基于知識(shí)圖譜的云計(jì)算技術(shù)研究現(xiàn)狀與分析

潘玉珠 賈文麗 徐方全 曲紹燕

摘 要：為更清晰地了解國內(nèi)云計(jì)算技術(shù)研究現(xiàn)狀，以云計(jì)算為檢索詞，選取CNKI數(shù)據(jù)庫中云計(jì)算領(lǐng)域近14年（2006-2019年）共5 623篇相關(guān)文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，借助CiteSpace繪制知識(shí)圖譜。通過對(duì)發(fā)表時(shí)間、文獻(xiàn)作者、科研機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等進(jìn)行可視化分析得出結(jié)論：①該領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表量雖趨于平穩(wěn)，但仍維持在較高水平;②文獻(xiàn)發(fā)表以多人合作形式為主，部分研究機(jī)構(gòu)聯(lián)系密切;③研究熱點(diǎn)集中在大數(shù)據(jù)、虛擬化、物聯(lián)網(wǎng)、負(fù)載均衡、任務(wù)調(diào)度等領(lǐng)域;④與人工智能結(jié)合是未來研究方向。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;CiteSpace;可視化分析;知識(shí)圖譜

DOI：10. 11907/rjdk. 201434 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）007-0267-04

An Analysis of the Current Situation of Cloud Computing Technology Based on Knowledge Map

PAN Yu-zhu1，JIA Wen-li2，XU Fang-quan2，QU Shao-yan2

（1. College of Computer Science and Engineering， Shandong University of Science and Technology;

2. Archives of? Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590， China）

Abstract：In order to have a clearer understanding of the domestic research status of cloud computing technology，the article uses“cloudcomputing”as a search term ， and selected a total of 5623 related literature in the field of cloud computing in the CNKI database for the past 14 years （2006-2019） as the data source， knowledge mapping with the help of CiteSpace by the method of bibliometrics.Through visual analysisof publication time， literature authors， scientific research institutions， keywords， etc.， the following conclusions are drawn：（1） Although the number of publications in this field tends to be stable， it still remains at a high level; （2）The publication is mainly in the form of multi-person cooperation， and some research institutions also maintain close contact; （3） Research hotspots mainly focus on big data， virtualization， Internet of Things， load balancing， task scheduling， etc.; （4） The future research directionwill change to the combination with artificial intelligence.

Key Words：cloud computing ;CiteSpace; visual analysis;mapping knowledge domain

0 引言

2019年10月12日，國務(wù)院發(fā)展研究中心發(fā)布《中國云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用白皮書》（以下簡稱《白皮書》）。據(jù)《白皮書》介紹，我國云計(jì)算作為支撐企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)設(shè)施，與新一代信息技術(shù)融合效應(yīng)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，“5G+云+AI”組合正逐步成為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎[1]。

云計(jì)算技術(shù)作為滿足用戶特定需求的遠(yuǎn)程資源池技術(shù)[2]，應(yīng)用場(chǎng)景有云服務(wù)器、政務(wù)云、金融云等。自2006年8月谷歌公司首席執(zhí)行官施密特首次提出云計(jì)算概念以來[3]，云計(jì)算技術(shù)以日新月異的速度發(fā)展，廣泛應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)、金融、醫(yī)療、運(yùn)輸、教育等行業(yè)，成為專家學(xué)者研究熱點(diǎn)[4]。為準(zhǔn)確把握云計(jì)算技術(shù)研究發(fā)展歷程與研究動(dòng)態(tài)，本文將中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用CiteSpace繪制知識(shí)圖譜，力求生動(dòng)形象地展現(xiàn)該領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間分布、科研單位、文章作者以及重點(diǎn)研究方向，厘清脈絡(luò)軌跡，為相關(guān)研究人員提供參考。

1 信息檢索與處理

本文相關(guān)信息全部取自CNKI文獻(xiàn)庫，運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，借助可視化引文分析軟件CiteSpace[5]定量分析云計(jì)算技術(shù)研究近況。為保證檢索全面，構(gòu)造檢索式為：篇名=“云計(jì)算或關(guān)鍵詞=云計(jì)算”。云計(jì)算概念始于2006年，故檢索時(shí)間跨度設(shè)置為2006-2019年。選取SCI、EI、中文核心期刊、CSSCI、CSCD，下載并保存相關(guān)題錄及引文信息，檢索到相關(guān)期刊文獻(xiàn)5 973條，采用去重軟件以及人工查重，逐條剔除無效文本數(shù)據(jù)，最終選取5 623條文獻(xiàn)，以Refworks格式導(dǎo)入本地，利用CiteSpace將引文信息格式化，然后設(shè)置參數(shù)并運(yùn)行程序，構(gòu)建相應(yīng)知識(shí)圖譜[6]。

2 研究現(xiàn)狀分析

2.1 研究年代分布

以年為單位，對(duì)所有檢索文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成發(fā)表量變化折線圖，如圖1所示。

從發(fā)文時(shí)間可以看出，國內(nèi)第一篇與云計(jì)算技術(shù)有關(guān)的論文發(fā)表于2008年，之后論文發(fā)表量維持較快上升速率，其中增長最快的是2012年，較前一年增加270篇。究其原因與2012年工業(yè)和信息化部電信研究院首次發(fā)布《云計(jì)算技術(shù)白皮書》[7]有關(guān)。2013年迎來文獻(xiàn)發(fā)表量巔峰，峰值881篇。之后相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量漸趨平穩(wěn)，較前一年份呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但整體上發(fā)文數(shù)量仍保持較高數(shù)量，云計(jì)算技術(shù)研究依舊處在快速發(fā)展進(jìn)程中。

2.2 研究機(jī)構(gòu)分布與聯(lián)系

按照文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)理論，研究機(jī)構(gòu)在某研究方向上的發(fā)文數(shù)量顯示該機(jī)構(gòu)在這一領(lǐng)域科研實(shí)力的強(qiáng)弱[8]。對(duì)2006-2019年云計(jì)算領(lǐng)域中發(fā)文數(shù)量較多的科研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，時(shí)間為一年，節(jié)點(diǎn)采用“TopN”（N=50）標(biāo)準(zhǔn)，啟動(dòng)CiteSpace繪制圖譜如圖2所示。

在研究機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜中，出現(xiàn)頻率較高的單位有南京郵電大學(xué)，其下設(shè)有省級(jí)大數(shù)據(jù)安全與智能處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高性能計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理研究所及計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所等，在云計(jì)算情境下的任務(wù)調(diào)用[9]、QOS[10]、隱私保護(hù)[11]、可信計(jì)算[12]、對(duì)等計(jì)算、數(shù)據(jù)折疊、并行加密[13]等領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)研究。武漢大學(xué)信息管理學(xué)院所屬圖書館、情報(bào)與檔案管理一級(jí)學(xué)科是國家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，在數(shù)字圖書館、學(xué)術(shù)信息資源共享等方向研究團(tuán)隊(duì)實(shí)力強(qiáng)，文獻(xiàn)發(fā)表量大。此外，該校計(jì)算機(jī)學(xué)院云計(jì)算研究也頗為活躍。清華大學(xué)作為我國頂尖科研院校，其計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系在云計(jì)算研究領(lǐng)域成果斐然，研究方向包括霧計(jì)算[14]、邊緣計(jì)算、虛擬化技術(shù)[15]和大數(shù)據(jù)等。此外，校校合作、校企合作、企企合作成果值得關(guān)注，如清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系與東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院、北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院、解放軍信息工程大學(xué)、西安科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院等院校溝通合作密切;華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院與中國電信股份有限公司合作，在云計(jì)算領(lǐng)域開展一系列研究與創(chuàng)新;中國電信上海研究院與廣東研究院等機(jī)構(gòu)組成研發(fā)體系，在云呼叫中心、動(dòng)態(tài)分配、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)提供商等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛深入合作。校企合作既可充分發(fā)揮高校理論研究優(yōu)勢(shì)，又可解決企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜問題，有效推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)進(jìn)步。

2.3 文獻(xiàn)作者分布與聯(lián)系

統(tǒng)計(jì)2006-2019年每個(gè)4年區(qū)間有過合作關(guān)系的作者，運(yùn)行CiteSpace構(gòu)建知識(shí)圖譜，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中處在中心位置的有陳臣、馬曉婷、鄧仲華、張?jiān)朴隆ⅠR劍鋒、于炯等權(quán)威作者。

圖3中節(jié)點(diǎn)大小表示作者出現(xiàn)的頻次，按時(shí)間片進(jìn)行分隔，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的連線代表兩位作者合作的密切程度。蘭州商學(xué)院陳臣和馬曉亭2011-2014年一直保持著高水平文獻(xiàn)產(chǎn)出量，其研究集中在數(shù)字圖書館和資源管理等方面。武漢大學(xué)信息管理學(xué)院鄧仲華在圖書館云服務(wù)質(zhì)量等領(lǐng)域也有深入研究， 2010-2014年他與陸穎雋、李志芳多次合作，完成多篇文獻(xiàn)。西安電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)院馬劍鋒和熊金波，2013-2014年一直致力于研究云計(jì)算環(huán)境下的安全問題，包括用戶認(rèn)證、簽名、訪問控制等方向，為安全可靠使用云服務(wù)提供保障[16]。新疆大學(xué)于炯、楊興耀、廖彬在云環(huán)境下任務(wù)調(diào)度領(lǐng)域做出成績。發(fā)文量較多的還有中國聯(lián)通研究院張?jiān)朴聢F(tuán)隊(duì)、南京郵電大學(xué)徐小龍團(tuán)隊(duì)，以及華北電力大學(xué)王德文團(tuán)隊(duì)等。正是這些學(xué)者不懈努力，推動(dòng)我國云計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展。

2.4 重點(diǎn)研究方向分布

關(guān)鍵詞是文章主旨的集中體現(xiàn)，在文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)中出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞往往揭示該領(lǐng)域重點(diǎn)研究方向。隨著時(shí)間推移，研究熱點(diǎn)也會(huì)不斷變化。本文采用關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)法和關(guān)鍵詞共現(xiàn)法發(fā)掘云計(jì)算領(lǐng)域重點(diǎn)研究方向[17]。選取2006-2019年作為時(shí)間區(qū)間，針對(duì)每年節(jié)點(diǎn)采用TopN（N=30）選擇標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)圖譜設(shè)置自動(dòng)修剪，采用CiteSpace構(gòu)建圖譜如圖4所示。

為使圖譜便于觀察，隱藏本文研究的中心節(jié)點(diǎn)“云計(jì)算”，將頻次最高的前20個(gè)關(guān)鍵詞整理在表1中。

從表1可以看出，知識(shí)圖譜出現(xiàn)頻次較多的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)有大數(shù)據(jù)和虛擬化，分別是322次和205次，熱點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）大數(shù)據(jù)。與大數(shù)據(jù)共現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞有資源共享、電子政務(wù)以及人工智能。中國人民大學(xué)信息學(xué)院孟小峰[18]在《大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)》一文中指出，數(shù)據(jù)從簡單的處理對(duì)象開始轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N基礎(chǔ)性資源，如何更好地管理和利用大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為普遍關(guān)注的課題。

（2）虛擬化。虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的基礎(chǔ)，虛擬化技術(shù)將應(yīng)用程序及其運(yùn)行的上下文環(huán)境包裝成一個(gè)整體，用戶不必關(guān)心應(yīng)用程序與計(jì)算機(jī)底層交互，一臺(tái)物理機(jī)器可能有多個(gè)這樣的整體，以便能夠使應(yīng)用程序的部署、擴(kuò)展、遷移變得方便可靠[19]。

（3）任務(wù)及資源調(diào)度。云計(jì)算環(huán)境下云服務(wù)器往往需要進(jìn)行大量計(jì)算，而服務(wù)器資源有限，為高效利用這些資源，就要對(duì)資源調(diào)配方法展開研究。四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院李建鋒[20]提出一種基于改進(jìn)遺傳算法的任務(wù)調(diào)度算法，能實(shí)現(xiàn)在較短周期內(nèi)完成任務(wù)調(diào)度。

（4）分布式計(jì)算。分布式計(jì)算是將一個(gè)任務(wù)切分為多個(gè)子任務(wù)并分配給不同機(jī)器進(jìn)行計(jì)算，最后將處理結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的技術(shù)，可解決單臺(tái)機(jī)器資源不足問題。

為了對(duì)未來研究趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)，將關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識(shí)圖譜轉(zhuǎn)換成時(shí)間線視圖模式，可以更清晰地觀察隨時(shí)間變化的研究熱點(diǎn)情況，如圖5所示。

從圖5可以看出，自2018年以來，云計(jì)算與人工智能聯(lián)系逐漸密切[21]。人工智能本質(zhì)是對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘、訓(xùn)練和推理預(yù)測(cè)。為取得更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果，通常需要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，而云計(jì)算解決的問題就是如何更好地提供更大數(shù)據(jù)量計(jì)算，這恰巧為人工智能發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人工智能發(fā)展也促進(jìn)云計(jì)算進(jìn)步，借助人工智能技術(shù)，云計(jì)算可以更好地實(shí)現(xiàn)資源及任務(wù)調(diào)度，提高資源利用率。

3 結(jié)語

本文借助CiteSpace工具，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)理論，通過可視化方法分析了我國云計(jì)算研究領(lǐng)域年代分布、主要科研機(jī)構(gòu)、文獻(xiàn)作者及主要研究內(nèi)容分布情況。近10余年我國在云計(jì)算方面投入巨大，獲得了令人滿意的成果。

基于本文分析，筆者認(rèn)為云計(jì)算技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)如下：

（1）校企合作逐步走向深入。目前國內(nèi)云計(jì)算技術(shù)研究以單所高校和校校合作為主，難以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)云計(jì)算技術(shù)發(fā)展需求。校企合作可結(jié)合高校與企業(yè)自身資源優(yōu)勢(shì)，利用知識(shí)共享達(dá)到雙贏，這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的理念必將成為高校與企業(yè)的共識(shí)。

（2）云計(jì)算與人工智能技術(shù)不斷融合。云計(jì)算與人工智能技術(shù)相輔相成。作為我國新時(shí)期重點(diǎn)發(fā)展的兩項(xiàng)信息技術(shù)，人工智能發(fā)展讓云計(jì)算變得更加智能，云計(jì)算進(jìn)步又反作用于人工智能，為人工智能提供更加快速可靠的算力。因此，積極促進(jìn)二者結(jié)合，將對(duì)我國生產(chǎn)力發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）