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- 后 冉
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1 知 识 网 格 环 境 诸 葛 海 知 识 网 格 环 境 将 成 为 与 科 学 技 术 文 化 和 社 会 共 同 演 化 的 人 机 互 联 环 境 追 求 知 识 网 格 环 境 的 理 想 知 识 网 格 环 境 首 先 是 一 个 自 主 的 人 机 互 联 环 境 现 有 的 技 术 如 : 互 联 网 网 格 知 识 发 现 信 息 检 索 问 题 回 答 人 工 智 能 等 技 术 可 以 为 研 究 和 实 现 知 识 网 格 环 境 提 供 参 考 技 术, 但 并 非 是 现 有 技 术 的 简 单 叠 加 下 面 的 陈 述 有 助 于 我 们 了 解 知 识 网 格 环 境 知 识 网 格 环 境 知 识 发 现 + 网 格 ; 知 识 网 格 环 境 知 识 库 + 网 格 ; 知 识 网 格 环 境 分 布 式 知 识 库 ; 知 识 网 格 环 境 分 布 式 数 据 挖 掘 知 识 网 格 环 境 包 括 自 主 的 个 体, 自 组 织 的 社 区, 自 适 应 的 网 络 机 制, 一 个 演 化 的 语 义 覆 盖 层 用 来 反 映 个 体 间 的 语 义 关 系, 实 现 动 态 资 源 共 享 的 流, 支 持 有 效 资 源 管 理 以 及 能 为 问 题 求 解 和 群 体 创 新 提 供 恰 当 知 识 服 务 的 机 制 知 识 网 格 环 境 的 主 要 研 究 对 象 是 其 结 构 和 功 能 个 体 间 的 关 系 社 区 间 的 关 系 以 及 环 境 与 社 会 经 济 发 展 间 的 关 系 它 有 以 下 特 点 : 自 主 性 在 微 观 上, 环 境 中 的 个 体 自 主 地 获 取 创 造 和 共 享 知 识 并 根 据 社 会 经 济 发 展 来 运 行 在 宏 观 上, 个 体 通 过 交 互 和 自 主 的 知 识 共 享 自 组 织 成 社 区 演 化 性 在 微 观 上, 组 织 知 识 的 个 体 结 构 ( 数 据 模 型 ) 自 动 生 成 并 根 据 个 人 知 识 的 增 长 和 多 样 性 向 越 来 越 个 性 化 的 方 向 演 化 在 宏 观 上, 环 境 的 支 撑 网 络 的 结 构 可 以 根 据 知 识 共 享 的 互 联 特 征 自 适 应 地 调 整 多 学 科 方 法 学 方 法 学 的 构 建 要 求 对 互 联 网 软 件 系 统 及 其 方 法 学 作 重 新 思 考, 需 要 结 合 认 识 论 和 本 体 论 来 反 映 人 类 认 识 特 征, 运 用 多 学 科 ( 如 : 管 理 科 学 生 态 学 和 经 济 学 原 理 ) 研 究 成 果, 并 吸 收 互 联 网 发 展 所 产 生 的 技 术 和 方 法 中 国 科 学 院 计 算 所 知 识 网 格 研 究 组 一 直 致 力 于 追 求 知 识 网 格 的 理 想 于 2001 年 开 发 出 基 于 Web 的 知 识 网 格 系 统 雏 型 用 于 Web 知 识 管 理 和 检 索, 并 在 2002 年 5 月 发 表 了 知 识 网 格 的 初 步 理 念 [12] 2004 年 1 月 较 为 全 面 地 阐 述 了 知 识 网 格 环 境 的 理 念 [15] 同 年 12 月 出 版 知 识 网 格 领 域 的 第 一 本 专 著 [16], 较 为 系 统 地 论 述 了 知 识 网 格 方 法 学 及 相 关 技 术 2005 年 发 起 系 列 国 际 会 议 SKG (International Conference on Semantics, Knowledge and Grid, ), 目 前 已 成 功 举 办 3 届, 第 4 届 将 在 2008 年 12 月 在 北 京 举 行, 为 推 动 知 识 网 格 领 域 的 形 成 和 发 展 做 出 了 贡 献 2007 年 底 发 表 专 著 The Web Resource Space Model [23] 千 里 之 行, 始 于 足 下 近 年 来 我 们 一 直 从 事 知 识 网 格 的 基 础 研 究, 迄 今 主 要 研 究 进 展 体 现 在 以 下 方 面 : 资 源 空 间 模 型 基 于 分 类 语 义 对 各 种 知 识 资 源 进 行 有 效 组 织 的 规 范 化 的 语 义 数 据 模 型 [16, 23] 语 义 链 网 络 模 型 基 于 链 接 语 义 组 织 各 种 知 识 资 源 并 支 持 关 系 查 询 和 关 系 推 理 的 自 组 织 语 义 数 据 模 型 [16,19] 提 出 资 源 空 间 模 型 语 义 链 网 络 模 型 数 据 库 和 语 义 互 联 网 本 体 语 言 的 集 成 方 法, 为 互 联 网 智 能 应 用 提 供 语 义 平 台 1
2 知 识 流 网 络 自 组 织 的 动 态 知 识 共 享 过 程 模 型 [16, 24] 知 识 网 格 方 法 学 知 识 网 格 的 科 学 问 题 及 研 究 方 法 [16] 分 散 式 语 义 覆 盖 层 支 持 分 散 式 智 能 应 用 的 各 种 对 等 网 语 义 索 引 覆 盖 层 [18, 20, 21, 22] 互 联 语 义 学 研 究 互 联 网 环 境 中 的 语 义 问 题 此 外, 我 们 还 开 展 了 知 识 网 格 在 文 化 和 科 学 研 究 领 域 的 应 用, 将 理 想 与 现 实 联 系 起 来 国 家 重 大 基 础 研 究 计 划 973 语 义 网 格 的 基 础 理 论 模 型 与 方 法 于 2004 年 正 式 立 项, 及 时 支 持 了 该 方 向 的 研 究 四 年 来 的 实 践 证 明, 该 项 目 的 实 施 明 显 地 提 升 了 我 国 在 该 领 域 的 国 际 竞 争 力 基 于 Web 2.0 的 知 识 网 格 : 大 规 模 交 互 知 识 互 联 网 知 识 网 格 的 实 现 并 不 一 定 需 要 网 格 平 台 也 不 一 定 需 要 高 性 能 计 算 机 Web 对 等 网 络 和 局 域 网 均 可 作 为 实 现 知 识 网 格 的 支 撑 平 台 Web 1.0 须 要 信 息 的 发 布 者 用 HTML 来 表 达, 因 而 它 对 普 通 用 户 来 说 是 一 个 只 读 的 信 息 网 络 Web 2.0 是 一 个 对 普 通 用 户 来 说 可 读 可 写 的 互 联 网, 它 为 现 阶 段 实 现 知 识 网 格 提 供 了 一 个 大 规 模 群 体 参 与 的 交 互 式 信 息 共 享 支 撑 平 台 基 于 Web 2.0 构 建 的 知 识 网 格 可 以 实 现 如 下 功 能 : (1) 自 动 聚 集 关 联 知 识, 包 括 : 根 据 Tag 其 关 联 信 息 和 常 识 自 动 发 现 内 容 之 间 知 识 贡 献 者 之 间 知 识 贡 献 者 与 享 用 者 之 间, 以 及 知 识 贡 献 者 与 元 信 息 之 间 的 语 义 关 系 并 用 语 义 链 表 示 出 来 形 成 一 个 内 容 语 义 链 网 语 义 链 网 络 模 型 可 以 用 来 对 此 实 施 有 效 的 管 理 自 动 对 文 本 进 行 聚 类 从 而 构 建 关 于 内 容 的 分 类 层 次 ( 资 源 空 间 模 型 可 以 用 来 有 效 地 管 理 这 种 分 类 内 容 ) 自 动 在 语 义 链 网 络 上 发 现 社 区 结 构, 特 别 是 语 义 社 区 结 构 (2) 自 动 收 集 问 题 及 其 解 答 的 知 识 (3) 基 于 网 络 内 容 语 义 链 网 络 与 关 系 推 理 的 分 布 式 关 系 查 询 (4) 能 用 关 联 知 识 来 解 释 内 容 用 问 题 求 解 知 识 来 解 释 内 容 和 关 联 知 识 用 关 联 知 识 来 完 善 补 充 问 题 求 解 知 识 的 机 制 (5) 信 息 共 享 激 励 机 制 促 使 关 联 知 识 的 不 断 演 化 (6) 资 源 组 织 结 构 可 扩 展 并 能 适 应 社 区 语 义 的 演 化 这 样 一 种 结 构 与 查 询 间 是 松 耦 合 的 关 系 Web 2.0 将 传 统 知 识 工 程 中 由 知 识 工 程 师 完 成 的 知 识 获 取 工 作 改 变 为 知 识 的 群 体 奉 献, 实 现 : 我 为 人 人, 人 人 为 我 的 知 识 共 享 理 念 知 识 网 格 环 境 中 的 个 体 模 型 形 形 色 色 的 个 体 和 群 体 组 成 了 我 们 这 个 世 界 60 多 年 前,Vannevar Bush 提 出 了 Memex 的 理 念, 一 种 能 够 存 贮 书 籍 唱 片 各 种 交 流 信 息 并 可 提 供 快 速 灵 活 咨 询 服 务 的 设 备 [4] 通 用 计 算 机 和 互 联 网 的 发 明 基 本 实 现 了 这 个 理 想 什 么 是 计 算 机 世 界 中 的 个 体? 计 算 机 科 学 家 已 经 运 用 抽 象 发 明 了 许 多 个 体 模 型 面 向 对 象 程 序 设 计 及 其 开 发 方 法 用 对 象 和 类 的 概 念 来 统 一 多 样 的 抽 象 方 法 简 化 复 杂 客 观 世 界 的 概 念 建 模 过 程 [3] 在 计 算 机 科 学 的 历 史 中, 数 据 同 程 序 分 离 是 非 常 重 要 的 理 念, 它 极 大 地 推 动 了 数 据 结 构 和 算 法 的 研 究 发 展 2
3 图 灵 奖 获 得 者 Jim Gray 提 出 了 个 人 Memex 和 社 会 Memex 的 观 念 [7] 个 人 Memex 能 够 记 录 每 个 人 的 所 见 所 闻, 并 且 能 够 按 需 快 速 得 到 任 何 所 需 要 的 信 息 而 社 会 Memex 可 以 像 领 域 专 家 一 样 准 确 而 迅 速 地 回 答 关 于 给 定 文 本 ( 或 艺 术 作 品 音 乐 和 电 影 等 ) 的 问 题 并 进 行 归 纳 总 结 什 么 是 知 识 网 格 环 境 的 个 体 和 群 体? 它 们 的 结 构 和 功 能 是 怎 样 的? 它 们 是 如 何 产 生 和 演 化 的? 它 们 又 是 如 何 自 组 织 来 完 成 任 务 的? 文 档 是 人 类 知 识 的 主 要 载 体 计 算 机 科 学 家 一 直 致 力 于 研 究 如 何 从 文 档 中 提 取 知 识, 但 并 非 易 事, 因 为 大 量 知 识 是 隐 藏 于 其 中 的 一 个 很 有 趣 的 方 法 是 在 文 档 形 成 过 程 中 就 将 知 识 从 文 档 中 分 离 出 来, 这 就 需 要 对 文 档 本 身 进 行 重 大 改 进 和 创 新 主 动 文 档 框 架 ADF 的 提 出 就 是 一 种 尝 试, 它 使 文 档 具 备 了 主 动 地 提 供 信 息 服 务 的 基 础 [14] 软 设 备 概 念 的 提 出 是 用 来 对 未 来 互 联 环 境 中 各 种 被 动 或 主 动 的 资 源 进 行 统 一 建 模 的 [13] 下 面 是 我 们 提 出 的 个 体 模 型 ME ( 我, 也 是 Memex Extension 的 缩 写 ) 的 概 念 : ME 是 一 种 可 配 置 自 适 应 和 知 晓 上 下 文 环 境 的 服 务 机 制, 它 能 模 拟 各 种 类 型 的 网 络 资 源, 可 以 作 为 分 布 式 网 络 软 件 和 设 备 的 宿 主 一 个 ME 可 以 有 选 择 地 继 承 另 外 一 个 ME 的 功 能, 并 且 多 个 ME 可 以 组 合 成 为 一 个 具 有 丰 富 功 能 的 新 ME 目 前 的 搜 索 引 擎 ( 如 Google) 无 法 根 据 需 求 进 行 功 能 继 承, 因 此 它 们 不 是 ME 在 宏 观 上, ME 通 过 互 相 交 流 和 与 人 类 的 交 互 形 成 自 组 织, 从 而 形 成 一 个 不 断 演 化 的 ME 的 社 会 在 这 个 社 会 中 建 立 起 一 种 竞 争 机 制 将 会 帮 助 提 高 其 有 效 性 在 微 观 上,ME 通 过 信 息 流 来 合 作 完 成 任 务 信 息 封 装 在 ME 内 部, 因 此 从 ME 的 观 点 出 发, 软 件 的 行 为 与 其 结 构 是 一 致 的 根 据 这 个 定 义 目 前 的 中 间 件 还 不 是 ME ME 模 型 将 成 为 信 息 与 知 识 的 高 级 阶 段 信 息 知 识 和 软 件 最 终 将 被 统 一 成 为 ME 我 (ME) 的 世 界 ME 是 一 种 能 够 根 据 各 种 用 途 进 行 配 置 的 网 络 服 务 有 机 体, 它 能 自 动 地 寻 找 需 求 来 主 动 提 供 可 选 的 服 务, 还 能 够 根 据 变 化 做 出 相 应 调 整 ME 不 但 能 够 自 主 运 行 还 可 向 其 它 ME 提 供 服 务 可 配 置 的 特 点 使 得 早 期 的 专 用 计 算 机 发 展 为 能 够 运 行 各 种 软 件 的 通 用 计 算 机 配 置 ME 类 似 于 安 装 计 算 机 或 打 印 机 ME 的 世 界 包 括 自 组 织 的 ME 社 会 需 求 空 间 以 及 生 产 者 和 消 费 者 这 两 个 角 色 生 产 者 可 以 输 入 ME 必 要 的 内 容 并 根 据 新 的 服 务 需 求 对 其 进 行 配 置 消 费 者 可 以 享 受 由 任 何 ME 以 推 荐 和 定 制 这 两 种 方 式 提 供 的 服 务 ME 可 以 主 动 给 消 费 者 推 荐 服 务 也 可 以 接 受 用 户 订 制 从 而 提 供 长 期 服 务 ( 一 种 服 务 提 供 过 程 ) 人 们 既 可 以 通 过 输 入 相 关 资 源 的 内 容 来 产 生 ME 的 方 式 来 扮 演 生 产 者 的 角 色, 也 可 以 通 过 发 布 他 们 的 需 求 或 通 过 选 择 和 使 用 ME 来 获 得 所 需 要 的 服 务 一 个 ME 既 可 以 扮 演 消 费 者 的 角 色 又 可 以 扮 演 生 产 者 的 角 色 ME 能 够 接 受 多 个 提 供 者 的 内 容 定 义, 并 以 一 定 的 代 价 为 多 个 消 费 者 提 供 服 务 通 过 使 用 虚 拟 机 技 术 [11],ME 可 以 执 行 网 络 上 任 何 计 算 设 备 的 功 能 如 图 1 所 示,ME 的 组 成 如 下 : 探 测 器 探 测 环 境 的 容 量 和 需 求 空 间 中 的 需 求 处 理 非 形 式 的 需 求 并 把 它 们 转 换 为 更 加 规 范 的 形 式, 然 后 在 资 源 空 间 中 寻 求 解 决 方 案 或 者 自 己 采 取 适 当 的 行 动 交 互 界 面 支 持 ME 之 间 及 其 组 件 之 间 的 交 互, 它 也 支 持 生 产 者 对 内 容 进 行 定 义, 并 通 过 适 当 的 工 作 流 对 其 它 ME 提 供 服 务 解 释 器 对 需 求 信 息 知 识 和 服 务 进 行 解 释 内 置 的 工 作 流 使 得 ME 根 据 预 先 设 定 的 任 务 进 行 工 作 它 们 通 过 协 调 组 件 的 执 行 对 ME 进 行 时 间 敏 感 和 自 适 应 的 操 作 3
4 推 理 机 制 根 据 知 识 空 间 中 指 定 的 知 识 进 行 推 理 解 释 器 解 释 推 理 结 果 并 把 结 果 提 交 给 交 互 界 面 显 示 出 来 资 源 空 间 通 过 分 类 语 义 与 关 联 语 义 的 结 合 来 规 范 地 组 织 和 管 理 资 源 [16] 作 为 一 种 资 源, 知 识 被 组 织 在 知 识 空 间 中, 它 支 持 解 释 器 探 测 器 和 协 调 器 的 操 作 它 也 包 含 用 来 在 变 化 的 情 况 下 对 过 程 进 行 调 整 的 元 知 识 元 知 识 有 与 领 域 相 关 的 也 有 与 领 域 无 关 的 协 调 器 根 据 组 件 间 的 信 息 流 知 识 流 工 作 流 以 及 合 作 演 化 和 可 持 续 发 展 的 原 理 对 以 上 组 件 进 行 协 调 这 就 需 要 一 个 适 当 的 评 估 函 数 对 这 种 协 调 进 行 评 估 图 1. ME 世 界 体 系 结 构, 对 等 资 源 空 间 由 语 义 上 相 互 链 接 的 本 地 资 源 空 间 以 对 等 方 式 构 成 在 ME 的 世 界 中 没 有 集 中 控 制, 它 完 全 是 自 主 和 对 等 的 [1] ME 中 的 局 部 资 源 空 间 由 私 有 资 源 空 间 和 可 供 其 它 ME 访 问 的 共 享 资 源 空 间 组 成 所 有 的 共 享 资 源 空 间 组 成 了 对 等 网 中 的 全 局 资 源 空 间, 该 空 间 提 供 了 可 扩 展 的 资 源 定 位 和 管 理 应 用 对 需 求 空 间 进 行 初 始 化 并 在 其 中 添 加 需 求 发 布 需 求 方 在 市 场 机 制 中 需 要 支 付 费 用 并 且 还 可 以 给 出 需 求 的 初 始 价 格 已 经 满 足 的 需 求 将 被 删 除 随 着 新 ME 的 添 加 和 旧 需 求 的 删 除, 需 求 空 间 不 断 的 演 化 局 部 可 共 享 的 资 源 可 通 过 合 并 或 加 入 到 相 关 的 局 部 资 源 空 间 从 而 得 到 全 局 视 图 来 实 现 共 享, 在 全 局 视 图 中 资 源 是 统 一 分 类 的, 这 些 局 部 可 共 享 资 源 还 能 够 通 过 对 等 语 义 链 网 络 中 的 语 义 链 接 被 访 问 资 源 的 共 享 在 ME 间 建 立 了 共 生 关 系 4
5 ME 的 世 界 可 以 用 五 元 组 <MEs, Flows, Time, Relations, ϕ> 来 定 义, 一 个 ME 可 看 作 是 在 完 整 性 约 束 条 件 下 资 源 空 间 操 作 过 程 的 封 装, 即,ME=<ResourceSpace, Processes, Constraints> 或 详 细 地 描 述 为 : ME=<ResourceSpace, Operations, Detector, Interface, Explainer, Workflows, Reasoning, Coordinator, Constraints> 这 些 过 程 通 过 操 作 探 测 器 解 释 器 交 互 界 面 协 调 器 工 作 流 以 及 推 理 机 制 实 现 了 ME 的 功 能 资 源 空 间 对 信 息 知 识 和 满 足 范 式 的 其 它 资 源 进 行 规 范 和 组 织 ME 中 定 义 的 过 程 必 须 满 足 约 束 条 件 从 而 确 保 过 程 完 整 性 : 一 个 过 程 将 其 结 果 输 出 到 另 一 个 过 程 或 者 输 出 到 资 源 空 间, 也 要 确 保 一 个 过 程 的 输 入 来 自 另 一 个 过 程 或 来 自 资 源 空 间 为 提 高 效 率,ME 的 世 界 需 要 一 种 市 场 机 制 来 对 ME 所 提 供 的 服 务 进 行 定 价 交 换 评 估 和 回 馈 有 时 ME 之 间 需 要 通 过 谈 判 来 达 成 双 赢 的 解 决 方 案 ME 根 据 它 们 之 间 的 关 系 和 服 务 过 程 中 的 交 互 来 自 组 织 ME 社 会 随 着 服 务 的 变 化 新 ME 的 加 入 以 及 对 长 期 未 提 供 服 务 的 ME 的 淘 汰 而 不 断 演 化 ME 在 市 场 中 通 过 互 相 竞 争 来 贡 献 服 务 并 通 过 服 务 评 估 机 制 获 得 回 馈 ( 如 : 提 高 声 誉 等 ) 社 会 中 ME 的 等 级 分 布 在 社 会 规 则 的 限 制 下 或 许 符 合 幂 律 分 布 [2,17] 新 的 ME 可 以 通 过 从 ME 结 构 库 里 获 取 结 构 然 后 根 据 市 场 机 制 的 需 求 与 可 变 部 分 相 结 合 而 产 生 继 承 和 融 合 关 于 继 承 继 承 是 生 物 界 的 自 然 现 象 遗 传 信 息 保 持 物 种 的 进 化, 而 遗 传 信 息 变 异 导 致 物 种 的 多 样 性 在 人 类 社 会 中, 继 承 的 社 会 特 征 使 人 类 社 会 区 别 于 动 物 法 律 和 道 德 为 婚 姻 和 遗 传 设 定 条 件, 个 体 被 赋 予 继 承 其 父 母 遗 产 的 法 律 权 力 生 物 学 中 的 遗 传 是 指 关 于 支 配 性 别 染 色 体 的 基 因 遗 传 原 理 男 性 和 女 性 拥 有 不 同 的 性 染 色 体 演 化 计 算 借 鉴 了 这 一 思 想 来 实 现 优 化 求 解 作 为 一 种 特 殊 关 系, 遗 传 在 人 工 智 能 领 域 也 得 到 广 泛 研 究 [10] 继 承 在 面 向 对 象 程 序 设 计 中 起 软 件 可 重 用 的 作 用 [3] 继 承 构 成 类 层 次, 子 类 继 承 超 类 的 属 性 和 方 法 子 类 可 以 增 加 变 量 和 方 法, 也 可 以 放 弃 继 承 的 方 法 并 重 新 为 这 些 方 法 提 供 特 殊 实 现 一 种 观 点 认 为 继 承 只 能 在 类 之 间 发 生, 类 具 有 一 组 对 象 的 相 似 特 征 并 规 定 了 其 实 例 的 结 构 和 行 为 另 一 种 观 点 是 原 型 继 承 或 对 象 继 承, 认 为 一 个 原 型 代 表 了 某 些 概 念 的 缺 省 行 为, 在 基 于 原 型 的 系 统 中 没 有 类, 新 对 象 类 型 通 过 构 建 具 体 的 对 象 直 接 形 成 两 种 继 承 类 型 的 差 别 反 映 了 关 于 抽 象 表 示 的 不 同 哲 学 观 点 基 于 原 型 的 方 法 更 多 的 是 利 用 相 似 而 不 是 分 类 来 观 察 世 界 以 往 的 软 件 继 承 机 制 更 适 合 稳 定 局 部 的 环 境 如 何 在 动 态 分 布 的 环 境 中 实 现 继 承 机 制, 是 互 联 网 环 境 下 软 件 工 程 所 面 临 的 一 个 问 题 继 承 是 ME 世 界 中 产 生 新 ME 的 主 要 方 式 不 同 于 上 述 继 承 机 制,ME 继 承 本 质 上 是 动 态 的, 这 归 因 于 ME 持 续 不 断 地 演 化 不 同 时 期 从 同 一 ME 继 承 的 ME 可 能 会 有 所 不 同, 并 且 新 ME 也 将 演 化 根 据 需 要, 可 以 通 过 如 下 操 作 产 生 新 的 ME: 融 合, 用 表 示, 它 通 过 ME ME =<ResourceSpace ResourceSpace, Operation Operation, Processes Processes, Constraints Constraints > 产 生 新 的 ME, 其 中 是 两 个 资 源 空 间 的 连 接 或 融 合 [16]; 是 两 个 操 作 集 的 合 并, 也 表 示 两 个 过 程 的 融 合, 如 : 对 于 过 程 输 入 域 中 的 任 意 输 入 ξ 有 processes(ξ)=processes processes (ξ); 且 Constraints Constraints 是 对 两 个 限 制 条 件 的 逻 辑 或 运 算 5
6 ME ME =<ResourceSpace ResourceSpace, Operation Operation, Processes Processes, Constraints Constraints > 约 简, 它 将 根 据 资 源 空 间 操 作 和 过 程 约 束 来 产 生 新 的 ME 继 承, 通 过 现 有 ME 来 产 生 新 的 ME, 可 表 示 为 :New.ME ME New.ME= <ResourceSpace ΔResourceSpace, Operation ΔOperation, Detector ΔDetector, Interface ΔInterface, Explainer ΔExplainer, Workflows ΔWorkflows, Reasoning ΔReasoning, Coordinator ΔCoordinator, Constraints Constraints > 多 继 承, 允 许 一 个 新 的 ME 继 承 两 个 或 多 个 ME, 可 表 示 为 :New.(ME ME ) ME ME New.(ME ME ) = <ResourceSpace ResourceSpace ΔResourceSpace, Operation Operation ΔOperation, Detector Detector ΔDetector, Interface Interface ΔInterface, Explainer Explainer ΔExplainer, Workflows Workflows ΔWorkflows, Reasoning Reasoning ΔReasoning, Coordinator Coordinator ΔCoordinator, Constraints Constraints ΔConstraints> ME 在 时 间 继 承 性 和 多 样 性 这 三 个 维 度 上 演 化 ME 的 继 承 层 次 随 需 求 和 自 身 状 态 的 变 化 而 随 时 间 不 断 变 化, 这 种 变 化 可 导 致 其 后 代 的 社 会 状 态 的 变 化, 也 会 产 生 新 的 后 代 像 人 类 社 会 一 样, 由 ME 构 成 的 社 会 随 社 会 和 市 场 规 则 演 化, 因 为 他 们 也 需 要 和 谐 共 存 和 发 展 [13] 在 市 场 机 制 中,ME 之 间 的 继 承 具 有 如 下 社 会 特 征 : 演 化 的 ME 总 是 倾 向 提 高 其 在 社 会 中 的 等 级 ; 等 级 较 高 的 ME 在 拥 有 等 级 较 高 的 后 代 方 面 占 优 ; 如 果 ME 社 会 的 自 组 织 选 择 自 由 竞 争 机 制,ME 总 是 倾 向 使 其 市 场 利 益 最 大 化 如 果 ME 社 会 的 自 组 织 选 择 利 他 机 制,ME 总 是 倾 向 使 其 声 誉 得 到 提 升, 帮 助 他 人 可 以 更 容 易 地 获 得 他 人 的 帮 助 自 组 织 自 适 应 性 自 组 织 在 万 维 网 结 构 万 维 网 服 务 和 智 能 主 体 等 方 面 得 到 了 研 究 [2] 相 关 的 观 念 包 括 J.V. Neumann 提 出 的 自 复 制 自 动 机,SYSER 系 统 (SYstem of SElf-Reproduction, 和 多 主 体 [5] ME 由 演 化 的 服 务 空 间 和 需 求 空 间 以 及 继 承 知 识 和 信 息 流 来 自 组 织 [16] ME 之 间 互 相 竞 争, 根 据 探 测 的 需 求 提 供 服 务 并 得 到 回 馈 为 了 保 证 竞 争 的 公 平 性, 需 要 建 立 一 种 市 场 机 制 用 于 选 择 ME 并 且 符 合 逻 辑 地 组 织 ME 以 满 足 需 求 一 个 提 供 服 务 的 ME 也 可 以 在 需 求 空 间 中 提 出 需 求 来 得 到 其 它 ME 所 提 供 的 服 务 信 息 和 知 识 在 ME 之 间 流 动 以 加 强 协 同 行 为 在 一 个 大 规 模 的 ME 世 界 中 竞 争 导 致 ME 之 间 的 等 级 分 布 的 不 平 等 性 了 解 分 布 法 则 有 助 于 制 定 路 由 策 略 以 增 强 信 息 和 知 识 流 的 效 率 信 息 和 知 识 流 的 驱 动 力 是 所 有 参 与 的 ME 的 利 益 在 信 息 和 知 识 流 网 络 中,ME 的 影 响 表 现 为 它 们 做 出 决 定 参 与 市 场 竞 争 的 社 会 因 素 一 个 ME 需 要 做 出 决 策 以 便 在 其 生 命 周 期 内 按 照 ME 世 界 中 的 生 存 法 则 存 活 下 来 做 出 的 决 定 需 要 能 够 惠 及 个 体 和 群 体 为 了 使 利 益 最 大 化, 一 个 ME 需 要 改 进 其 自 身 功 能, 符 合 社 区 的 变 化 决 策 需 要 考 虑 下 面 几 个 因 素 : 调 整 的 代 价 从 提 供 服 务 到 获 得 利 润 的 时 间 以 及 提 出 需 求 并 获 得 其 它 ME 服 务 的 代 价 市 场 份 额 和 趋 势 根 据 市 场 信 息 和 竞 争 来 确 定 进 行 调 整 的 机 遇 利 润 根 据 可 能 的 市 场 份 额 和 调 整 所 需 代 价 对 利 益 进 行 评 估 6
7 决 策 的 结 果 是 实 现 新 功 能 的 规 范 协 同 机 制 将 根 据 调 整 的 目 标 重 新 组 织 其 功 能 文 化 知 识 网 格 让 壁 画 飞 天 动 起 来 敦 煌 石 窟 文 化 是 东 西 方 文 化 在 古 代 丝 绸 之 路 上 的 融 合 ME 可 以 用 来 表 现 敦 煌 洞 窟 文 化 的 内 容 图 2 表 示 了 通 过 ME 间 的 协 作 来 实 现 敦 煌 飞 天 动 画 的 过 程 使 用 一 个 三 维 资 源 空 间 来 规 范 动 画 场 景 和 各 个 ME 的 状 态 相 比 之 下, 如 果 使 用 关 系 数 据 模 型 来 规 范 动 画 场 景, 我 们 将 需 要 大 量 的 关 系 表, 而 且 还 需 要 维 护 表 与 表 之 间 的 一 致 性 使 用 资 源 空 间 模 型 还 可 提 供 对 动 画 场 景 和 本 地 资 源 的 全 局 视 图 语 义 链 用 来 建 立 角 色 间 的 关 系, 比 如 : 哪 些 角 色 ( 飞 天 ) 与 哪 些 角 色 ( 荷 花 ) 可 以 共 现, 哪 些 音 乐 可 以 配 哪 些 场 景 和 内 容, 从 而 使 得 ME 能 选 择 恰 当 的 表 现 形 式 ME 须 显 示 画 中 的 飞 天 控 制 显 示 形 状 的 大 小 随 时 监 测 自 己 目 前 的 位 置 和 其 它 飞 天 的 位 置 从 而 与 其 它 ME 保 持 协 作 不 断 调 整 运 动 模 式 来 协 同 表 现 一 个 场 景 人 可 以 通 过 鼠 标 的 点 击 和 键 盘 输 入 来 与 ME 交 互 了 解 相 关 的 故 事 历 史 演 进 和 文 献 资 料 在 展 示 内 容 时, 资 源 空 间 可 以 帮 助 解 释 内 容 的 分 类, 语 义 链 可 以 解 释 内 容 间 的 关 系, 还 可 以 推 出 隐 含 的 关 系 这 可 以 帮 助 人 们 了 解 学 习 文 物 的 来 龙 去 脉 及 相 互 关 系 语 义 链 可 以 由 不 同 的 人 ( 群 ) 来 建 立, 大 家 共 用 一 个 像 ACM CCS 一 样 的 概 念 层 在 建 立 大 规 模 文 物 间 语 义 关 系 后 还 可 以 帮 助 考 古 发 现, 因 为 人 很 难 在 复 杂 的 文 物 网 络 中 发 现 两 个 没 有 直 接 关 系 的 文 物 间 的 关 系 动 画 的 第 一 步 需 要 系 统 设 计 者 来 决 定 画 中 的 角 色 它 们 与 其 它 角 色 间 的 关 系 以 及 与 洞 窟 文 档 间 的 关 系 以 下 是 两 个 基 本 的 语 义 链 定 义 操 作 : 在 现 有 的 结 点 间 加 一 条 语 义 链, 将 一 个 资 源 链 接 到 一 个 现 有 结 点 当 然, 这 些 关 系 的 定 义 可 以 是 不 完 备 的 设 计 者 用 一 般 的 规 则 和 对 动 作 角 色 的 约 束 条 件 来 配 置 ME 动 画 可 以 通 过 以 下 两 种 方 式 实 现 : 给 定 一 个 脚 本 来 规 定 ME 的 行 为 ; 给 定 一 个 最 终 状 态 的 描 述, 让 参 与 动 画 的 ME 根 据 一 些 基 本 规 则 ( 如 : 对 称 原 则 均 匀 原 则 运 动 规 律 避 免 重 叠 等 ), 它 们 的 知 识 以 及 他 们 对 当 前 场 景 的 理 解 自 主 地 表 演 为 了 提 高 观 赏 性, 领 域 专 家 根 据 实 际 意 义 和 美 学 标 准 来 评 估 动 画 表 演, 并 给 出 他 们 的 反 馈 意 见, 作 为 ME 根 据 经 验 学 习 到 的 补 充 规 则 和 约 束 每 一 个 ME 都 表 现 演 出 模 式, 并 探 测 演 出 模 式 来 判 断 他 们 是 否 能 在 当 前 的 语 义 空 间 解 释 得 通 是 否 简 单 可 行 我 们 正 在 做 的 一 个 工 作 是 如 何 自 动 评 价 一 个 演 示 过 程 是 否 能 给 人 带 来 美 感, 据 此 指 导 ME 的 演 示 过 程 新 的 ME 可 以 通 过 继 承 已 有 的 ME 得 到 这 些 动 态 继 承 关 系 构 成 了 ME 社 会, 也 构 建 了 文 化 演 化 的 基 础 图 3 是 飞 天 壁 画 自 主 动 画 的 环 境 左 侧 界 面 可 以 让 用 户 通 过 点 击 和 拖 动 来 干 预 个 体 飞 天 的 位 置 右 侧 界 面 可 以 让 飞 天 根 据 表 演 规 则 和 屏 幕 上 的 分 布 自 主 地 表 演 7
8 图 2. 敦 煌 壁 画 的 自 主 动 画 过 程 示 意 图 3. 飞 天 艺 术 的 自 主 动 画 系 统 ( 知 识 网 格 研 究 组 博 士 生 杜 攀 帮 助 开 发 了 该 系 统 ) 8
9 文 化 的 表 现 与 继 承 壁 画 通 常 说 明 一 个 故 事 并 反 映 古 代 文 化 图 4 显 示 了 一 个 基 于 互 联 网 的 敦 煌 壁 画 表 现 系 统, 画 中 的 角 色 可 以 像 演 员 一 样 表 演, 同 时 配 有 音 乐 当 用 户 点 击 它 们 的 时 候, 他 们 还 可 以 自 我 解 释 用 户 可 以 点 击 左 下 端 的 按 钮 来 获 得 当 前 场 景 的 解 释 查 询 本 地 资 源 空 间 搜 索 网 络 从 而 获 得 更 多 的 信 息, 搜 索 结 果 将 会 被 分 类 并 存 储 在 本 地 资 源 空 间 中 以 备 后 用 壁 画 的 场 景 可 以 看 作 是 一 个 通 过 多 个 ME 组 合 而 成 的 ME 场 景 间 的 ME 继 承 关 系 蕴 含 着 不 同 朝 代 文 化 之 间 的 继 承 关 系 场 景 ME 通 过 语 义 空 间 和 一 个 操 作 集 来 描 述 语 义 空 间 是 正 交 的 多 维 语 义 空 间 和 语 义 链 网 的 协 同 :SemanticSpace= <{<Author, Dynasty, Actors, Content, Cave, ResourceType, ArtifactType>, <LinkToScenes, LinkToResources, LinkToStory, LinkToReality, LinkToKnowledge, SemanticRelationship>}, 其 中 资 源 类 型 ResourceType 可 以 是 文 本 图 像 视 频 和 音 频 文 物 类 型 ArtifactType 是 指 建 筑 彩 塑 和 壁 画 操 作 包 括 移 动 Move (from <x 1, y 1, x 2, y 2 > to <x 1, y 1, x 2, y 2 >) 解 释 Explanation(resource) 旋 转 RotateAt(<x, y>) 缩 小 ZoomIn(<x, y, rate>) 放 大 ZoomOut(<x, y, rate>) 和 聚 焦 Focus(<x, y, Radius>) 文 化 通 过 文 化 元 素 和 结 构 来 表 现 文 化 继 承 可 以 聚 焦 于 某 些 特 征 上 对 于 描 述 场 景 的 两 个 特 征 集 A 和 A',A=<{Color, Style, Layout, Architecture, Skill}, Time> 和 A =<{Color, Style, Layout, Architecture, Skill }, Time >, 如 果 颜 色 Color, 风 格 Style, 布 局 Layout 和 结 构 Architecture 与 Color, Style, Layout 和 Architecture 分 别 相 似, 并 且 A' 在 A 之 后 创 立 ( 即 Time >Time), 那 么 我 们 可 以 说 A' 继 承 了 A 判 断 文 化 继 承 关 系 的 关 键 是 发 现 相 应 特 征 之 间 的 相 似 性 以 下 规 则 可 以 帮 助 我 们 发 现 : 颜 色 :A 中 出 现 的 用 来 描 述 Y 的 颜 色 X 也 在 B 中 出 现 以 描 述 Y 风 格 :X 的 形 状 与 Y 相 似, 如 果 它 们 在 几 何 形 状 上 相 似 布 局 :X 的 布 局 与 Y 相 似, 如 果 它 们 之 间 存 在 一 个 同 构 架 构 :X 的 结 构 与 Y 相 似, 如 果 它 们 之 间 存 在 一 个 同 构 工 艺 :X 的 工 艺 与 Y 相 似, 如 果 它 们 实 现 相 似 的 结 构 或 者 布 局 社 会 主 体 和 艺 术 品 之 间 的 交 互 形 成 了 以 下 文 化 网 络 : 艺 术 品 参 考 网 络 一 个 由 观 赏 自 然 和 艺 术 品 形 成 的 网 络, 书 写 关 于 艺 术 品 的 文 献 ( 通 常 包 括 艺 术 品 的 图 片 和 描 述 ) 引 用 或 者 评 论 艺 术 品 的 文 献 艺 术 品 语 义 链 网 络 艺 术 品 元 信 息 之 间 的 语 义 关 系 网 艺 术 品 的 属 性 可 通 过 所 连 接 的 语 义 链 和 相 关 艺 术 品 元 信 息 的 语 义 关 系 大 致 推 断 出 来 艺 术 品 价 值 网 艺 术 品 间 以 及 人 与 艺 术 品 间 的 互 相 影 响 构 成 了 艺 术 品 价 值 网 以 下 因 素 影 响 一 个 艺 术 品 的 价 值 : 相 关 艺 术 品 的 价 值 ( 如 : 同 一 个 作 者 的 作 品 同 一 个 时 代 的 作 品 等 ), 评 价 者 的 定 价 及 其 权 威 程 度, 引 用 读 者 或 鉴 赏 者 的 数 量 由 文 化 ME 组 成 的 世 界 可 以 采 用 一 种 市 场 选 择 机 制 来 解 释 文 化 演 化 中 文 化 选 择 机 制 的 合 理 性 例 如, 朝 代 演 化 过 程 中 文 化 特 征 的 发 生 次 数 就 可 以 作 为 一 个 选 择 标 准 研 究 飞 天 壁 画 的 动 画 交 换 式 展 示 可 以 帮 助 我 们 在 时 间 的 长 河 中 理 解 现 实 世 界 中 文 化 的 形 式 内 容 和 及 其 创 造, 人 们 如 何 从 中 获 益, 以 及 激 发 思 索 知 识 网 格 环 境 中 的 文 化 载 体 形 式 创 造 和 演 化 目 前, 知 识 网 格 研 究 组 还 在 继 续 完 善 敦 煌 文 化 知 识 网 格, 深 入 研 究 相 关 的 理 论 和 方 法, 要 实 现 知 识 网 格 的 理 想 尚 需 长 期 不 懈 的 努 力 9
10 图 4. ME 可 以 通 过 与 用 户 的 交 互 来 解 释 内 容 从 互 联 网 获 取 的 相 关 内 容 通 过 处 理 聚 类 后 被 存 贮 在 资 源 空 间 中 以 提 高 检 索 效 率 知 识 网 格 研 究 组 研 究 生 王 建 增 帮 助 开 发 了 该 系 统 总 结 知 识 的 有 效 共 享 一 直 是 人 类 所 面 对 的 重 大 科 学 问 题 知 识 工 程 的 研 究 在 上 世 纪 80 年 代 就 成 为 研 究 热 点, 涉 及 知 识 获 取 知 识 表 示 和 知 识 推 理 1994 年 的 图 灵 奖 授 予 了 倡 导 知 识 工 程 研 究 的 E.Feigenbaum 知 识 工 程 所 关 注 的 主 要 问 题 是 以 静 态 知 识 库 系 统 为 中 心 的 知 识 共 享, 即, 人 ( 知 识 工 程 师 ) 需 要 将 人 ( 专 家 ) 的 知 识 形 式 化 并 存 贮 到 知 识 库 系 统 中 为 人 ( 用 户 ) 提 供 知 识 服 务 互 联 网 应 用 的 分 散 式 自 主 性 动 态 性 和 社 会 性 对 传 统 的 知 识 共 享 提 出 了 挑 战 在 知 识 网 格 环 境 中, 知 识 流 将 实 现 动 态 自 主 的 知 识 共 享 它 不 仅 使 人 与 人 之 间 的 知 识 共 享 更 为 便 10
11 利 有 效, 而 且 人 与 知 识 载 体 知 识 载 体 与 知 识 载 体 之 间 也 可 实 现 知 识 共 享 作 为 知 识 网 格 环 境 中 可 配 置 自 适 应 具 有 语 境 感 知 能 力 的 有 机 体,ME 根 据 社 会 学 和 经 济 学 原 理 自 组 织 地 执 行 运 行, 并 确 保 其 简 单 性 多 样 性 和 有 效 性 ME 之 间 的 继 承 性 使 得 在 一 个 演 化 的 环 境 中 产 生 新 的 ME ME 模 型 本 身 也 可 看 作 是 一 种 知 识 模 型, 能 够 主 动 地 探 测 问 题, 继 承 并 融 合 其 它 ME 的 知 识, 并 获 取 解 决 问 题 所 带 来 的 回 报 面 向 服 务 的 结 构 在 微 观 上 支 持 ME 间 的 交 互 [6, 8] 由 于 ME 模 拟 环 境 中 所 有 的 个 体 和 行 为, 知 识 网 格 环 境 中 文 化 的 形 式 多 样 性 及 其 演 化 值 得 进 一 步 探 索 集 中 式 分 散 式 和 个 性 化 资 源 管 理 模 型 支 持 知 识 网 格 环 境 实 现 多 样 化 的 资 源 管 理 模 式, 知 识 网 格 环 境 将 发 展 成 为 一 个 自 主 的 和 谐 发 展 的 人 机 互 联 环 境 [17], 与 科 学 技 术 文 化 和 社 会 共 存 并 一 起 得 到 可 持 续 的 发 展 参 考 文 献 1. H. Balakrishnan, et al. Looking Up Data in P2P Systems. Communications of the ACM, 46 (2) (2003) A.L. Barabási, and R. Albert, Emergence of Scaling in Random Networks. Science, 286, (1999) G. Booch, Object Oriented Design with Applications, Redwood City, Calif.: Benjamin/Cummings Pub. Co., V. Bush, As We May Think, Atlantic Monthly, July, J. Ferber, Multi-Agent Systems: an Introduction to Distributed Artificial Intelligence, Harlow: Addison Wesley Longman, I. Foster, Service-Oriented Science, Science, 308(5723)(2005) J.Gray, What Next?: A Dozen Information-Technology Research Goals, Journal of ACM, 50(1), (2003) T.Hey, and A. E. Trefethen, Cyberinfrastructure for e-science, Science, 308 (5723) (2005) A. Taivalsaari, On the Notion of Inheritance. ACM Computing Surveys, 28, 3 (1996) L. Morgenstern, Inheritance Comes of Age: Applying Non-monotonic Techniques to Problems in Industry. Artificial Intelligence. 103 (1998) J.E. Smith, and R. Nair, The Architecture of Virtual Machines, IEEE Computer, 38 (5) (2005) H.Zhuge, A Knowledge Grid Model and Platform for Global Knowledge Sharing. Expert Systems with Application, 22(4) (2002) H.Zhuge, Clustering Soft-Devices in Semantic Grid. IEEE Computing in Science and Engineering, 4 (6) (2002) H.Zhuge, Active e-document Framework ADF: Model and Platform, Information and Management,20 (43) (2003) H.Zhuge, China s e-science Knowledge Grid Environment, IEEE Intelligent Systems, Jan./Feb, 2004, pp H.Zhuge, The Knowledge Grid. World Scientific Publishing Co. Singapore, H.Zhuge, The Future Interconnection Environment, IEEE Computer, April, (2005) H.Zhuge, X.Sun, J.Liu, E.Yao and X.Chen, A Scalable P2P Platform for the Knowledge Grid, 11
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