一種面向電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會感知模型

趙寧社，袁 溪

（西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

一種面向電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會感知模型

趙寧社，袁 溪

（西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠為各個孤立的電子政務(wù)系統(tǒng)建立統(tǒng)一的公共平臺構(gòu)架，基于探究該架構(gòu)中感知交互的社會性參與完整性的目的，以電子政務(wù)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為背景，針對政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的社會感知過程，闡述了物聯(lián)網(wǎng)對電子政務(wù)的積極影響，并通過分析政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中社會感知的特點，重點關(guān)注了感知過程的社會性參與對感知信息的影響。進一步綜合政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)層次化結(jié)構(gòu)中參與者的影響，提出了政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)社會感知模型，并采用計算機軟件手段對層次化社會感知過程進行了仿真驗證。

電子政務(wù)；物聯(lián)網(wǎng)；感知；模型

電子政務(wù)（E-Government）被認(rèn)為是一種實現(xiàn)國家發(fā)展的手段，是政府掌握的一個強有力的工具[1]，它是美國總統(tǒng)克林頓第一個提出的，由五種數(shù)字交互組成，即C2G（民眾與政府），G2G（政府與政府），G2C（政府與民眾），G2E（政府與員工）以及G2B（政府與商業(yè)）[2]，尤其是電子政務(wù)傳遞模式的簡要概括。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子政務(wù)已由傳統(tǒng)的PC端辦公向移動端，甚至向物聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)展[3]。物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)架構(gòu)上來劃分，可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層3個大的層次。感知層的主要功能是實現(xiàn)對信息的采集、識別和控制。目前我國各地也開始了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于完善公共服務(wù)的嘗試，目前應(yīng)用最多的領(lǐng)域分布在交通、環(huán)保、物流、安全、能源及醫(yī)療等行業(yè)[4]。政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市背景下政務(wù)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)框架，有助于實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，支持政府部門之間信息共享與業(yè)務(wù)協(xié)同[5]，政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)是未來電子政務(wù)的一個重要的組成，雖然有一些關(guān)于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究，但多數(shù)僅僅反映了物聯(lián)網(wǎng)與電子政務(wù)之間的聯(lián)系以及政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)研究[6-10]，對于分層以下粒度的中觀和微觀研究較少。隨著政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實發(fā)展，亟待對政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知過程的機理有更清晰的認(rèn)知，本文旨在對該感知過程進行探索性研究并描述。

1 物聯(lián)網(wǎng)對電子政務(wù)的意義

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電子政務(wù)應(yīng)用中，感知層的遠(yuǎn)程監(jiān)控能力影響到整個政務(wù)體系的頂層設(shè)計和管理，并貫穿網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，是提升物聯(lián)網(wǎng)的電子政務(wù)應(yīng)用神經(jīng)末梢智能的一個重要環(huán)節(jié)。通常認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)對于政務(wù)可以發(fā)揮幾個作用，首先是能提高政府各個核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一體化的程度；其次能夠用于應(yīng)急，提高安全生產(chǎn)能力；再次能夠應(yīng)用于空氣、水等資源領(lǐng)域的監(jiān)測[11]。文中通過調(diào)查研究認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)對于政務(wù)的作用可以從4個方面來看。

1.1 增強政務(wù)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性

傳統(tǒng)的政務(wù)數(shù)據(jù)來源于各類問卷以及各種業(yè)務(wù)流程，對于某些現(xiàn)場，則需要采用人工方式輸入到計算機系統(tǒng)，操作過程中出錯的可能性很大，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性就打了折扣。采用物聯(lián)網(wǎng)手段可以更準(zhǔn)確地采集到第一手?jǐn)?shù)據(jù)，并且歷史數(shù)據(jù)可以具有較好的連續(xù)性。在此基礎(chǔ)之上對數(shù)據(jù)進行進一步加工才有意義[12-13]，如聚類、深度學(xué)習(xí)等。

1.2 提升政務(wù)信息感知的自動化能力

在政務(wù)過程中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不但使得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性增強，而且信息感知能夠自動生成、自動傳輸、自動處理等，這就使得數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率提高，在整個政務(wù)運作中信息感知的自動化能力大大提升。

1.3 利于構(gòu)建政務(wù)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施

開放數(shù)據(jù)是社會發(fā)展所依賴的核心參考數(shù)據(jù)。據(jù)英國開放數(shù)據(jù)研究院發(fā)布文件，無論統(tǒng)計數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)還是實時傳感數(shù)據(jù)，都是幫助我們開展決策、構(gòu)建服務(wù)并獲取洞見的重要基礎(chǔ)資源[14]。大多數(shù)政務(wù)數(shù)據(jù)都屬于這一類開放數(shù)據(jù)，因而具有很強的應(yīng)用價值。隨著大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的推演，更多的組織和部門將加入開放數(shù)據(jù)聯(lián)盟，各種應(yīng)用價值將越發(fā)凸顯。建立完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施不僅需要我們加強數(shù)據(jù)的管理能力，同時也需要制定使用、管理和保護數(shù)據(jù)的規(guī)范，這其中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入會讓電子政務(wù)如虎添翼。

1.4 有助于拓寬政府職能的服務(wù)范圍

近年的電子政務(wù)發(fā)展成為轉(zhuǎn)變政府職能、提高行政效率、推進公平公開的有效手段。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用下至神經(jīng)末梢的傳感器，上到公共領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析，可以說其覆蓋面空前延伸。通過物聯(lián)網(wǎng)手段，政府可以把服務(wù)做到更深更廣的領(lǐng)域中。

2 政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的社會感知分析

電子政務(wù)已經(jīng)覆蓋了公共管理的各個行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系的發(fā)展促使了諸多政務(wù)處理不斷向智能化、系統(tǒng)化、規(guī)范化服務(wù)邁進，感知層遠(yuǎn)程交互涉及到幾個方面的問題，比如感知數(shù)據(jù)完整性和實時性以及感知數(shù)據(jù)管理。感知數(shù)據(jù)的完整性約束界定影響了頂層的信息融合任務(wù)，但僅僅強調(diào)完整性，必然會給交互效率帶來影響，因而同時必須考慮實時性約束；遠(yuǎn)程感知數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性，需要重視如何對獲取的異構(gòu)數(shù)據(jù)進行管理。但政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有其自身發(fā)展規(guī)律，因而其感知也具有不同于其它物聯(lián)網(wǎng)的特征。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的電子政務(wù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究主要表現(xiàn)在應(yīng)用架構(gòu)和相互影響，首先在電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)研究上，周鵬、殷利梅提出了建設(shè)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺的構(gòu)想，在安全、架構(gòu)和接口方面給出了一些建議[5]。劉輝，巴晨鋒則提出了電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)，即信息采集層、運作操控層、領(lǐng)導(dǎo)決策支持層[11]，但這種架構(gòu)基本上是對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電子政務(wù)應(yīng)用的一個社會性的映射。

其次在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于電子政務(wù)的影響研究上，吳佳穎、李正明研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的政務(wù)流程再造，歸納了物聯(lián)網(wǎng)在我國政府公共服務(wù)平臺中的運用模型[15]，認(rèn)為其是一個以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以云計算為核心，政府、企業(yè)和公民共同應(yīng)用的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。費翔提出物聯(lián)網(wǎng)及電子政務(wù)對建立服務(wù)型政府的行政組織、管理方式和執(zhí)政效率有重要影響[8]。

與傳統(tǒng)電子政務(wù)相比，物聯(lián)政務(wù)具有透徹感知、快速反應(yīng)、主動服務(wù)、科學(xué)決策等特征。同時也把電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)分為三層：政務(wù)采集層、政務(wù)網(wǎng)絡(luò)層、政務(wù)應(yīng)用層。

2.2 物聯(lián)政務(wù)感知的社會屬性

在電子政務(wù)的實際運行中，信息采集工作是復(fù)雜多變的，原因在于數(shù)據(jù)往往通過多通道獲取，獲得的數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性，最關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)的感知取向與精確度往往與數(shù)據(jù)源的持有者有關(guān)聯(lián)。因此政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的信息感知不僅僅是傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)傳感器方式工作的一種感知，而是在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上具備一定的社會性。

2.3 社會傳感器的增強

文獻[16]中提出了基于Web社會網(wǎng)絡(luò)的社會傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，認(rèn)為人類個體構(gòu)成了龐大的社會傳感群，能夠?qū)崿F(xiàn)無處不在的社會感知。當(dāng)今社會，隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，智能移動設(shè)備成為各類人群不可缺少的日常配備，隨時隨處可以見到移動設(shè)備，移動應(yīng)用也無所不在，具有主動性的人與具有一定智能的移動設(shè)備出現(xiàn)一種捆綁現(xiàn)象——人+智能設(shè)備。在公共社會網(wǎng)絡(luò)中信息的感知有相當(dāng)大一部分是源于人群的，這是社會傳感器的一種增強形態(tài)，即基于移動網(wǎng)絡(luò)的社會傳感網(wǎng)絡(luò)。其中數(shù)據(jù)采集的手段是移動設(shè)備所聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)，而使用設(shè)備人則起到一個處理器的作用。在這些社會傳感節(jié)點工作的過程中，人還產(chǎn)生了一些其它的影響，如感知環(huán)境的決定、感知對象的確定、感知時間的掌握。因而在這個物聯(lián)網(wǎng)的信息采集過程中，引入人的因素以后，整個架構(gòu)的感知的時空與事件都與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)感知有了極大的不同。

3 面向電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會感知建模

社會感知是指基于社會傳感器的感知模式，政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的感知過程由于受到人為的影響，感知結(jié)果與物理的物聯(lián)網(wǎng)比較就有很大不同。對這種感知特征可以進行初步形式化建模。

在不同的層次上由于視圖的差異，對整個政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的影響水平是不同的，就社會性影響粒度而言可以代表性地分為以下四級：

1）決策級：管理者處于整個政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知的頂層，也是整個網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求的提煉與決策者。決策依賴信息源于應(yīng)用級的數(shù)據(jù)分析。

2）應(yīng)用級：該層次針對于大眾用戶，主要是基層政務(wù)工作人員及群眾，其應(yīng)用支持?jǐn)?shù)據(jù)源于匯聚級的數(shù)據(jù)整合。

3）匯聚級：主要針對對原始傳感數(shù)據(jù)有融合能力的用戶，包括物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的各種專業(yè)用戶，其匯聚數(shù)據(jù)源是各種現(xiàn)場傳感器網(wǎng)絡(luò)的初級感知空間。

4）傳感級：該層的傳感器部署跟具體系統(tǒng)設(shè)計需求關(guān)系密切，在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計者的視圖決定的設(shè)計思想對傳感器的信息收集也關(guān)系極大，設(shè)計視圖還取決于設(shè)計者的專業(yè)知識以及業(yè)務(wù)取向。

3.1 社會性對信息結(jié)構(gòu)的影響

如圖1所示，設(shè)在政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中，每一匯聚節(jié)點對應(yīng)一組傳感源節(jié)點{N1，N2，…，Nx}，由于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中用戶參與了傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)采集 （對傳感數(shù)據(jù)向量產(chǎn)生興趣選擇），因而造成匯聚節(jié)點下所屬的傳感器節(jié)點的差異性。每種應(yīng)用的支持?jǐn)?shù)據(jù)源于匯聚層的y個匯聚節(jié)點{S1，S2，…，Sy}，因為應(yīng)用用戶參與了匯聚數(shù)據(jù)的使用 （對傳感數(shù)據(jù)向量產(chǎn)生壓縮或膨脹變換），因而造成應(yīng)用級上數(shù)據(jù)使用的差異性。

圖1 物聯(lián)政務(wù)的感知層次示意圖

設(shè)SX為傳感器層的數(shù)據(jù)向量子空間，SY為匯聚層對應(yīng)的數(shù)據(jù)子空間，設(shè)X，Y均為m×n矩陣，X為傳感矩陣，Y為匯聚矩陣，傳感器節(jié)點Ni對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)向量為 xi=[xi（1），xi（2），…，xi（n）]，Ni對應(yīng)的匯聚數(shù)據(jù)向量yi=[yi（1），yi（2），…，yi（n）]，X∈V，Y∈W，有

考慮到傳感器級設(shè)計者的社會性參與，令其對信息結(jié)構(gòu)的影響用矩陣R、C表示，那么則有

其中矩陣R、C是稀疏的選擇矩陣，能夠?qū)崿F(xiàn)對傳感矩陣X的行列投影。如設(shè)計者對于傳感器Ni的第j個分量進行提取，則令矩陣R的第i行為1，令矩陣C的第j列為1。

3.2 社會性對信息的加工

假設(shè)匯聚數(shù)據(jù)空間一個向量框架為VY={α1α2… αm|α1，α2，…，αM∈Sr}，則由向量組VY各向量生成的向量空間為公式（2）：

對于應(yīng)用層由各個應(yīng)用節(jié)點的支撐數(shù)據(jù)向量，可以認(rèn)為是匯聚層數(shù)據(jù)向量線性變換。若v∈SY，w∈Sz，P為SY到SZ的線性變換，有

此處P為v對應(yīng)的變換陣。

3.3 社會感知模型

綜合上述分析，考慮了社會性因素對于政務(wù)感知的影響，電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的社會感知模型可以用公式（5）表達。

公式（5）表達了原始數(shù)據(jù)X從無加工的傳感級經(jīng)過揀擇、投影到達匯聚級，再經(jīng)過壓縮與膨脹等變換到達應(yīng)用級的感知過程，Z為應(yīng)用支撐數(shù)據(jù)集。

4 模型應(yīng)用仿真

為了方便研究，假設(shè)已知政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器規(guī)模有50個傳感器，一個傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點分量最大值為25，表示每個傳感器的能力項，用一個冗余矩陣表達，列數(shù)為傳感器分量的最大值，行數(shù)為傳感器數(shù)。

原始的傳感數(shù)據(jù)如圖2所示，原始數(shù)據(jù)表現(xiàn)出無揀擇、無加工的特點。經(jīng)設(shè)計人員介入作用，匯聚級的數(shù)據(jù)如圖3所示，數(shù)據(jù)表現(xiàn)出經(jīng)歷過濾和投影的特點。經(jīng)專業(yè)用戶參與之后，應(yīng)用級的數(shù)據(jù)如圖4所示，數(shù)據(jù)表現(xiàn)出經(jīng)歷壓縮與膨脹的特點。由于參與者社會性介入數(shù)據(jù)感知過程，表現(xiàn)出明顯的差異。

圖2 傳感數(shù)據(jù)

圖3 匯聚數(shù)據(jù)

圖4 應(yīng)用數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語

文中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電子政務(wù)中的應(yīng)用，對政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的社會感知進行了研究，從一個新穎的視角分析了政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中的社會感知過程，提出了一種社會性參與的感知模型，并通過計算機仿真手段，以圖形化方式直觀地驗證了模型的設(shè)想。本研究促進了電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知層的交互完整性研究，同時文中所提出的模型不但能在研究電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)感知中發(fā)揮作用，而且能用于某些社會感知參與的具有明顯層次架構(gòu)的復(fù)雜專業(yè)社會網(wǎng)絡(luò)，比如運動員訓(xùn)練支持網(wǎng)絡(luò)，所以有一定的推廣意義。

[1]Affairs Economic-&-Social.UNITED NATIONS E-GOVERNMENT SURVEY 2014[R].New York: UNITED NATIONS，2015.

[2]Hai JC.Fundamental of Development Administration[M].Selangor:Scholar Press，2007.

[3]李偉，楊學(xué)山.終端與計算影響電子政務(wù)改革[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（7）:15.

[4]胡新麗.物聯(lián)網(wǎng)框架下的智慧醫(yī)療體系架構(gòu)模型構(gòu)建——以武漢智慧醫(yī)療為例[J].電子政務(wù)，2013，1（12）:24-31.

[5]周鵬，殷利梅.中國政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究[J].電子政務(wù)，2014，1（10）:103-108.

[6]朱景鋒.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電子政務(wù)信息系統(tǒng)入侵檢測技術(shù)分析與對策研究 [J].科技通報，2012，28（4）:130-132.

[7]唐義飛.物聯(lián)網(wǎng)在電子政務(wù)中的應(yīng)用模式研究[D].昆明:云南財經(jīng)大學(xué)，2013.

[8]費翔.論物聯(lián)網(wǎng)與電子政務(wù)對建立服務(wù)型政府的影響[J].學(xué)理論，2010，1（30）:29-31.

[9]王剛.鄔賀銓:信息技術(shù)新時代的電子政務(wù)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（7）:16-19.

[10]張銳昕，張喬.電子政務(wù)的技術(shù)應(yīng)用前沿[J].行政論壇，2013，20（2）:2，39-42.

[11]劉輝，巴晨鋒.電子政務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[J].河北省科學(xué)院學(xué)報，2011，28（3）:83-86.

[12]王紅霞，景波.多維數(shù)據(jù)聚類技術(shù)在電子政務(wù)審計分層抽樣中的應(yīng)用研究[J].商業(yè)會計，2014，1（1）:69-71.

[13]樓巍.面向大數(shù)據(jù)的高維數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究[D].上海:上海大學(xué)，2013.

[14]徐世中，王宏.電子政務(wù)數(shù)據(jù)交換的解決方案[J].信息化建設(shè)，2013，1（7）:39-41.

[15]吳佳穎，李正明.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的政務(wù)流程再造研究綜論[J].江蘇商論，2014，1（3）:19-22.

[16]王飛躍，李曉晨，毛文吉，等.社會計算的基本方法與應(yīng)用[M].杭州:浙江大學(xué)出版社，2013.

A social awareness model for e-government IOT application

ZHAO Ning-she，YUAN Xi
（School of Information Engineering，Xi'an University，Xi'an 710065，China）

The Internet of things（IoT）application could establish a unified public platform framework for the isolated e-government systems.In order to explore the influence on the social participation integrity during cognitive interaction in the framework，based on the background of e-government applications of Internet of things，for social awareness process of e-government IoT，the positive impact on IoT to the electronic government is expounded.And by analyzing the characteristics of the e-government social awareness in the application of IoT，the influence of social participation to sensory information in the awareness.Furtherly the effects of the participants in the hierarchical structure of government Internet of things are synthesized，and government IoT social awareness model is put forward and the hierarchical process is simulated and verified by computer software means.

e-government；the internet of things；awareness；model

TN919

：A

：1674-6236（2017）08-0135-04

2016-06-11稿件編號：201606081

國家自然科學(xué)基金（61440036）；西安市科技計劃項目（CXY1443WL06，CXY1443WL18）

趙寧社（1975—），男，陜西扶風(fēng)人，博士，副教授。研究方向：分布式計算。