網絡信息體系結構及其應用研究

蔡磊 盧玉川 楊誠

摘 要：目前，信息已經成為一種重要的戰略資源，網絡信息體系結構能夠促進信息的高效利用。該文通過分析網絡信息體系結構的概念、構建過程及其基本內涵，結合某領域的應用特點，提出了面向某領域網絡信息體系結構參考模型，同時詳細分析了面向某領域網絡信息體系結構應用的技術體制，包括云計算技術、數據挖掘技術、數據可視化、數據分發/信息推送以及云安全技術等。最后規劃了面向某領域網絡信息體系結構的一個典型應用模式，以期網絡信息體系結構能夠在該領域發揮其巨大的作用。

關鍵詞：網絡信息體系結構 參考模型 面向某領域網絡信息體系結構 信息應用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0044-04

Research on Concept and Application of the Web-Based Information Architecture

Cai Lei Lu yuchuan，Yang Cheng

（15th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Beijing，100083，China）

Abstract：Today， information has become an important strategic resource， Web-Based Information Architecture （WBIA） can promote the use of information efficiently. This paper analyze the concept of WBIA and the process of building its basic meaning， with the characteristics of a particular field of application， proposed for certain areas of the WBIAreference model.Alsoa detailed analysis of the technical field of network information system for structural applications system， including cloud computing， data mining， data visualization， data distribution / information push and cloud security technology. Finally， planning for a typical application model of WBIA， WBIA will playa huge role in this area.

Key Words：Web-Based Information Architecture （WBIA）；Reference Model；WBIA for Particular Area；Information Application

信息體系結構（Information Architecture，IA）最早是由美國建筑學家R·S·Wurlman于1976年提出，IA的主要任務有：（1）將數據中固有的模式進行組織，化復雜繁瑣為簡單明晰；（2）創建信息結構或地圖，以便讓他人獲得自身所需的知識；（3）21世紀將應用于信息組織等學科領域。簡而言之，信息體系結構就是從信息復雜的狀態中抽取本質要點，并將這些要點以清晰美觀易用的方式提交給用戶。

20世紀90年代，網絡信息爆炸般激增以及信息的無序傳遞和失控、信息污染、信息超載、信息貧困、信息焦慮等問題日趨嚴重，使得信息生態日趨復雜，人們在混亂的網絡信息空間中，很容易迷惑和迷失方向，難以找到所需的適用信息，而且大量的信息早已超出了人們的吸收消化能力。在信息社會中，信息成為一種重要的戰略資源，而無法被用戶獲取和使用的信息卻不是資源，因此，為了解決信息環境中信息源與信息利用的矛盾成為亟待解決的問題，IA被人們引入到互聯網，逐漸發展成網絡信息體系結構（Web-Based Information Architecture，WBIA）。WBIA具有改善互聯網信息生態環境、促進用戶對信息的理解、吸收和利用等特點。

1 網絡信息體系結構

目前關于網絡信息體系結構的定義還沒有一致的說法，一般認為，WBIA是指有效組織網絡信息，高效構建網絡信息環境（空間）或網絡信息體系結構，以滿足需求者信息需求的一門藝術和科學。

1.1 WBIA有兩個顯著特點

（1）始終強調信息的可理解性、便于用戶獲取、接受和使用，體現了“以用戶為中心”的理念。（2）注重信息的表達，這是信息能夠被用戶理解的關鍵因素。

構建網絡信息體系結構的過程中，信息按照由信息片段到信息集合，再到信息結構，最后形成信息空間這樣一個過程而不斷的發生改變。因此，可以說信息構建的過程就是為信息集合產生一個合理的信息結構，并在特定的信息空間中展示這種信息結構。整個構建過程需要四個步驟，如圖1所示。

（1）信息片段集成。

從信息片段的采集開始，對所采集的信息進行內容和諧的、各種媒介和手段兼容的、綜合且多方面的集成的過程。

（2）信息集合序化。

信息體系結構構建過程中，對信息集合中信息內容的組織和信息形式的表達實質上是增強有效信息含量，自覺控制信息體系結構中熵值，形成有條理、合邏輯、主題鮮明、主次關系清晰的網絡信息結構。

（3）信息結構展示。

為序化后的信息設計一個協調一致的、功能化的信息架構，通過信息界面，有效的展示信息的內容、風格和特色，讓用戶能夠感知信息結構中所存在的信息，方便的從中獲取信息，以滿足自己的信息需求，實現自己的目標。

（4）信息空間優化。

通過一系列手段和措施，減輕用戶的認知負擔，幫助用戶緩解在復雜而且龐大的信息空間中所產生的心理迷惑，擺脫行為困境，同時增強人們的信息感知和信息捕捉能力，促進其對信息的有效接受和利用。

1.2 WBIA基本內涵

網絡信息體系結構的本質是解決采集信息、序化信息、表達信息和傳遞信息的問題，根本目的是幫助人們快速查找信息和有效管理信息。北京大學賴茂生教授曾對IA的內涵進行了歸納[1]，據此，結合網絡信息特點，將WBIA的內涵歸結為“一、二、三、四、五”。

“一”個空間：網絡信息空間。

“二”種基本構建方法：自頂向下、自底向上。

“三”個基本階段：調查分析、設計建模、實施及測試。

“四”類系統：內容組織系統、標識系統、導航系統、檢索系統。

“五”種強調：強調信息可理解、強調體系結構、強調用戶體驗、強調可用性、強調科學與藝術的結合。

2 WBIA應用研究

2.1 面向某領域網絡信息體系結構參考模型

面向某領域網絡信息體系結構（Military Feild Oriented WBIA，MFOWBIA）是網絡信息體系結構在某領域的直接應用，是在全面分析軍隊平時和戰時信息需求的基礎上，本著以“用戶為中心”的原則，設計和組織信息內容，以提供豐富的用戶體驗。MFOWBIA參考模型指出了面向某領域網絡信息體系結構的核心組成部分，其參考模型如圖2所示。

（1）元數據模型。重點在于按照一定的規則的組織信息，構建用于提高內容共享和交互能力的元數據。

（2）信息內容模型。用于定義用戶平時和戰時工作對創建和共享信息的內容需求，包括信息的類型、內容和來源等。

（3）信息導航模型。依據一定的構建目標，定義用戶及其相互之間的信息需求。

（4）作戰目標。構建面向某領域網絡信息體系結構一定具有相應的作戰目標，所有的內容都必須符合這一目標。

（5）用戶。主要是指需要獲取信息的各級指揮機構、后勤保障、政工部門等用戶。

（6）評審模型。信息內容受到評審模型的激勵和制約。

2.2 面向某領域網絡信息體系結構技術體制

面向某領域網絡信息體系結構的應用的技術體制包括了云計算技術、數據挖掘技術、數據可視化、數據分發/信息推送及云安全技術等。

（1）云計算相關技術[2]。

云計算（Cloud Computing）是網格計算（Grid Computing）、分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）、效用計算（Utility Computing）、網絡存儲（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負載均衡（Load Balance）等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物，它將計算任務分布在由大量計算機構成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算能力、存儲空間和信息服務。世界主要軍事強國正加緊推進云計算技術在軍事信息領域內的應用研究，希望通過云計算將信息優勢轉化為決策優勢、作戰優勢，實現向“網絡中心戰”轉型。基于信息系統的體系作戰，作戰指揮人員都期望最大限度地拓展自己的信息空間，力求全面準確、及時詳細、形象直觀地獲取戰場信息。云計算技術使得低成本、高效的實現這一目標成為可能。

構建面向某領域網絡信息體系結構需要處理的數據量巨大，處理時效性要求較高，因而對信息處理的準確性、及時性要求更高，在云計算環境下，各種傳感器收集到的信息和數據匯總存儲到“云”中，由網絡上的云計算中心、服務器組共同承擔計算任務（終端計算機不再承擔大量計算任務），瞬息之間就可以處理超大規模的數據流量，實現快速情報融合、態勢威脅分析、輔助決策等，為各級指揮員及時正確決策提供可靠的支持保障。

（2）數據挖掘技術[3]。

數據挖掘（Data Mining，DM）是目前人工智能和數據庫領域的熱點問題，所謂數據挖掘是指從大量數據中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價值信息的過程。數據挖掘是一種決策支持過程，主要基于人工智能、機器學習、模式識別、統計學、數據庫、可視化等技術，可以高度自動化的分析各類數據，作出歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，幫助決策者做出正確的決策。數據挖掘的任務包括關聯分析、聚類分析、分類分析、異常分析、特異群組分析和演變分析等。

面向某領域網絡信息體系結構構建在擁有豐富基礎數據的云計算平臺上，需要對原始數據進行充分挖掘，使其更加結構化、更具語義關聯，從而實現了從“數據”到“信息”再到“知識”的積淀和進化，為作戰指揮的決策提供有力的技術支持。

（3）數據可視化技術[4]。

數據可視化主要是借助圖形化手段，清晰有效的傳達與溝通信息，數據可視化與信息圖形、信息可視化、科學可視化以及統計圖形密切相關。數據可視化技術已經提出了許多方法，這些方法根據可視化的原理不同可以劃分為基于幾何的技術、面向像素技術、基于圖標的技術、基于層次的技術、基于圖像的技術和分布式技術等。

構建面向某領域網絡信息體系結構的主要目的是幫助各類用戶高效的利用信息，而如何簡潔美觀的展示有效信息也是一個重要的因素，采用數據可視化技術能夠讓用戶在紛繁雜亂的數據堆中解放出來，直觀的看到對自己有用的信息。

（4）數據分發/信息推送服務。

數據分發服務的目的是為應用提供數據傳遞服務，其最優原則是按需分發的原則，即數據源產生的數據傳遞只傳遞給對此數據“感興趣”的用戶，如何在正確的時間從正確的地點獲取正確的數據是數據分發服務要考慮的核心問題。數據分發/信息推送服務中包含三個主體：發布者、訂閱者、傳輸網絡。包括兩種基本的實現技術：①自動拉取技術：最終用戶要求發布者按照預先約定的時間自動提交所指定的新信息；②事件驅動技術：以預先設置的規則為基礎，發布者判斷規則是否發生，如發生則將相關信息提交給最終用戶。

面向某領域網絡信息體系結構中存在大量各種類型數據，需要將不同地點和不同時間的數據進行整合，數據分發過程隨著數據需求的多樣性而變得更加復雜，數據分發不僅需要建立發布與訂閱兩者間的數據傳遞關系，還需要提供數據在時間、空間和功能上的擴展能力。

（5）云安全技術[5]。

隨著云計算技術的發展，云安全技術成為網絡時代信息安全的最新體現，它融合了并行處理、網格計算、未知病毒行為判斷等新興技術和概念，通過網狀的大量客戶端對網絡中軟件行為的異常監測，獲取互聯網中木馬、惡意程序的最新信息，并發送到服務端進行自動分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發到每一個客戶端。“云安全”的策略構想是，整個互聯網就是一個巨大的“殺毒軟件”，參與者越多，每個參與者就越安全，整個互聯網就會更安全。

面向某領域網絡信息體系結構將海量數據存儲在云端，且在云端對這些數據進行快速處理，這一過程不免會面臨著數據/信息安全問題，采用云安全技術可以最大化的利用資源，采用最先進的防御和檢測手段，抵御網絡信息安全問題。

3 面向某領域網絡信息體系應用規劃

面向某領域網絡信息體系結構包括統一的數據收集平臺、數據處理模塊、信息處理模塊、信息應用模塊、統一的信息服務平臺、基礎計算與儲存模塊。其應用規劃圖結構如圖3所示。

將數據的采集接口進行統一，使用標準化的數據接入手段，能夠自動的進行數據采集和傳輸。

（1）統一數據收集平臺。

MFOWBIA的數據來源主要包括作戰類（情報、作戰力量、作戰系統等）數據、后勤保障類數據、政治工作類數據、環境類數據等。其中，這些數據的量大且形式多種多樣，有紙質文件、電子化文檔以及格式不同的數據結構等，因此，需要采用規范的數據描述格式，將所有數據進行電子化、格式化、標準化，而后進行統一的采集錄入。

（2）數據處理模塊。

統一數據收集平臺采集的數據，還需要進行相關處理才能入庫保存。首先需要對這些數據進行分類，然后針對不同類的數據分別進行預處理，去偽存真，最后對處理后的數據進行云存儲。

（3）信息處理模塊。

大量的原始數據存入后，并不能直接為人所用，還需要在這些巨量的數據中找出信息，進而形成知識供用戶使用。因此需要進行數據挖掘，此時還需要對挖掘后的信息進行管理，根據用戶的使用需求進行信息發布。

（4）信息應用模塊。

信息處理后，需要提供對這些信息的檢索服務，信息訪問處理服務，通過這些服務，用戶就可以編寫自己的應用訪問這些信息，滿足自己的特殊需求。另外，這些信息并沒有通過專家、用戶的認可，同時一些信息可能早已過時，因此需要一套信息評價機制來對這些信息進行打分，保證信息的正確性和有效性。

（5）統一信息服務平臺。

MFOWBIA為終端用戶提供了統一的信息服務接口，方便用戶調用編寫自己的應用，如用于知識查詢、決策支持、知識反饋以及極具專業特色的應用等。

（6）基礎計算與儲存模塊。

云相關技術是一種新興的共享基礎架構的方法，它以公開的標準和服務為基礎，以互聯網為中心，提供安全、快速、便捷的數據存儲和網絡計算服務。巨大的數據量要求能夠存儲海量數據的云存儲技術，對于海量數據的計算處理，需要通過云計算技術來降低成本，加快處理速度。數據存放在云端并不安全，需要云安全技術來保證數據的存儲、訪問、使用的安全。

4 結語

近年來，隨著戰爭的信息化轉變，作戰相關信息如爆炸般激增，如何在繁雜的信息海洋中準確抓住戰機，對于戰爭的勝利起著非常重要的作用，網絡信息體系結構恰好能夠滿足這一需求。該文簡單分析了網絡信息體系結構，提出了一種應用規劃設想，以期網絡信息體系結構能夠在某領域發揮其巨大的作用。

參考文獻

[1] http：//net.pku.edu.cn/～wbia/2013Fall.

[2] 唐鵬，宋巍.淺談云計算技術[J].電子制作，2013（12）：125.

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[4] 任永功，于戈.數據可視化技術的研究與進展[J].計算機科學，2004（12）：92-96.

[5] 俞能海，郝卓，徐甲甲，等.云安全研究進展綜述[J].電子學報，2013（2）：371-381.