基于網格的公共物流知識門戶服務流程

當企業用戶通過終端（計算機、手機等）的瀏覽器登錄訪問知識門戶時，經過統一的身份認證后，進入到用戶操作界面，即應用服務層。應用服務層提供了知識管理、運輸管理、等應用服務。用戶發送查詢請求后，公共服務層中的資源檢索服務功能則可以根據用戶具體的要求進入到資源層中的知識庫進行需求匹配。如果查找到用戶所需要的知識，則將結果返回到表現層，供用戶瀏覽，并且還可以根據用戶需求和使用習慣完成個性化智能定制、知識推送；如果查詢的結果沒有用戶所需時，用戶可以進入到協作環境，向專家或管理員求助，由他們進行協同處理，并通過網格中間件層提供的相關工具進行知識挖掘，然后將挖掘的知識結果儲存到底層的知識庫中，并同時發送給用戶。

在公共物流知識門戶的整個服務運作過程中，需要不斷的對用戶的需求進行分析、挖掘和處理，并關注用戶群體的特征及群體之間的關聯，保持知識的不斷更新和建立知識之間的關聯（知識地圖），這樣可以智能的將知識主動提供給用戶，從而保證更好的為用戶提供服務。

２.３ 領域公共知識服務門戶功能介紹

基于Grid的領域公共知識服務門戶包括以下主要功能：

２.３.１ 統一的安全認證服務

基于Grid的領域知識服務門戶平臺提供了統一的認證服務，滿足了用戶單點登錄的需要。并且在圖３的模型中，每一層都采取了不同的安全措施，在滿足用戶單點統一登錄的同時，減少了跨系統數據的重復維護，增加了數據的一致性和完整性。

２.３.２ 跨企業級的搜索服務

就企業而言，搜索服務是針對非結構化和結構化或半結構化（Word、Excel、PDF等）的信息資源的整合及智能化管理，即對多源異構數據的綜合處理，包括信源的采集、發布、共享、交互、檢索、編輯等功能。在基于網格的公共物流知識門戶中，企業級的搜索引擎有別于互聯網的搜索引擎，前者提供給用戶的必須是統一的界面、簡單的指令和精確的結果，同時在安全機制上也有嚴格的要求，需要對用戶、資源、權限做嚴格的分級管理和控制，確保系統安全。它作為企業環境下各種信息（OA、IM、HTML、XML）采集統一入口，以內容管理技術為框架，具備鮮明的業務特性，結合相關智能技術，動態的反映實際情況，使企業在信息發生變化時實時反應。

２.３.３ 個性化的知識傳遞服務

基于網格的領域公共知識服務門戶為了實現有效的知識傳遞服務，必須對知識接收者的工作需求及知識基礎等有關因素進行考慮，以一種更容易接受的展現方式提供給用戶。同時，對用戶群體的取向進行統計、聚類分析，挖掘內在關聯，從而更好的完成個性化的知識傳遞服務。

２.３.４ 知識協作與發現服務

基于網格的領域公共知識服務門戶突破了時空限制，提供了一種虛擬的知識協作環境，允許使用者共同參與團隊知識構建和協同寫作，并且能夠從大量的底層資源層中利用各種知識發現工具及發現機制（關聯、聚類等）抽取有用的知識，并進一步細化，不斷的修改和完善后將其存儲到知識庫中，把最后結果提供給用戶，從而滿足用戶個性化需求。

２.４ 基于網格的領域公共知識服務門戶關鍵技術探討建立領域公共知識服務門戶的最主要的目的就是將分散資源更好的整合，并通過知識協作的方式，為用戶提供更好的知識服務。從技術上看，創建一個這樣的“泛在知識環境”［８］，通過一次登錄就可以訪問全網格，提供給用戶個性化智能化的檢索任何得到的資料。從非結構化的信息中抽取知識，信息進行自組織和知識自生成，對不同應用能夠進行辨別并進行語義整合。從數據到信息、再由信息到知識的轉變，能夠進行知識挖掘和知識的個人組織。信息資源的高效采集、組織、檢索、傳播和利用，使用戶能充分互動并參與到知識環境的共建及知識的共享當中。而構建這樣的知識環境，需要解決以下關鍵技術：

２.４.１ 知識組織及建模技術

知識的結構分為結構化、半結構化和非結構化。根據知識源的不同，知識的結構會有相應的不同，應采取不同的提前策略（如：文本知識抽取可以通過詞語分割、文本索引和特征選擇，將這些文檔劃分為最小的知識單元），需要通過一些知識組織及建模工具，對這些知識進行描述、標引和關聯。當前，比較熱點是建立領域本體，其最大優點是供機器理解和使用。它可以捕獲相關的知識，提供該知識的共同理解，確定領域內共同認可的概念，從不同層次的形式化模式給出這些概念以及它們相互間關心的明確定義，并通過概念間的關系來描述概念的語義。通過對本體的研究，可以更好的促進知識的自動化編制及智能定制和推送。

２.４.２ Web Services技術

領域公共知識服務門戶是一種開放式的系統。而不同的應用、不同的企業所使用的平臺及通訊協議也可以不同，并且平臺之間的數據交換因格式的不同也存在巨大差異。如何解決開發語言差異、平臺差異、協議差異、數據差異，實現大范圍的跨企業實體應用系統的對接，這是急需解決的問題。而Web Services技術則提供了這樣一種解決方案，通過一組開放的協議集構建一個通用的與平臺無關、語言無關的技術層，在不同的平臺中依靠這個技術層來實施彼此的連接，從而可把現在以傳輸信息為主要功能的因特網變成可實現計算資源、存儲資源、信息資源全面共享的網絡。從圖３可以看出，Web Service技術是基于網格的公共物流知識門戶的基礎，它使得網格資源層和網格服務層更好的連接在一起。

２.４.３ 協同技術

在領域公共知識門戶中，協同技術可以實現人員之間的協同、知識之間的協同、應用軟件之間的協同、工作流程之間的協同，圍繞著“人、信息、流程、應用”四大核心要素，實現過程中信息資源整合的深度利用。協調技術通過搭建綜合的溝通平臺，為用戶之間提供了一個協同工作的環境，有利于塑造團隊協作環境。另外，在企業的應用中，協同技術能夠實現工作流之間的協同，形成應用整合和支持的平臺。從技術上看，網絡協同提供的功能包括共享網絡瀏覽、PPT演示、應用共享、內容共享、桌面共享、文獻可視化、共享書寫板協同、實時調查、遠程拷貝、動態會議與遠程參與、電子商務支持等。

３ 結 論

領域公共知識門戶平臺整合企業、政府、金融、稅務、社區等部門、行業及個體的各種資源，通過一定的運作方式，為用戶提供“一站式”的行業領域信息化服務。本文分析了當前企業系統的問題，闡述建立領域公共知識門戶的必要性，通過引入網格技術提出了基于Grid的領域公共知識服務門戶體系結構模型，并對選取物流行業的模型進行了描述。引入網格后的領域公共知識門戶能夠更好的支持動態、異構虛擬組織的協同運作和知識資源的共享。公共知識服務門戶作為開放式的系統，今后還需要在數據交換協議、服務支持協議、協同環境下知識與服務耦合及體系模型各層次的子結構及具體實現的過程等方面進行研究。

參考文獻

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