影響高性能云計算的重要因素與模型檢驗分析

摘? 要：為了研究高性能計算（HPC）在復雜環境中決策因素的影響力，提出一種集成模型，結合了創新擴展（DOI）和“人-組織-技術”適應（HOT-fit）理論。通過決策制定者對間接收益和當前HPC能力的判斷進行云計算預測，充分考慮了人的因素、技術因素。結果表明，采用云計算的間接收益、資源充足性、高層管理支持和兼容性方面有著不同看法。因此，可以利用間接收益和HPC能力，對是否會在HPC中采用云計算的決策進行預測。

關鍵詞：高性能計算;云計算;兼容性;間接收益;預測

中圖分類號：TP391;F272? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）20-0030-04

Important Factors Affecting High Performance Cloud Computing and Model Inspection and Analysis

ZHANG Yujiao

（Taiyuan Normal University， Jinzhong? 030619， China）

Abstract：In order to study the influence of decision factors of high performance computing （HPC） in complex environment， an integrated model is proposed， which combines the theory of Diffusion of Innovations （DOI） and the “human-organization-technology” fit （HOT-fit）. Through the judgment of decision-makers on indirect benefits and current HPC capabilities， cloud computing prediction is carried out， taking full account of human factors and technical factors. The results show that there are different views on the indirect benefits， resource adequacy， top management support and compatibility of cloud computing. Therefore， indirect benefits and HPC capabilities can be used to predict the decision making whether cloud computing will be adopted in HPC.

Keywords： high performance computing; cloud computing; compatibility; indirect benefits; prediction

0? 引? 言

云計算[1]是信息系統研究和實踐的一個重要新興范式。美國國家標準和技術研究所將云計算定義為“實現對可配置計算機資源（即網絡、服務器、存儲、應用和服務）共享池的方便按需網絡訪問，通過較少的管理工作或服務供應商交互，實現資源的快速提供和發布”。隨著信息技術（IT）效率的改善和業務敏捷性的提高，企業開始將云計算納入IT戰略中[2]。大量文獻分析了云計算的優點，但不同的組織、技術、環境和人為因素[3]均會影響到云計算的采納與否。因此，在高度復雜且未得到充分研究的領域，例如高性能計算[4]（High Performance Computing，HPC），有必要對各種技術、環境等因素的作用進行分析。

本文是理解在復雜的高性能計算環境中，采用云計算決策的影響因素。為此，將兩種流行的理論即DOI理論[5]和HOT-fit框架[6]結合在一起，從而對云計算進行更全面的分析。其中，DOI理論認為高層管理特征和內部組織架構能夠影響到終端用戶是否采用云計算的意愿。本文加入HOT-fit框架的原因是，本文假定人、技術和組織因素能夠影響到一個組織的云計算采用。采用DOI理論而非TOE理論的原因是，以往文獻已經分析了環境因素在云計算環境中的重要性。研究表明，人、組織和技術因素影響較大，環境因素不會影響到云計算采用。

1? 研究模型和假設

本文開發的框架和假設建立在DOI和HOT-Fit基礎之上，如圖1所示。

1.1? 人的因素

個人創新傾向指的是個體對新技術的認同態度。研究表明，個體的創新性判斷水平會影響到其對新技術的反應。由此，個人創新傾向可用來預測其是否希望比其他人更早采用某項創新。如果個體（關鍵決策制定者）對創新持開放態度，那么其在HPC中采用云計算的可能性較高。因此，本文提出以下假設：

H1：個人創新傾向與云計算在高性能計算中的使用呈正相關。

與組織的技術可用性相關的兩個人為因素，也可能對技術采用產生積極影響。為提升技術可用性，組織必須具備專業的人力資源（例如有能力的HPC員工和IT員工），其具備在HPC中實施云計算的知識技能。因此，員工的技術能力會對HPC負載中云計算的采用造成積極影響，而IT專家對于希望采用云計算的組織機構來說至關重要。雖然不同類型的云計算服務要求不同的專家知識（SaaS、PaaS或IaaS），但HPC的技術采用中技術能力是一個非常重要的決定性因素，使用HPC的組織機構通常會使用嚴格配置或需要專業知識軟件。

一般情況下，HPC和IT技術能力較高的組織，在進行技術決策制定時會有更大的信心，在HPC中實施云計算的可能性也會更高。因此，本文假設H2和H3。

H2：IT/IS（信息系統）能力，與HPC的云計算采用呈正相關。

H3：HPC能力，與HPC的云計算采用呈正相關。

1.2? 技術因素

復雜度指的是組織在理解和使用一項新技術時的判斷難度。組織傾向于采用易于使用的新技術，因為復雜技術會影響對其有用性和易用性的判斷，從而降低采用概率。此外，技術的復雜度會隨實施風險判斷的增加而變大。如果組織認為在HPC中采用云計算是復雜和有挑戰性的，那么其理解并實施該系統的信心會比較小，因此，采用概率相對較低。由此，本文假設H4。

H4：復雜度與HPC的云計算采用呈負相關。

兼容性指的是“一項創新被認為與現有價值、過去經驗和潛在采用者需求相一致的程度”。如果云計算與這些價值存在沖突，那么被組織所采用的概率會比較低。一些研究將兼容性視為技術采用的關鍵驅動因素。舉例來說，云計算與一個組織的現有技術（本文研究中為HPC）之間的兼容性，會對其有用性和易用性判斷起積極作用，由此影響到采納意愿。因此，本文還提出假設H5。

H5：兼容性與HPC中云計算采用呈正相關。

安全問題一直是影響到云計算采用的一個主要障礙。這些安全問題通常與不安全的接口或數據丟失相關。安全性與云計算系統的可靠性直接相關，且與云計算采用決策呈正相關，安全性判斷越高，采用意愿會越強。組織將云計算視為可靠安全的平臺時，采用云計算的概率會更高。因此，本文假設H6。

H6：HPC中云計算采用與安全性判斷呈正相關。

2? 方法測試

本文設計了一份問卷，以測試所提框架。問卷中所有條目均針對HPC背景進行適應性修改。創新性（4項）、HPC能力（6項）、IT/IS能力（5項）、復雜度（5項）和資源充足性（4項）。采用里克特五級量表對每項條目進行度量。鑒于HPC市場的規模較小，本文開發了一個數據庫來征集HPC決策制定者的意見。

調查參與人數為98位，其中92位參與者完成了問卷。回復率為93.87%，鑒于HPC市場中的組織機構的數量相對較少，已經足以進行分析研究。

在數據分析之前，首先進行未響應偏差與探索性因素分析（EFA），以驗證本文研究中完成的問卷代表性。本文通過對較早答復者與后期答復者的組織變量進行比較，以檢驗未答復偏差。HPC用戶數量、HPC每周使用情況、受訪者對HPC的熟悉程度，被當作組織變量的基準來使用。t檢驗結果表明，對于上述任一變量，較早和較晚的答復者之間均不存在明顯差異。由此證明樣本具有代表性。

所有關鍵部分度量的可靠性和有效性，利用主成分分解法進行要素分析，以檢驗區分效度與聚合效度。三個維度的Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）數值均高于0.70的閾值，這說明這些條目適用于要素分析。其中，“人”維度下生成三個要素：個人創新力、HPC技術能力、以及IT/IS技術能力。“技術”維度下也生成了三個要素：復雜度、兼容性和安全性。從安全性結構中舍去了一個項目，以提升結構可靠性。組織維度下生成了四個要素：直接收益、充足資源、高層管理支持以及成本降低。所有克隆巴赫α值均大于0.60，這說明度量是可靠的。所有項目被加載到其預期結構上，因子負載超過0.60。由此也實現了每個結構的聚合效度和區分效度。計算各因子的綜合得分以進行下一步數據分析。如表1所示，受訪者將創新力、兼容性、復雜度、間接效益和成本降低作為影響到云計算采用的最關鍵因素。

為了比較采納者和非采納者的看法，本文執行了一系列的T檢驗。測試結果如表2所示，其中括號內數值為標準偏差;**p<0.07;*p<0.05，從中可以觀察到兩者在4個因子上有著不同的看法，即間接受益、資源充足性、高層管理支持和兼容性。測試結果與預期相符，采納者對于HPC中采用云計算的看法比非采納者更加積極。

3? 假設檢驗分析

為對框架進行實證檢驗，本文通過10個因子在SPSS 23中執行了logistic回歸。計算方差膨脹因子（VIF）和容差值，以測試這些因子的多重共線性。VIF得分的范圍為1.09至2.19，均低于閾值3。容差值范圍為0.46至0.92，均超過了劃界分0.10。因此，本文研究中不存在多重共線性問題。

3.1? 模型評估

對模型系數進行綜合檢驗，以研究模型中的自變量是否能夠解釋因變量中的變化。顯著性結果表明，自變量對因變量的預測有一定的改善作用。其中卡方x2為26.27，自度為10，顯著值低于0.01（p=0.00），這表明這10個因子能夠顯著提升對云計算采用決策的預測。

3.2? 個體預測因子

本文使用Walt卡方統計對個體預測因子的預測能力進行檢驗。結果表明對于云計算采用來說，間接受益（p<0.01）和HPC能力（p<0.05）的預測因子具備統計顯著性。該結果支持了H3和H9假設。間接收益和HPC能力與組織在HPC中采用云計算的可能性呈正相關。

3.3? 區分能力

表3給出了通過logistic回歸分析得到的模型預測精度。提出的模型對非采納者的預測正確率為76.1%，對采納者的預測正確率為72.7%。總體預測正確率為74.4%。結果證明，這些預測因子具有比隨機選擇模型更高的區分能力。

3.4? 人為因素和技術因素分析

人的因素即使在創新傾向較高的情況下，也不會對決策制定者是否采用云計算造成決定性影響。表4列舉的描述統計結果表明，個人創新是HPC中云計算采用的最高得分因子。因此需要對度量中的不一致性做進一步研究。結果還表明，HPC能力非常強的組織會認為自身擁有更先進的計算能力，因此，更傾向于采用云計算。IT能力與云計算采用之間的顯著性關系，可能是因為擁有充分的IT專長的組織可能已經經歷了云計算所需的一些技術變革，這就降低了技術能力對云計算采用的影響，但會對云計算實施的程度上產生更大的影響。這些結果與以往研究中的非確定性結果相符。

技術因素即兼容性、復雜度和安全性，均不會對組織在HPC中的云計算采用造成影響。首先，個人組織可能會意識到，在HPC中采用云計算的收益，足以克服復雜度或安全性方面的隱憂。因此，組織可能會為了將預期收益最大化而在HPC中采用云計算。其次，如果組織認為自己擁有卓越的技術能力，其可能不會在意云計算預期當前HPC系統之間的兼容性。最后，雖然云安全依然是一個主要隱憂，但云計算平臺上確保數據的隱私性和保密性的技術進步可能會增強組織實施云服務的信息。因此，在HPC的云計算采用決策上，技術因素可能不會產生決定性影響。

4? 結? 論

本文發現間接收益和HPC能力是組織在HPC中采用云計算的關鍵驅動因素。本文主要工作是：首先，結合DOI與HOT-Fit理論，以全面的視角分析了HPC中云計算采用的決定因素。通過驗證人為因素和組織因素在云計算采用上發揮的積極作用，為擴展DOI-HOT框架以解釋云計算采用決策提供了理論支持。其次，本文為云服務供應商提供了參考意見，即云服務供應商應該向潛在客戶強調在HPC中采用云計算的間接收益。本文研究的主要局限是樣本規模較小。擴大采樣規模會提高結果的魯棒性。這將是未來工作重點。另外，未來還會考慮其他可能的決定性因素，以給出更全面的解釋或開發出領域特定模型。

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作者簡介：張宇姣（1987—），女，漢族，山西晉中人，實驗師，碩士，研究方向：人工智能，大數據分析，計算機教育。