新世紀戰略性基礎設施信息網格研討論文
時間:2022-04-25 02:21:00
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編者按:本文主要從:網格的基本組成;傳統知識管理模式的缺陷;知識網格對知識管理的革命進行論述。其中,主要包括:網格的構成與功能、網格是因特網的后繼,它是一組一體化的共享資源、廣域的高性能計算環境、網格技術對知識管理的挑戰、實現網格應用的關鍵在于網格管理軟件、傳統的信息管理經歷了五個發展階段、傳統文獻管理方法或是對文獻的外部特征進行標引,以提供檢索點、知識存在生產、管理、利用過程,要采用知識鏈標引與檢索、對知識管理技術的要求、引入用戶因素,變對用戶提供間接模糊的文獻服務為直接的專指知識服務等,具體請詳見。
正在興起的網格技術,為人們對知識信息的需求由文本單元向知識單元深度發展提供了實現的可能性,同時也要求人類采用新的知識組織方式來建立知識管理的大平臺。它將改變人類知識生產、知識傳播、知識創新、知識分配的傳統方式。傳統的圖書館學、情報學已難以完成新的歷史任務,網格技術將會對知識管理帶來革命,并將引發知識管理學的誕生。
人類從工業社會向知識社會演進時,政治經濟中心正從“生產”轉向“發現、發明和創新”。知識正在成為創新的核心。網格技術將帶來知識管理的革命,知識網格將成為知識創新服務的大平臺。網格(Grid)這一名字,第一次出現在90年代中期,為高級科學工程所描述的分布式計算永久性基礎所用術語。LanFoster和CarlKessman的著作《TheGrid:BlueprintforNewComputingInfrastructure》中第一次對網格作了解釋。他預見到未來的網格將是全部計算資源,而目前WWW只是包含信息的文獻。網格用戶能在他們的分布式高性能計算機上訪問和處理存儲裝有TB數據的全球數據庫,通過適當工具來控制資源。
目前,Grid在美國引起革命。加里福尼亞州最近投資3億多美元在圣地亞哥附近成立了“加州通信與信息技術研究所”,研究所的所長是“國家高性能計算應用中心”(NCSA)的前主任,元計算(MetaComputing)的發明者LarrySmarr.NCSA在歷史上曾參與了因特網、Mosaic測覽器、計算可視化等多項重要發明,也是目前美國網格項目的一個重要中心。該研究所的主要研究方向之一是開發新型的信息網格技術來構造一個“智能交通基礎設施”。很多通過因特網互聯為一體的服務器將與公路上的傳感器和汽車中的電腦無線地聯為一體,從而更有效地控制交通。
美國目前的民用計算網格已含有一百余個結點,每個結點有幾十億到幾千億次的計算能力。最近,美國開始了STARTAP計劃,試圖將網格擴展到全世界。目前加入STARTAP計劃的有加拿大、新加坡、日本和中國臺灣;即將加入的包括巴西、俄羅斯、北歐、法國和亞太一些國家。信息網格(InformationGrid)是中國21世紀的戰略性基礎設施,它對國民經濟和社會發展的作用不亞于電網、交通網,對國家安全的影響不亞于兩彈一星。
一、說到網格為大家帶來的好處,我們不能不了解網格的基本組成。
1、網格的構成與功能
網格是因特網的后繼,它是一組一體化的共享資源,將計算機、網絡、軟件、數據庫、儀器和人通過公共的分布式服務連起來。網格實現統一軟件標準,互操作環境(COE);服務層能提供無縫的基礎設施,形成用戶希望的問題求解環境;網格像電力網一樣向用戶提供計算和服務能力;網格提供巨大的合作機會。網格體現出4大特點:自優化、自組織、自修復、自保護。
網格由6個部分組成,即網格結點、數據庫、貴重儀器和設備、可視化設備、寬帶網和網格軟件。主干網將所有網格結點聯成一體,其帶寬可達GBPS量級。網格軟件提供單一系統映像、透明勝、負載平衡和資源共享等功能。網絡系統中的網格操作系統層提供網格的底層管理功能;為編程和使用環境提供用戶接口,使一般應用和專門為網格開發的應用能方便和有效地利用網格資源。網格結點、數據庫、設備、主干網和網格系統軟件構成了一個網格平臺。
國家計算網格可提供下列功能:
①廣域的高性能計算環境,不僅支持遠端的高性能計算浞擲酶咝閱薌撲闋試矗歡銥山魍窠岬愕淖試蔥鞴鉤閃霞撲慊肪場?lt;BR>
②在Internet/Web上,數據和計算資源零散地分布在各個網絡站點。而網格中,資源得到統一管理和使用。用戶可以通過網格門戶(Portal)之類的技術透明地使用整個網格上的資源。他們看到的是一個邏輯門戶上的若干與自己相關的頻道,而不必在成千上萬個網站中去搜索自己想要的信息。
③網格操作系統提供目錄和緩存等技術,可以大大提高網格信息查詢和瀏覽速度,減少網絡流量。
④用戶、管理員和系統軟件協同將零散的原始數據組織成一體化的信息和知識。
⑤網格結點是地理上獨立的計算和信息中心,根據計算能力和使用方向分為兩類:以科學計算為主的結點和以海量信息處理和服務為主的結點。以科學計算為主的網格結點配備有不低于每秒100億次的計算能力。以海量信息處理為主的網格結點配備有可擴展到TB級容量數據存儲設備,以及與之相匹配的信息查詢和計算能力。
2、網格技術對知識管理的挑戰
實現網格應用的關鍵在于網格管理軟件。網格的服務包括文件消息、計算、信息內容、事務處理和知識服務等,因此網格可大致分為計算網格、信息網格與知識網格。
網格管理軟件在操作系統之上,可以看成是一種中間件。網格管理軟件實際上是更高層次的網格操作系統,其核心技術饕且惶寤男畔⑵教ǎǖヒ幌低秤誠螅⒂鏌逋荊⊿emanticWeb)、智能(Agent)和知識本體(Ontology)技術等。
·計算網格:提供原始計算能力,高速寬帶和數據處理。完成上述功能,必須是與網絡連接和具有浮點計算和邏輯數據處理能力。
·信息網格:采用接口連接主要的信息資源,允許同質對非同質分布信息進行訪問。信息網格也需要高級分析以減少得到各種形式的信息所帶來的技術的復雜性。
·知識網格:使用基于知識的方法學和技術學。包括知識工程工具,智能軟件,數學建模,模擬,計劃等。知識網格也應對決策制定(從控制室到目標思想者)和假設產生提供智能指南。存儲在知識網格中的信息資源應允許支持低層信息和數據的挖掘。
二、傳統知識管理模式的缺陷
傳統的信息管理經歷了五個發展階段:20世紀50年代,是將文獻與科技結合;60年代,重點研究信息處理基本技術,提高傳統圖書館和信息服務工作效能;70年代,重點研究信息處理自動化,圖書館管理自動化、聯合編目,計算機檢索系統;80年代,重點開發聯機檢索系統、區域網絡化、現代情報分析研究與決策支持;90年代,重點發展互聯網信息服務、電子出版、內容開發技術、競爭情報和全球網絡化。
傳統文獻管理方法或是對文獻的外部特征進行標引,以提供檢索點,或是按文獻的學科性質進行分類管理——分類法,或是按文獻內容的主要對象選取主題詞——主題法。這些方法,在以手工方式為主來組織文獻的年代,起到了較好的作用。在運用計算機進行文獻管理的最近幾十年中,應該說也還是在繼續應用圖書情報學的這些傳統的成果與方法。但是,國內外的許多有識之士,早就對這種以文獻為單元的管理方法提出了質疑,而把目標定位在知識管理上。傳統的情報學的發展已經到了一個新的轉折點,應該突破傳統的專業角色和視野來總結和發展情報學,并提出了建立“知識體系科學”的建議。
“知識組織”這個概念早在1929年英國著名的分類法專家H·E·布利斯就曾使用過。1989年,在德國法蘭克福成立了國際性學術機構“國際知識組織學會”(ISKO);1996年,ISKO華盛頓年會決定將ISKO秘書處移至哥本哈根皇家圖書館學院。此外,自1993年1月1日起,歷史悠久、影響廣泛的國際性學術刊物《國際分類法》(IC)更名為《知識組織》(KO),由ISKO主辦。時至今日有關研究的注意力大多集中在方法的改進上。但方法畢竟只是工具,不斷改進工具不能作為某一學科的目標和研究領域。
80年代初,著名的情報學家布魯克斯提出繪制“認知地圖”的任務。他尖銳地批評了當前在圖書館界和情報界流行的分類法和主題法,認為這兩種傳統方法組織的不是知識,而是知識的載體——文獻,以此組建的檢索系統只能提供文獻線索,而不能提供情報用戶真正需要的知識。美國情報科學研究所研究人員斯摩爾(H·Small)提出用思想“網絡圖”揭示重大發現。用學術思想“網絡圖”來表述重大發現的來龍去脈。
“情報組織”往往被局限在情報存貯與檢索系統領域,從信息、知識和情報三者之間的關系以及信息污染和知識存貯無序化的角度來看,“情報組織”有很大的局限性,不能適應信息社會乃至知識社會的發展,也不能適應情報科學的發展。布魯克斯指出:“情報學的任務就是探索和組織客觀知識。”而現有的組織知識方式(如題錄、索引、文摘、文獻數據庫等)有兩大缺陷:其一,組織的是知識載體——文獻,而不是知識本身;其二,檢出的文獻只含已有的知識,未能揭示其間的內在聯系,為產生新知識提供營養土壤。
如果說在手工操作時代,要想對海量的文獻信息管理深化到“知識單元”層次只是一種無法實現的理想的話,那么,網格技術的發展,已經從技術手段上為人類的這一夢想提供了實現的可能性。現在的障礙在于,傳統的圖書情報學理論與方法能否對人類迄今的全部知識成果進行全面的梳理與組織,構建起“知識體系”的框架,并確定各個知識單元之間的邏輯關系。因此,我們認為,圖書情報學的發展已經到了一個新的轉折點,應該突破傳統的專業角色和視野來總結和發展情報學,朝著建立“知識體系科學”的目標發展。
四、知識網格對知識管理的革命
知識存在生產、管理、利用過程,要采用知識鏈標引與檢索。信息管理向知識管理轉變,要解決信息與知識變換。知識網絡將由哪些要素構成?一般的,知識網格是知識鏈路組成的知識網絡圖。知識網格是由“知識結構”、“知識單元”、“知識元”采用關聯和鏈技術組成的層次知識鏈網狀知識關系圖。“知識元”構成了知識網絡的最小單位,是求解問題的證據,是知識網絡的核心。知識元具有獨立性,封裝性,繼承性,被消息通訊性等特點。知識網絡通過網格計算實現知識動態調用,達到知識動態利用。知識管理的重要途徑,是知識元的抽取與知識元的對象化關聯。
·知識的組織排列:把文本中的知識點看成“知識元”,一個文本中的“知識元”不是孤立的,“知識元”之間必存在一定的聯系,這種聯系體現“知識元”之間的邏輯依存關系,把這種關系用“知識鏈”表示。分析“知識鏈”的構成規則,由知識鏈構成一個文本的“知識單元”。建立“知識元”與“知識單元”之間的對象關聯關系。
·知識檢索:利用知識單元和知識元的對象關聯關系,建立檢索系統的“知識結構”框架。“知識單元”對象與“知識結構”對象存在部分與整體關系,同時知識元對象與知識結構對象存在繼承性關系。
·以對象理論建立知識鏈對象關系模型。解決知識利用的自然性和有效性。
對于知識管理而言,借助知識網格,我們可以預見到:
·對知識管理技術的要求:應用網格技術建立知識鏈與知識網絡結構,達到對單元知識的任意存取。
·在此基礎上引入用戶因素,變對用戶提供間接模糊的文獻服務為直接的專指知識服務。
·建立知識網格:知識網格的建立遠遠比計算網格和信息網格困難,決不能只靠計算機專家來實現,而必須由情報管理專家、科學管理專家以及各學科的專家通力合作,才有可能實現。
網格知識平臺是一個集人類當前全部知識為一體的、合理組織的、表述和諧的、動態生長的網絡知識集成系統,利用計算機網格通過信息集成和知識集成來實現知識的合理組織和動態生長,從而實現知識產生、傳播和應用的總體最優化。這一目標的實現將會把單個人直接與整個人類知識成果連接起來。它會使知識的創新以無法預料的速度迅猛地增長。
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