協同創新驅動的云計算服務模式與戰略

(燕山大學經濟管理學院，河北 秦皇島 066004)

在當前區域資源、企業資源、產業資源、城市資源圍繞協同創新這一“服務主導邏輯”[1－2]形成引領經濟發展新趨勢的大背景下，創新驅動不再僅僅限于創新活動本身，而是對創新活動、創新服務的驅動，我國也由此步入由封閉創新到開放創新、由企業創新到區域創新、由“硬創新”到“軟創新”、由創新系統到創新生態系統的“服務經濟時代”。作為組合創新服務的主流模式，云計算帶來了全新的資源使用方式—— “可計量的服務/按使用收費”，并使“數據服務交換”有望成為繼“商品交換”、“資本交換”之后的第三類經濟模式[3－4]。本文基于協同創新驅動視角展開研究，深入探討協同創新視域下云計算的服務理念、運行機制、發展模式與策略，這對我國踐行創新驅動大戰略具有重要的方法論價值與現實指導意義。

1 理論脈絡

1.1 服務創新

服務創新最初被納入產品創新的研究范疇，以此為理論基礎，學者從不同角度進行了深入研究并提出了不同定義。Byungun Yoon等[5]從產品視角對服務創新的內涵進行了界定，認為服務創新就是“開發新的服務產品”。文獻 [6]將Heany提出的產品創新方式應用于服務業中，并以此為綱把服務創新分為6種不同類型。

目前關于服務創新界定及創新策略方面的研究相對充分;在服務創新成功影響因素方面，由于不同行業在創新能力方面存在著差異，有必要分行業對其進行進一步探索;此外，如 Barras[7]“服務創新通常是由新技術誕生而引起的”觀點所述，服務的改進與采用新技術是割裂不開的，當前先進科學技術從根本上改變了服務創新的內在機理與價值創造模式，尤其是云計算技術的出現使得服務創新主體大大增多、創新階段更加繁雜、實現機制也更趨于多樣化。此時，更需要各參與者通力合作，充分整合資源，通過協力合作完成服務創新活動，實現價值共創。因此，很有必要將研究視角移至創新服務的協作層面，基于協同創新視角探討服務創新面臨的新課題。

1.2 協同創新與協同創新驅動

協同創新是協同學思想應用于技術創新領域的最新理論結果[8]，國內外學者已分別從宏、中、微觀角度分別對協同創新過程中的制度、組織、技術問題進行了探討。隨著協同在科技創新系統中的作用日益彰顯，以“產學研合作”為切入點探索各創新主體通過要素互動與協同作業而形成創新合力的研究方興未艾，產學研協同創新由此備受關注。作為當今科技創新的最新范式，產學研協同創新實現了主體各方的優勢互補[9－10]，是對自主創新內涵的進一步豐富和深化，同時還反映了當前科技改革發展的新趨勢。

文獻[11－12]分析了協同創新的驅動因素與驅動機理，指出了協同創新各因素間的因果反饋關系:在協同創新過程中，創新主體通過正、負反饋的相互作用實現對創新客體的改造，從而提高協同創新的動力[13]。同時，在政府相關政策的扶持下，協同創新的動力進一步增進了創新單元的知識存量，促進創新立項數目、創新成果數量以及物質利益的增加，最終促進系統整體創新能力的提高。可見，各個協同主體相互依賴、相互影響，并形成一個動態循環的協同創新系統。

在協同創新研究的系統性方面，當前對其創新思路、模式、機制及模型等的研究還較為零散，尚未得到比較一致的結論，研究成果還未形成體系;在研究對象方面，受全球產業發展及國家宏觀政策導向的影響，大多將協同創新的理念深埋于“產學研”，鮮見有將現代服務業特別是知識密集型服務業納入研究的范疇，用以解決服務業的協同創新問題;在協同創新的驅動因素方面，相關研究非常匱乏，對這一協同創新動力機制的探討十分有限。因此，有必要將協同創新的應用范疇擴展到服務業乃至更大的研究范圍，同時加強對服務業協同創新驅動因素的探索，進一步增強協同創新驅動對社會服務的指導意義。

1.3 云架構下的服務創新與協同創新

作為推動新一代互聯網、物聯網、移動互聯以及三網融合的重要引擎，云計算真正實現了IT服務的透明化，促使企業統一管理服務基礎設施，快速響應企業對資源的需求，實現網絡虛擬環境上的最大化資源共享和協同工作[14]。基于云計算的協同創新服務平臺不僅涵蓋了傳統服務創新平臺所具有的功能，更為重要的是支持協同技術創新。協同創新云架構體系由基本創新主體、輔助創新主體及外部云環境構成[15－16]，它將企、學、研分散的創新需求、服務資源以及服務能力重新進行整合，在此基礎上使之得到最大范圍的共享，并協助各方全部參與技術創新與合作創新，從而實現真正意義上的協同創新。

2 協同創新驅動的云計算服務模式解構

2.1 協同創新驅動的云計算服務模式層次模型

協同創新驅動的云計算服務利用運用云計算相關技術建立創新服務平臺，通過協同技術建設可提供協同創新應用服務的計算和數據中心，使創新主體只需登錄瀏覽器便可享用云服務，并通過資源存儲、數據統一管理、技術資源共享、任務協同調度等關鍵環節，最終實現各創新主體間的創新合作成本最小化、資源利用最大化、創新過程協同化的目的。為了更加生動地描述創新主體間的協同創新過程，本文借助云計算供應商提供的3種典型服務形態IaaS、PaaS、SaaS構建了協同創新驅動的云計算服務模式的三層次結構模型，如圖1所示，其協同創新驅動的運行過程見圖2。

圖1 協同創新驅動的云計算服務層次模型

圖2 云計算服務模式的協同創新驅動過程

圖1中IaaS是以服務的形式來使用IT基礎設施，指創新主體可以隨時隨地使用云計算技術來遠程訪問服務資源，但卻無需承擔支持這一服務能力的基礎設施投資費用。借助IaaS服務形態，可以將更多的業界資源存儲到一個虛擬的資源池中，通過云計算路由策略實現創新單元的數據資源共享、資源統一配置、知識重用及創新組合等。PaaS是將一個完整的計算機平臺作為一種服務，并將之提供給創新主體。此時，創新主體以服務的形式來享用信息平臺資源，而不需要購買硬件和軟件。與基于數據中心平臺的軟件開發模式相比，PaaS的最大價值在于大大降低了投入費用。在協同創新驅動的云計算服務模式下，創新單元只需租用虛擬化的PaaS如搜索引擎、運行維護、業務開展等平臺服務，就能創建、測試和部署產學研合作創新應用和服務，從而在創新平臺上實現創新單元間的技術對接、技術服務、中介服務、行政辦公服務等。SaaS是用戶通過網絡獲取軟件服務的一種新形式，即創新主體租用可虛擬化運行的軟件，而不需要購買軟件并安裝在自己的電腦上。創新主體根據自身需求，按某種服務水平協議訂購應用軟件服務，便可隨時隨地享用SaaS服務，如典型的CRM軟件應用、技術交易、協同研發等。

2.2 云計算服務模式的協同創新驅動機理

在協同創新驅動的云計算服務過程中，單一的系統架構和協作模型難以滿足服務創新計算的需求，需基于協同管理、協同調度、協同創新三個層面來考慮協同模式的實現，云計算協同服務模式的實現機制也由此分為相應的三個層次，具體如圖3所示。

圖3 云計算服務模式的協同創新實現機制

圖4 云計算服務模式的架構體系

(1)云計算服務模式的協同管理機制。在云計算服務模式中，數據協同管理和任務協同管理的分布式處理是協同管理機制的關鍵和核心所在。數據管理層與任務協同管理層主要負責建立基于云計算的數據處理服務器、協同服務器及其內容對應的映射表，通過各服務器運行實現數據的均衡存儲與協同管理。針對傳統云計算Hadoop框架存在的單名字節點瓶頸問題，本文結合JSP/Servlet技術，設計了包括SuperData(超級節點層)、NameNode(名字節點層)、SuperDataNode(超級數據節點層)的三層次云計算服務體系架構，如圖4所示。在此基礎上，搭建動態可伸縮的分布式云計算服務平臺，具體采用柔性軟件的方法與JSP/Servlet技術進行系統功能模塊的開發，以Tomcat作為WEB服務器，使用MySQL作為數據庫實現協同環境下業務數據的分布式存儲。在數據的協同管理方面，通過基于Hadoop的容錯機制，協同整個服務過程的數據冗余備份與容錯處理操作，并將獲取的相關數據提供給各種行業應用，最終實現應用數據和參數的分布式保存、負載均衡和協同管理。

(2)云計算服務模式的協同調度機制。任務協同調度服務機制是云計算協同服務模式的另一個關鍵環節。基于查詢到的不同節點的業務需求情況與存儲情況，任務協同調度服務器采用集中式的協同管理機制來統一分配資源、配置任務，在此基礎上對算法進行選擇和組合，最終實現任務處理的協同調度。具體來講，任務協同調度服務器發起服務任務，從數據管理層的數據庫中查詢和管理相關數據，對需要進行任務處理的數據、算法及相關資源進行調整，同時協同服務資源的數據交互、參數同步、任務分工等，并在執行層產生相應的線程，最后將任務信息輸送至任務協同調度管理服務器進行綜合調度，根據相關規則和參數給出具體的調度策略，具體如圖5所示。在執行節點查詢、數據協同的過程中，可能會出現節點失效問題，此時系統的任務協同調度機制將發揮自身積極作用，通過任務分配、算法處理、資源協同，自動實現任務動態調度的配置目標，從而保證服務模式的協同運行。

圖5 云計算服務模式的協同調度機制

圖6 云計算服務模式的協同創新機制

(3)云計算服務模式的協同創新機制。該機制是云計算服務模式在資源協同管理與任務協同調度基礎上實現協同創新的最終環節，主要包括以下幾個步驟。首先，在云計算環境下將服務任務分解為任務A、B、…，然后采用云服務器模擬多個創新單元1、2、… (這些創新單元可匯集一地也可異地分布)，創新單元針對分解所得子任務的相應功能進行各種服務操作，并通過云服務器將服務相關信息注冊到創新知識庫與數據庫中，從而實現創新經驗共享與知識共用;其次，在協同創新驅動下對服務進行組合，并執行組合服務;再次，利用虛擬化技術在Hadoop集群上對資源進行虛擬化封裝，形成以虛擬機和應用軟件為核心的虛擬資源池，基于此可向虛擬機可以分配一定的服務執行任務，并通過虛擬機增加或者減少Hadoop集群的服務資源，以此及時管理Hadoop集群的計算存儲能力;最后，通過多個虛擬機調用創新知識庫與經驗庫中的知識資源，共同協作完成分配任務，并及時向客戶反饋服務信息和輸出服務結果。云計算服務模式的協同創新機制如圖6所示。

綜上所述，在云計算服務模式協同創新過程中，各類參與主體通過云平臺實現了信息互惠共享、資源優化配置、行動同步以及系統高效匹配，使資源得到最大范圍的共享，協助各方全部參與技術創新與合作創新，在達成自身創新目標的同時，促使整個服務系統創新性和適應性的正能量得到不斷強化，從而實現真正意義上的整體協同創新。

3 協同創新驅動的云計算服務戰略

云戰略在云平臺上將發展決策、價值管理等整合為決策服務資源池，通過決策服務資源的相互碰撞和互動，促使區域資源、企業資源、產業資源圍繞服務創新形成引領新經濟發展的核心圈。因此，在當前創新驅動的服務經濟時代，緊抓云計算這一“破壞式創新”帶來的服務模式變革重要機遇，基于協同創新視角實施云計算服務戰略，成為提升我國自主創新能力并占據國際化競爭戰略制高點的關鍵利器。

3.1 協同政務云戰略——契合政府職能轉換的服務航母

作為政府轉型的全新管理模式和電子政務的終極目標，協同政務極大地推動了政府管理創新[20]。基于云計算的協同政務云提高了政府透明度，契合政府的職能轉換目標，逐步成為政府參與國際化競爭的戰略制高點，其服務模式也成為促進政務管理手段革新、實現政務流程在各級政府以及部門間無縫銜接的航向標。

以IaaS為核心的協同政務云將為政務門戶網站運營、政務信息資源開發、協同政務系統應用提供強有力的后臺保障。通過云計算的多層虛擬技術，協同政務云可實現各政務系統間的硬件共享，甚至與各地的“云計算中心”平臺的硬件資源共享，可充分利用閑置的硬件資源，實現應用系統按需向政務云動態申請兼具計算能力與存儲能力的云服務，從而解決政務系統大規模網站矩陣一站式應用服務問題以及政務IT資源共享與綜合利用等問題。以SaaS與PaaS為核心的政務云提供了一個鼓勵創新、開放和協同創新的招商引資平臺，完全符合我國政府向生產型服務轉型的發展戰略，將助力“服務型政府”建設。它將政府各級信息中心的計算資源經過虛擬化整合后形成利用率更高、共享的政府內部云與社區協作云，在此基礎上建立面向城市管理、產業發展、中小企業服務等領域的云計算協同創新平臺，推動政務應用逐步向云計算模式轉型。因此，協同政務云的戰略歸納為:從國家創新驅動戰略出發，以跨區域、跨部門的業務需求為抓手，通過高屋建瓴、統籌規劃部署頂層設計，引導建立觀念一致、功能協調、結構統一、資源共享、服務高效的協同政務云平臺及其共享機制，實現頂層設計互聯、底層業務互通、流程業務重塑、信息資源公開，打造契合我國政府職能轉換的服務航母。

3.2 協同智慧城市云戰略——打造“智慧城市”的“智慧策略”

我國正處于城鎮化建設高速發展時期，為實現從傳統經濟規模導向到城市生態文明轉變的戰略目標，需從原先粗放、經驗型的城市治理模式轉型至集信息化、智能化、規范化和法制化于一體的智慧城市。“協同智慧城市云”將各類分散的公共云、私有云與混合云加以整合，統籌建立“城市云”平臺，利用無邊界網絡與云計算系統打造“智能+互聯”的智慧城市。

其中，IaaS是協同智慧云服務的基礎，旨在提供彈性的云計算基礎設施服務，包含云主機 (服務器)、云存儲等按需服務。基礎設施服務層可用于虛擬整合各級政府獨立的數據中心，使之成為政府在城市級共享的政府社區云，同時也可作為SaaS和PaaS廠商的底層服務平臺，為當地企業提供虛擬私有云、混合云和公共云的基礎設施服務。PaaS是城市云發展的保障，旨在提供可為開發者調用的服務應用程序編程接口 (支持多種IDE和源代碼管理環境，可作為城市云公共應用開發、測試、部署和管理的平臺，若添加新的應用可基于PaaS平臺進行部署)。SaaS是城市云價值的主要體現，旨在提供面向用戶的按需服務的應用。行業服務層通過瀏覽器或Ghost虛擬云終端，能聚合多種面向政府、企業和個人的辦公、電子商務、企業管理、教育及娛樂等應用服務，也可基于身份聯盟平臺提供跨多個SaaS應用的單點登錄和身份管理服務，此外還可圍繞網上商城集成更多的上下游配套SaaS應用服務。協同智慧城市云集成了很多適合我國國情的SaaS應用，如面向中小企業自助建立網上商城服務、互聯網營銷服務、云打印服務、電子學習服務等;協同智慧城市云還可為越來越多的SaaS廠商提供整合的基礎設施和平臺管理服務，根據收入分成模式為SaaS廠商前期入住提供優惠;此外，交管部門在安全的云平臺上與電信企業合作，通過手機信號定位快速掌握各種交通工具、道路、地區的人流情況，并為城市管理部門規劃更為科學的商業區、居民區、公共交通、醫院、學校等提供借鑒。因此，本文提出的協同智慧城市云戰略為:優化上下游資源配置，整合智慧城市產業鏈，形成以智慧城市互聯服務、供應鏈集成服務、智慧產業園區服務為核心的協同產業鏈網，實現項目集約化、管理科學化、效益規模化，全力打造以便利城市、高效城市、健康城市、平安城市、綠色城市為主體特征、具有更大包容性的智慧城市社區，助力我國新型城市化建設。

3.3 協同醫療云戰略——醫療衛生服務行業的顛覆性創新

當前，我國醫療衛生行業的信息化建設即將步入平臺化協同服務時代。醫療行業的平臺化是建立于平臺架構并能滿足相應業務支撐的醫療信息系統平臺。協同醫療服務是我國在該行業平臺化建設方面的創新舉措，是通過信息技術促進各種醫療資源、醫療機構間互相協作、優勢互補，實現資源共享與醫療資源利用的最大化。

作為一個低成本、高效率、海量規模、魯棒性優、可擴展性好的信息共享平臺，云計算成為實踐醫療衛生行業協同服務模式變革的沃土。協同醫療云通過云計算應用部署區域衛生信息平臺，將各科室及應用系統視為協同醫療云平臺的網絡節點，建立以云計算協同管理為中心的網絡式聯合醫療系統，通過醫療數據、信息與業務彼此間的相互協調，促進高、基層醫療機構服務信息與能力共享，使醫療資源的分配更趨均衡，破解城鄉醫患“二八”差異困局，為民眾提供全新的醫療應用體驗，形成“醫療—管理—服務”的協同體系，開創全新的協同醫療服務模式。云計算平臺主要由基礎設施與技術平臺層、應用服務層組成。技術平臺層包括協同醫療云平臺得以實現的關鍵技術:存儲技術、協同作業組件、協同管理技術、協同調度技術、信息安全技術、節能設計等。應用服務層負責實現云計算平臺的服務站點，是用戶訪問協同醫療云平臺的接口，負責用戶訪問、注冊、服務訂制及服務狀態查詢等。用戶可以通過電腦、手機等終端接人客戶端服務器，選擇合適的信息服務，注冊活得授權后，可實時查詢、訂制、管理相關服務。由此，協同醫療云的戰略方針為:在“醫療健康云”平臺上構建覆蓋個人全生命周期健康檔案的管理信息系統，促進個人醫療、社保、健康檔案等管理信息的共享與互操作，創新易擴展、良配置、高效率、優性能的全新一體化醫療服務模式，實現“便民”、“利民”、“惠民”的國家政策導向。

3.4 協同設計云戰略—— “中國制造”轉型“中國智造”的關鍵利器

作為制造服務最為重要的組成環節，設計是影響產業價值鏈條的關鍵因素。協同設計云是建立于云計算基礎上的面向制造產品協同設計的框架體系。對我國絕大多數中小制造企業尤其是小微企業而言，它們難以建立單獨的協同系統。基于協同設計云理念，制造企業只需根據需要注冊并接入系統，通過使用協同設計云便可共享企業間的設計資源，并利用云中的設計資源池和設計中間件進行協同設計。

在協同設計云功能體系架構中，IaaS即基礎設施服務層，主要包含基礎服務與基礎設施兩個層面。基礎設施服務包含了與制造企業設計相關的服務;基礎服務則通過感知技術、虛擬技術、服務化中間件對IaaS服務進行整合。PaaS是協同設計云平臺的核心服務層，該階段的實現主要包括兩個環節。首先是云設計服務的形成環節，這需要對面向設計的虛擬資源池進行服務化封裝，并完成相關信息發布等操作;然后，根據云服務類型選擇相適應的資源部署方式，并通過云平臺的智能匹配與動態組合實現對云計算設計服務資源池的智能化管理，如設計資源的調度管理、任務需求的變更管理、面向用戶的計費管理等。SaaS則提供設計需求方應用、設計服務方應用、平臺運營商應用、平臺第三方應用等相關服務，具體包括設計需求管理、設計能力管理、設計過程管理、交易管理與費用管理等。通過協同設計云IaaS、PaaS、SaaS三種典型的服務形態，廣大中小企業無需自身建立單獨的設計體系便可共享云中的設計資源，最終實現協同設計。因此，協同設計云的戰略歸納為:構建設計服務供需方與設計服務內容的基礎數據源，實現基于云計算的設計服務商業模型與設計服務資源集聚模式的集成應用，以全球視野謀劃和推動設計創新，提高設計的原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力，更加注重協同設計創新，促進“中國制造”向“中國智造”的戰略轉型。

綜上所述，在“服務主導邏輯”盛行、用戶體驗需求不斷增長、軟件向服務轉變的大背景下，劃時代的“云計算”技術初露端倪并帶來了全新的資源使用與組合創新模式，催生了新的協同服務形態。本文對協同創新驅動的云計算服務問題進行了深入探索，剖析了協同創新驅動的云計算服務理念、機理及運行機制，并提出云計算協同創新服務的具體模式與戰略，旨在為后續學術研究及企業實踐活動提供理論參考及實操指南。

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