田國雙，尚航標(biāo)，全 良

（東北林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，哈爾濱 150040）

基于網(wǎng)格服務(wù)的森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系構(gòu)建

田國雙，尚航標(biāo)，全 良

（東北林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，哈爾濱 150040）

針對(duì)森工企業(yè)面對(duì)突發(fā)事件無法快速、有效獲得應(yīng)急知識(shí)的問題，基于網(wǎng)格服務(wù)理論和技術(shù)，構(gòu)建森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系，為森工企業(yè)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)快速有效獲取應(yīng)急知識(shí)提供一種新的途徑。構(gòu)建的森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系包括資源層、語義網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層等三個(gè)層次，可以實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)空間中知識(shí)元的提取、賦予語義實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)搜索和處理、智能化的接受用戶指令并反饋知識(shí)。研究結(jié)果一方面指導(dǎo)了森工企業(yè)應(yīng)急實(shí)踐，另一方面豐富了基于網(wǎng)格服務(wù)的應(yīng)急知識(shí)管理內(nèi)涵，為之后的研究提供基礎(chǔ)。

網(wǎng)格服務(wù)；知識(shí)管理體系；應(yīng)急管理；森工企業(yè)

一直以來各種突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生，給人們的生命安全造成巨大損失。特別是對(duì)森工企業(yè)來說，森林火災(zāi)、區(qū)域性水災(zāi)、泥石流、森林病蟲害等突發(fā)事件一方面威脅著轄區(qū)內(nèi)居民的生命安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，另一方面對(duì)區(qū)域的生態(tài)安全造成不可估量的損失。由于突發(fā)事件的突然性、復(fù)雜性和潛在衍生災(zāi)害的破壞性，森工企業(yè)必須展開不同于傳統(tǒng)模式的“情景——應(yīng)對(duì)”的應(yīng)急管理模式來應(yīng)對(duì)突發(fā)事件[1]。

在處理突發(fā)事件的應(yīng)急管理過程中，森工企業(yè)必須快速的、準(zhǔn)確的獲得所需要的知識(shí)，才能采取有針對(duì)性的措施[2]。但是應(yīng)急知識(shí)往往比較分散，有的存在于企業(yè)內(nèi)部，有的存在于企業(yè)外部，信息量非常大且結(jié)構(gòu)性不強(qiáng)，這直接導(dǎo)致了知識(shí)獲取效率不高，給森工企業(yè)應(yīng)急管理帶來困難。因此，當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生后，森工企業(yè)如何快速、有效的獲取結(jié)構(gòu)化的應(yīng)急知識(shí)成為應(yīng)急管理成功的關(guān)鍵。

網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)使森工企業(yè)面對(duì)各種突發(fā)事件快速有效的獲取應(yīng)急知識(shí)成為可能，網(wǎng)格技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的跨機(jī)構(gòu)、跨區(qū)域的全Web、智能化聯(lián)通，使使用者快速、有效的獲取、發(fā)布、共享知識(shí)資源[3]。但是網(wǎng)格技術(shù)如何應(yīng)用在森工企業(yè)的應(yīng)急知識(shí)管理中還沒有得到有效解決。本文基于網(wǎng)格技術(shù)，構(gòu)建森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系，為森工企業(yè)快速、有效的獲取應(yīng)急知識(shí)處理突發(fā)事件提供智力支持。

1 相關(guān)概念界定

1.1 網(wǎng)格

網(wǎng)格是基于電力網(wǎng)絡(luò)的思想而提出來的，其目的是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的全面連通[4]。Foster提出所謂網(wǎng)格是一種新興技術(shù)，即基于互聯(lián)網(wǎng)，將互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備整合在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源共享和協(xié)同解決問題[5]。網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上有很大區(qū)別，具體體現(xiàn)在網(wǎng)格具有三個(gè)方面的特征：首先，網(wǎng)格是在非集中控制的環(huán)境中協(xié)同使用資源；其次，網(wǎng)格使用標(biāo)準(zhǔn)的、開放的和通用的協(xié)議和接口；第三，網(wǎng)絡(luò)提供非一般的服務(wù)，而非簡單的單機(jī)計(jì)算服務(wù)。網(wǎng)格技術(shù)的核心內(nèi)涵是將處于不同地理位置的電腦通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)相互連通，使用戶可以共享網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)、信息、軟件、知識(shí)和專家等資源。

從20世紀(jì)90年代到今天，網(wǎng)格技術(shù)歷經(jīng)三個(gè)發(fā)展階段。第一代網(wǎng)格技術(shù)是元計(jì)算技術(shù)，即通過元計(jì)算技術(shù)將大型計(jì)算機(jī)連接起來，協(xié)同解決大量數(shù)據(jù)的計(jì)算問題，代表性的項(xiàng)目有CASA項(xiàng)目、FAFNER項(xiàng)目和I-WAY項(xiàng)目；第二代網(wǎng)格技術(shù)是基于網(wǎng)格協(xié)議的五層沙漏體系，即通過各種網(wǎng)格協(xié)議實(shí)現(xiàn)地理上分散的計(jì)算機(jī)資源和用戶的無縫交互，代表的項(xiàng)目有Globus項(xiàng)目和Legion項(xiàng)目。第三代網(wǎng)格技術(shù)是面向服務(wù)的自動(dòng)化技術(shù)，即將網(wǎng)格作為一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，使之具有和生物系統(tǒng)類似的自我診斷和自我組織的特性，代表的項(xiàng)目OGSA項(xiàng)目[6]。

1.2 網(wǎng)格服務(wù)

目前，網(wǎng)格技術(shù)正處于第三個(gè)發(fā)展階段，即利用網(wǎng)格技術(shù)來提供服務(wù)。OGSA項(xiàng)目在Web Service的基礎(chǔ)上，正式提出了“網(wǎng)格服務(wù)”（Grid Service）的概念。網(wǎng)格服務(wù)是一種特殊的Web Service服務(wù)，即通過提供標(biāo)準(zhǔn)接口、創(chuàng)建服務(wù)實(shí)例來管理數(shù)據(jù)資源并進(jìn)行服務(wù)推送。網(wǎng)格服務(wù)可以由公式“網(wǎng)格服務(wù)＝接口/行為+服務(wù)數(shù)據(jù)”表示。

網(wǎng)格服務(wù)模型的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，首先，由于網(wǎng)格服務(wù)提供的都是標(biāo)準(zhǔn)化的接口，這些標(biāo)準(zhǔn)化的接口可以相互結(jié)合形成較為復(fù)雜的服務(wù)，也就是說網(wǎng)格服務(wù)可以通過簡單、標(biāo)準(zhǔn)化的形式來提供跨層次的、高級(jí)別等復(fù)雜的服務(wù)；其次，網(wǎng)格服務(wù)的組建都是虛擬的，以網(wǎng)格資源為基礎(chǔ)通過虛擬組織進(jìn)行資源管理，進(jìn)而可以將通用的語義和行為無縫映射到本地平臺(tái)上。

1.3 網(wǎng)格知識(shí)服務(wù)

網(wǎng)格的主要功能之一就是在海量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和管理知識(shí)，Bertero等提出知識(shí)網(wǎng)格的概念，指出所謂知識(shí)網(wǎng)格就是“利用網(wǎng)格，通過數(shù)據(jù)挖掘、推理等技術(shù)從大量在線數(shù)據(jù)集中抽取、合成知識(shí)，使搜索引擎能夠智能地進(jìn)行推理和回答問題，并從大量數(shù)據(jù)中得出結(jié)論”[7]。由知識(shí)網(wǎng)格的概念可以看出，知識(shí)網(wǎng)格有兩項(xiàng)基本職能，第一項(xiàng)職能是知識(shí)的抽取和合成，即使用網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理技術(shù)在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)并合成知識(shí)；第二項(xiàng)職能是服務(wù)，即使用所抽取和合成的知識(shí)來推理和回答問題。

2 基于網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)模型構(gòu)建

2.1 網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

基于網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)在本質(zhì)上是對(duì)知識(shí)的獲取、加工和使用，因此Foster和Kesselman提出網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)應(yīng)該把資源、方法和服務(wù)集成在一起，構(gòu)建一個(gè)面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，以便零活、可擴(kuò)展的使用知識(shí)資源[8]。本文根據(jù)Foster和Kesselman的研究，總結(jié)網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，認(rèn)為網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括三個(gè)層次，第一個(gè)層次是資源層，第二個(gè)層次是語義網(wǎng)絡(luò)層次，第三個(gè)層次是應(yīng)用層。網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1 網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

2.2 資源層次

網(wǎng)格服務(wù)的知識(shí)管理系統(tǒng)第一個(gè)層次是資源層次，也即知識(shí)資源層次，包括數(shù)據(jù)空間、文檔和知識(shí)元，其本質(zhì)上是知識(shí)元的提取[9]。所謂知識(shí)元是構(gòu)造知識(shí)結(jié)構(gòu)的最小單元。知識(shí)元的提取，就是通過知識(shí)元標(biāo)引、知識(shí)元描述、知識(shí)元分類等過程提取情景數(shù)據(jù)和文檔中的知識(shí)元。廖開際等提出知識(shí)元的提取過程需要使用特征向量矩陣法[10]，數(shù)據(jù)空間和文檔信息的特征向量A可以表示如下：

特征向量A的行向量表示的是文檔信息，也就是說A具有n個(gè)文檔；列向量表示的是檢索項(xiàng)信息，在A中有m個(gè)檢索項(xiàng)信息。Wij指的是第i個(gè)文檔中第j個(gè)檢索項(xiàng)的權(quán)重。

2.3 語義網(wǎng)絡(luò)層次

語義網(wǎng)格（Semantic Grid）是網(wǎng)格服務(wù)實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)，語義網(wǎng)格是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的本質(zhì)性變革，語義網(wǎng)格是以計(jì)算機(jī)的智能化為出發(fā)點(diǎn)，賦予網(wǎng)絡(luò)中信息以明確的語義，使計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)的搜集、處理和使用信息[11]。語義網(wǎng)格的關(guān)鍵工作在于建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫，進(jìn)而建立基于本體的知識(shí)庫和知識(shí)地圖。

語義網(wǎng)格層次包括本體（ontology）和資源描述框架（RDF, Resource Description Framework）等兩個(gè)方面。本體的提法源自哲學(xué)中“存在”的概念，即世界萬物都是由一些實(shí)體組成的，因此所謂本體就是構(gòu)成事物的單位實(shí)體[12]。而后信息科學(xué)理論引入本體的概念，認(rèn)為本體就是知識(shí)構(gòu)成的最小單位，也就是知識(shí)元。本體的存在，第一可以有效的、清晰的表示復(fù)雜知識(shí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，第二由于提供了統(tǒng)一的術(shù)語和概念，使知識(shí)的分解、挖掘、重組和共享成為可能。因此，本體對(duì)知識(shí)的查詢、交換和發(fā)現(xiàn)來說是非常很重要的。

資源描述框架是通過描述元數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)在web上的檢索和管理，進(jìn)而提高知識(shí)檢索和管理的效率。所謂元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)或者關(guān)于信息的信息，就猶如一本書，書的書名、作者、版權(quán)等就是這本書的元數(shù)據(jù)。資源描述框架中的資源是指網(wǎng)頁、XML文檔中具有統(tǒng)一資源描述符（URI, Unified Resource Identifier）的元素，描述即表明資源的特征且表明資源和資源之間的邏輯關(guān)系，框架則是通用模型，以包含資源的多樣性、不一致性和重復(fù)性[13]。

資源描述框架一般來說是由資源標(biāo)示符、屬性、與其他資源間的關(guān)系等部分構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)為〈對(duì)象，屬性，值〉三元組，通過對(duì)象、屬性和值，RDF為用戶提供了信息的屬性和類的結(jié)構(gòu)語義，為用戶使用結(jié)構(gòu)語義處理大量數(shù)據(jù)提供幫助。資源描述框架的三元組結(jié)構(gòu)可以通過語法分析、提取特征向量和概念歸類等三個(gè)步驟來構(gòu)建，資源描述框架構(gòu)建過程，如圖2所示。

圖2 資源描述框架的構(gòu)建過程

語義空間也稱為語義網(wǎng)（Semantic Web）即通過使電腦理解語義的文檔和數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人和電腦之間的交流[14]。語義空間的實(shí)現(xiàn)依賴語義web技術(shù)的發(fā)展，一般來說語義web技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)包括Unicode+URI、XML、RDF（S）、Ontology、Logic、Proof和Trust等七個(gè)層次。其中第一層是Unicode和URI，處理的是編碼和標(biāo)識(shí)；第二層是XML+NS+XML Schema，是通過網(wǎng)絡(luò)語言對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義；第三層是RDF+RDF Schema，描述Web上的資源信息；第四層是Ontology Vocabulary，描述數(shù)據(jù)之間的語義關(guān)系；第五層是Logic，即為智能服務(wù)提供邏輯推理原理；第六層是Proof，為智能服務(wù)提供認(rèn)證；第七層是Trust，為智能服務(wù)構(gòu)建信任機(jī)制。語義web技術(shù)體系框架如圖3所示。

圖3 語義Web技術(shù)體系框架

圖4 森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

2.4 應(yīng)用層次

應(yīng)用層次是用戶通過社區(qū)知識(shí)門戶提出服務(wù)指令，服務(wù)終端根據(jù)語義解析在語義空間中尋找與之匹配的數(shù)據(jù)并反饋給用戶的過程。網(wǎng)格服務(wù)一般包括以下四類服務(wù)：第一是可視化服務(wù)，即網(wǎng)格社區(qū)知識(shí)門戶可以通過直接面對(duì)用戶的可視化界面接受用戶的指令，并將數(shù)據(jù)結(jié)果可視化的呈獻(xiàn)給用戶，這是網(wǎng)格服務(wù)的最基本功能。第二是建議服務(wù)，即通過建立Ontology把查詢請求轉(zhuǎn)換成規(guī)定格式，在語義空間中搜尋與之相匹配的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為用戶提供建議。第三是推理服務(wù)，知識(shí)推理就是通過知識(shí)邏輯的重構(gòu)和統(tǒng)一形式化，通過描述邏輯提供的推理功能，來診斷、選擇、預(yù)測、檢驗(yàn)、修正用戶的知識(shí)，并用結(jié)構(gòu)化、可理解的方式來表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)果。第四是注釋服務(wù)，使用RDF Schema規(guī)范為用戶提供額外數(shù)據(jù)，解釋這些數(shù)據(jù)和用戶搜尋數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行注釋，進(jìn)而消除信息的孤島效應(yīng)。

3 森工企業(yè)應(yīng)急管理案例分析

本文以2013年8月松花江流域發(fā)生水災(zāi)后大興安嶺林業(yè)集團(tuán)的應(yīng)急管理為例，基于網(wǎng)格服務(wù)構(gòu)建森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系。森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系的目標(biāo)具有多重性，需要用到多種知識(shí)：首先，需要知道如何救災(zāi)，即需要哪些部門和人員做什么？需要征用哪些資源？其次，需要安撫和轉(zhuǎn)移群眾，即需要如何發(fā)布預(yù)警信息和動(dòng)態(tài)信息？需要哪些組織、人員和資源來轉(zhuǎn)移和安撫群眾，保證群眾的生活和安全？第三，需要知道如何保護(hù)珍貴物種或樹木，即需要清晰地了解珍貴物種或樹木的具體方位，采用何種方法來保護(hù)這些珍貴物種或樹木。第四，需要知道如何開展災(zāi)后重建工作。這些目標(biāo)的完成，需要森工企業(yè)可以在第一時(shí)間查閱應(yīng)急預(yù)案、法律法規(guī)和過往案例等知識(shí)資料，并根據(jù)這些知識(shí)制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案，擬定應(yīng)急流程和模塊，有條不紊地開展應(yīng)急處理工作。

森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如圖4所示。從圖4中可以看出，森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包括三個(gè)層次，第一個(gè)層次是資源層，第二個(gè)層次是語義網(wǎng)絡(luò)層，第三個(gè)層次是應(yīng)用層。

在資源層中，包括應(yīng)急案例、專家信息和專家知識(shí)庫、門戶網(wǎng)站、國家應(yīng)急規(guī)章制度和大興安嶺林業(yè)集團(tuán)珍貴物種和樹木資源庫等原始資源，以及通過文檔抽取和處理后的知識(shí)元體系。語義網(wǎng)絡(luò)層次包括由知識(shí)元構(gòu)成的MyGrid信息倉庫以及個(gè)體服務(wù)推理器、語義發(fā)現(xiàn)服務(wù)器、語義中介服務(wù)器和服務(wù)匹配器等網(wǎng)格知識(shí)服務(wù)組件。應(yīng)用層包括用戶視圖、命令下達(dá)和信息提取等知識(shí)服務(wù)部件，根據(jù)這些部件，用戶可以有效的查詢信息和接受建議，包括應(yīng)急管理的組織體系、應(yīng)急運(yùn)行機(jī)制和應(yīng)急保障機(jī)制等。

4 結(jié)語

網(wǎng)格服務(wù)結(jié)合了傳統(tǒng)的Web服務(wù)和語義服務(wù)，更好的實(shí)現(xiàn)知識(shí)的跨機(jī)構(gòu)、跨區(qū)域的全Web、智能化聯(lián)通，為森工企業(yè)處理各種突發(fā)事件提供知識(shí)支持。本文基于網(wǎng)格服務(wù)理論構(gòu)建了森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系。構(gòu)建的森工企業(yè)應(yīng)急知識(shí)管理體系包括三個(gè)層次：第一個(gè)層次是資源層，實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)空間中知識(shí)元的提取。第二個(gè)層次是語義網(wǎng)絡(luò)層，賦予網(wǎng)絡(luò)中信息以明確的語義，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)搜集、處理和使用信息。第三個(gè)層次是應(yīng)用層，建立社區(qū)知識(shí)門戶，接受用戶指令并將與之匹配的數(shù)據(jù)反饋給用戶。本研究可以實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)格服務(wù)的森工企業(yè)知識(shí)管理系統(tǒng)，既指導(dǎo)了森工企業(yè)應(yīng)急實(shí)踐，又豐富了基于網(wǎng)格服務(wù)的應(yīng)急知識(shí)管理內(nèi)涵，為之后的研究提供基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：付 佳]

Construction of Forest Enterprises Emergency Knowledge Management System Based on Grid Service

TIAN Guo-shuang, SHANG Hang-biao, QUAN Liang
(College of Economics and Management of Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

For problems that forest enterprises face of unexpected events can not be fast, efficient access to emergency knowledge, based on grid services theory and technologies, constructing emergency forestry enterprises knowledge management system, provides a new way when forestry enterprises respond to emergencies as quickly and efficiently obtain emergency knowledge. Forestry enterprises emergency knowledge management system includes three levels of resource layer, semantic network layer and application layer, it can realize the knowledge element extraction in data space, giving semantics to achieve the computer automatically search, and accept user instructions intelligently and feedback knowledge. The results on the one hand guided the practice of forestry enterprises emergency, on the other hand, it has enriched the connotation of emergency knowledge management based on grid services, and providing the basis for later studies.

grid services; knowledge management system; emergency management; forest enterprises

C931.6

A

1673-5919（2014）04-0006-05

2014-07-05

黑龍江省社會(huì)科學(xué)基金一般項(xiàng)目（12B036）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（DL11CC05）

田國雙（1964-），男，吉林德惠人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事林業(yè)企業(yè)管理、會(huì)計(jì)審計(jì)學(xué)方面研究。