姜永常，滿小莉，王紅露

（1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)商業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院，哈爾濱 150028；2. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)商務(wù)學(xué)院，哈爾濱 150028；3. 黑龍江大學(xué)圖書(shū)館，哈爾濱 150080）

1 引 言

自從1994 年Schilit 等[1]提出情境感知概念之后，情境感知系統(tǒng)（context-aware system，CAS） 便因其在智能決策中的卓越性能而受到許多專(zhuān)家學(xué)者的廣泛研究，但至今還未有一個(gè)明確的定義。經(jīng)過(guò)對(duì)情境系統(tǒng)特征與感知特性的深入理解，并結(jié)合系統(tǒng)生態(tài)學(xué)原理，本文在充分吸收Pradeep 等[2]與van Engelenburg 等[3]研究成果的基礎(chǔ)上，認(rèn)為CAS 的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)就是通過(guò)對(duì)情境進(jìn)行集成獲取、通用建模、進(jìn)化推理和適配應(yīng)用的生命周期管理，建立起一個(gè)以用戶(hù)為中心、以情境感知中間件（context-aware middleware）為集成節(jié)點(diǎn)、以用戶(hù)適應(yīng)環(huán)境解決問(wèn)題為目標(biāo)的情境感知生態(tài)系統(tǒng)。

在各領(lǐng)域異構(gòu)資源（或現(xiàn)有的各領(lǐng)域本體）與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息分布式組成的開(kāi)放語(yǔ)義環(huán)境中，本體作為知識(shí)共享概念模型之明確的形式化規(guī)范說(shuō)明[4]，可以憑借其語(yǔ)義表達(dá)性和互操作性，使任何領(lǐng)域中任何復(fù)雜的情境信息得到靈活地、可擴(kuò)展地表示，成為情境獲得生命周期完整建模的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]。因此，一個(gè)適應(yīng)環(huán)境變化的CAS 就需要為系統(tǒng)這兩類(lèi)情境資源的集成利用，建立一種通用的情境本體（context ontology，COnt）協(xié)同構(gòu)建規(guī)則與方式，以便為用戶(hù)決策制定提供一種符合日常思維習(xí)慣的“六何”（who, why, when, where, what,how，5Ws1H）情境感知元本體（context awareness meta ontology，CAMOnt），使用戶(hù)能夠在各領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 的協(xié)同進(jìn)化中進(jìn)行個(gè)性化、主動(dòng)與被動(dòng)的多層次情境感知交互，從容地進(jìn)行決策制定，解決現(xiàn)實(shí)中遇到的復(fù)雜問(wèn)題。

從上述概念界定中不難看出，一個(gè)有效的CAS建立，關(guān)鍵在于為系統(tǒng)這兩類(lèi)情境資源的生命周期管理和內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共生提出一種通用的COnt 協(xié)同構(gòu)建原則與方法，為各領(lǐng)域COnt“六何”關(guān)聯(lián)復(fù)雜環(huán)境情境并向通用CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化設(shè)計(jì)一個(gè)高度結(jié)構(gòu)化的情境感知中間件。

2 研究背景、方法、思路與意義

2.1 研究背景

之所以基于概念格（concept lattice）集成可以實(shí)現(xiàn)COnt 的協(xié)同構(gòu)建，是因?yàn)閮烧咴谡軐W(xué)上具有相似的內(nèi)涵，在功能上有著互補(bǔ)融合的特性[6]。

2.1.1 相似內(nèi)涵為基于概念格協(xié)同構(gòu)建COnt 奠定科學(xué)基礎(chǔ)

從哲學(xué)視角來(lái)看，概念格與COnt 都根源于對(duì)組成知識(shí)概念的基本形式認(rèn)知及其模型化表示，在數(shù)學(xué)表達(dá)形式上都致力于知識(shí)概念層次模型的格結(jié)構(gòu)打造[7]。只不過(guò)前者是以形式概念分析作為理論基礎(chǔ)，以形式概念作為知識(shí)表示的基本認(rèn)知單元、以數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)挖掘?yàn)檠芯糠椒?、以概念哲學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)形式作為形式背景的格結(jié)構(gòu)，來(lái)對(duì)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行概念化處理、本體化表示的一種理論技術(shù)方法[6,8]；后者是以某些領(lǐng)域不依賴(lài)于任何特定語(yǔ)言作為客觀世界的特定分類(lèi)系統(tǒng)來(lái)對(duì)知識(shí)概念模型進(jìn)行層次解釋?zhuān)赃@個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)客觀存在的現(xiàn)實(shí)本質(zhì)作為知識(shí)概念模型原型來(lái)對(duì)本體的建模結(jié)構(gòu)進(jìn)行層次抽象，以知識(shí)活動(dòng)開(kāi)展所依賴(lài)的限定條件（包括背景、環(huán)境、人員、設(shè)備等各類(lèi)實(shí)體）作為情境建模維度的一種領(lǐng)域本體建模方式[9]。由此可見(jiàn)，兩者在領(lǐng)域本體的知識(shí)概念層次模型建構(gòu)上有著相似的哲學(xué)內(nèi)涵，既為基于概念格的COnt 協(xié)同構(gòu)建奠定了共同的科學(xué)基礎(chǔ)，也使這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。

2.1.2 互補(bǔ)融合功能為基于概念格協(xié)同構(gòu)建COnt提供現(xiàn)實(shí)保障

從現(xiàn)有領(lǐng)域本體結(jié)構(gòu)重構(gòu)和功能重用上來(lái)看，COnt 能夠在各領(lǐng)域知識(shí)概念層次模型的形式化抽象、規(guī)范化說(shuō)明、顯示化表示、共享化應(yīng)用中，從知識(shí)工程上為各領(lǐng)域系統(tǒng)概念建模及其本體共享重用提供豐富的語(yǔ)義，從知識(shí)表示上為現(xiàn)有領(lǐng)域本體對(duì)事物自身替代及對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息智能推理、融合轉(zhuǎn)化和情景化利用提供人機(jī)交互的中介，從知識(shí)內(nèi)容上為現(xiàn)有領(lǐng)域本體與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息感知關(guān)聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)化呈現(xiàn)提供交互聯(lián)結(jié)的約束，從知識(shí)應(yīng)用上為現(xiàn)有領(lǐng)域本體被用戶(hù)情景化利用環(huán)境動(dòng)態(tài)信息及解決具體問(wèn)題提供個(gè)性化感知的多源知識(shí)融合框架[9]。概念格憑借其在知識(shí)發(fā)現(xiàn)、Web 語(yǔ)義檢索、軟件工程等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，既能以形式概念作為知識(shí)表示的基本認(rèn)知單元，以概念對(duì)象與屬性之間偏序關(guān)系作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為各領(lǐng)域異構(gòu)資源的形式背景集成、統(tǒng)一概念格合并提供有效的知識(shí)信息融合策略，為各領(lǐng)域COnt 的自動(dòng)構(gòu)建和得到隱含概念關(guān)聯(lián)提供規(guī)則與公理[6]，又能在軟件應(yīng)用中通過(guò)集成高度結(jié)構(gòu)化組件，構(gòu)建一個(gè)可對(duì)用戶(hù)感知活動(dòng)進(jìn)行人機(jī)交互認(rèn)知和關(guān)聯(lián)識(shí)別的情境感知中間件，以形式概念來(lái)識(shí)別現(xiàn)實(shí)世界中的具體實(shí)體和感知虛擬世界中的抽象對(duì)象?，F(xiàn)有領(lǐng)域本體可在自身網(wǎng)絡(luò)約束下與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行“六何”感知關(guān)聯(lián)而得到結(jié)構(gòu)化重構(gòu)和情境化利用，并提供一個(gè)可擴(kuò)展的集成框架，使自身變成一個(gè)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的領(lǐng)域COnt，從而協(xié)同進(jìn)化為一個(gè)可應(yīng)對(duì)問(wèn)題解決的通用CAMOnt[2,6]。由此可見(jiàn)，COnt 和概念格在現(xiàn)有領(lǐng)域本體結(jié)構(gòu)化重構(gòu)和環(huán)境動(dòng)態(tài)信息情景化利用上有著互補(bǔ)融合的功能，能使基于概念格集成的COnt 協(xié)同構(gòu)建及向通用CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化變成現(xiàn)實(shí)，符合本體建模的生命周期。

2.2 研究方法

CAS 要想對(duì)各領(lǐng)域異構(gòu)資源與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息這兩類(lèi)情境資源加以集成的COnt 協(xié)同構(gòu)建，首先需要基于概念格對(duì)前者進(jìn)行各領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一的協(xié)同構(gòu)建，以便后者以此作為用戶(hù)感知重用的基礎(chǔ)，并基于情境感知中間件得到情景化的CAMOnt 構(gòu)建與進(jìn)化。

2.2.1 CAS中各領(lǐng)域COnt統(tǒng)一協(xié)同構(gòu)建方法

為了實(shí)現(xiàn)CAS 對(duì)各領(lǐng)域COnt 進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)同構(gòu)建，姜永常等[10]根據(jù)國(guó)內(nèi)基于概念格集成異構(gòu)資源自動(dòng)構(gòu)建領(lǐng)域本體的研究成果[6]，借鑒國(guó)外基于概念格屬性約簡(jiǎn)去除高組合性異構(gòu)資源冗余信息高效構(gòu)建本體的簡(jiǎn)明模式[11]，提出了基于概念格整合異構(gòu)資源的COnt 構(gòu)建方法，即通過(guò)對(duì)具有相同對(duì)象域或?qū)傩杂虻漠悩?gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)處理、形式背景合并與冗余信息剔除的屬性約簡(jiǎn)、協(xié)調(diào)集判斷及其概念格構(gòu)造，繼而使異構(gòu)資源概念格在概念間類(lèi)屬關(guān)系中自動(dòng)轉(zhuǎn)化成可用網(wǎng)絡(luò)約束表示的領(lǐng)域COnt。這種各領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一的協(xié)同構(gòu)建方法可以克服國(guó)內(nèi)大規(guī)模COnt 難以自動(dòng)構(gòu)建、自行進(jìn)化的缺陷，具有對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息可約束推理的重用性、集成性。

2.2.2 CAS 中領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化方法

在各領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一協(xié)同構(gòu)建基礎(chǔ)上，本文根據(jù)國(guó)外概念格在軟件工程、知識(shí)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域給予的啟示——可綜合集成高度結(jié)構(gòu)化組件來(lái)構(gòu)建人機(jī)交互認(rèn)知的情境感知中間件——對(duì)用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)加以識(shí)別，以支持領(lǐng)域COnt 約束集成環(huán)境動(dòng)態(tài)信息向通用CAMOnt 的協(xié)同進(jìn)化。這樣，便可基于概念格構(gòu)建本體符合情境建模的生命周期理論，分別從CAS 各領(lǐng)域異構(gòu)資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)信息這兩類(lèi)情境資源及兩者得以集成的情境感知中間件視角，富有創(chuàng)建性地提出基于概念格分布集成實(shí)現(xiàn)COnt 協(xié)同構(gòu)建的方法論，以保障CAS 通過(guò)各領(lǐng)域COnt 協(xié)同構(gòu)建及其適應(yīng)環(huán)境地向通用CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化得到有效建立，每個(gè)用戶(hù)都能面向問(wèn)題解決做出準(zhǔn)確決策。

2.3 研究思路

本文擬在系統(tǒng)地闡明CAS 對(duì)COnt 協(xié)同構(gòu)建需求及其研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，基于概念格集成探索COnt 協(xié)同構(gòu)建的必要性、獨(dú)特性和可行性。根據(jù)人工智能時(shí)代情報(bào)學(xué)已悄然走向本體論、感知論、方法論、服務(wù)論相融合的發(fā)展方向，應(yīng)注重人在這一過(guò)程中跨越領(lǐng)域本體與現(xiàn)實(shí)環(huán)境來(lái)應(yīng)對(duì)問(wèn)題解決的發(fā)展趨勢(shì)[12]；各領(lǐng)域異構(gòu)資源所包含的綜合情境是由人們知識(shí)離散分布生產(chǎn)所創(chuàng)造的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景而生成的，環(huán)境動(dòng)態(tài)信息也是用戶(hù)實(shí)際應(yīng)用情景所感知關(guān)聯(lián)應(yīng)用的機(jī)理，針對(duì)兩類(lèi)情境資源可借由理論面向與實(shí)踐面向的二分法，將基于概念格集成進(jìn)行COnt協(xié)同構(gòu)建的論題加以合理分解，具體闡述如下。

2.3.1 對(duì)各領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一協(xié)同構(gòu)建原則的理論解說(shuō)

在理論上，面向情境生命周期從獲取建模而產(chǎn)生到推理適配而應(yīng)用的兩個(gè)階段，以及情境生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外的兩種形式（圖1），提出領(lǐng)域COnt 可基于異構(gòu)資源概念格整合立足于其知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景立體化抽象的領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一協(xié)同構(gòu)建原則，以及通用CAMOnt 可基于領(lǐng)域COnt 概念格解構(gòu)與重構(gòu)立足于用戶(hù)應(yīng)用實(shí)際情景形象化塑造的協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化原則。

2.3.2 對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域COnt 向通用CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的實(shí)踐驗(yàn)證

在實(shí)踐上，以現(xiàn)有火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 可向進(jìn)行火災(zāi)救援的通用CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化為實(shí)例進(jìn)行分析驗(yàn)證，以凸顯本論題對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域本體可再行應(yīng)用進(jìn)行情境感知決策的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，基于概念格集成協(xié)同構(gòu)建的COnt 可有效建立一個(gè)CAS，為用戶(hù)解決復(fù)雜問(wèn)題和突發(fā)事件感知決策提供準(zhǔn)確服務(wù)。這種COnt 協(xié)同構(gòu)建方法，既能克服國(guó)內(nèi)COnt 難以自動(dòng)構(gòu)建、自行進(jìn)化的缺陷，又能對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域本體進(jìn)行結(jié)構(gòu)化重構(gòu)，還有可依賴(lài)情境感知中間件對(duì)環(huán)境資源情景化利用的優(yōu)勢(shì)。

2.4 研究意義

本文所提出的基于概念格集成實(shí)現(xiàn)COnt 協(xié)同構(gòu)建論題，與國(guó)內(nèi)提出的大規(guī)?；蚧谌后w本體協(xié)同構(gòu)建相比，具有可自行實(shí)現(xiàn)的必要性、獨(dú)特性、可行性，以及原則與方法，可使CAS 得到生態(tài)系統(tǒng)打造，在理論上能為現(xiàn)有各種本體沖破環(huán)境信息重重迷霧得到結(jié)構(gòu)化重構(gòu)與情景化重用提供指導(dǎo)，在實(shí)踐上由此構(gòu)造出來(lái)的CAS 生態(tài)系統(tǒng)也能為用戶(hù)適應(yīng)環(huán)境變化解決復(fù)雜問(wèn)題、進(jìn)行情境感知決策提供切實(shí)可行的解決方案。

3 情境感知系統(tǒng)對(duì)情境本體的協(xié)同構(gòu)建需求及其研究現(xiàn)狀評(píng)析

情境是人們開(kāi)展各項(xiàng)知識(shí)活動(dòng)所必須依賴(lài)的背景、環(huán)境和限定條件，可廣泛地描述為系統(tǒng)中眾多利益相關(guān)者（包括物理實(shí)體、虛擬實(shí)體和概念實(shí)體）相互作用的各種關(guān)系信息，不僅具有與知識(shí)一樣的生命周期、內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也具有復(fù)雜的系統(tǒng)特征和感知特性[2]。這就造成COnt 建模與感知應(yīng)用的復(fù)雜性，使CAS 對(duì)COnt 提出了面向生命周期的協(xié)同構(gòu)建需求。

3.1 CAS對(duì)情境本體的協(xié)同構(gòu)建需求

現(xiàn)在，雖然隨著傳感器和智能設(shè)備的普及、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)以及大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，情境可以通過(guò)智能添加使信息變得更加有意義，情境感知也可以在普適計(jì)算和泛在計(jì)算中豐富智能設(shè)備與智能應(yīng)用的相輔相成能力[1]；但是倘若沒(méi)有一種可將這兩類(lèi)情境資源協(xié)同構(gòu)建成通用COnt 的適用技術(shù)，那么CAS是難以得到有效建立的。

基于概念格的領(lǐng)域本體構(gòu)建符合本體建模的生命周期，而概念格與領(lǐng)域COnt 的互補(bǔ)融合又能使真正意義上的COnt 協(xié)同構(gòu)建成為可能。在分布式的情境感知計(jì)算環(huán)境中，概念格能以情境感知中間件為集成節(jié)點(diǎn)，對(duì)CAS 中各領(lǐng)域異構(gòu)資源與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行符合情境生命周期的COnt 建模，使各領(lǐng)域COnt 在環(huán)境動(dòng)態(tài)信息“六何”感知關(guān)聯(lián)中進(jìn)化為可直接用于決策制定的通用CAMOnt。

3.1.1 情境的系統(tǒng)特征與感知特性

情境因人而存在，因知識(shí)生產(chǎn)而生發(fā)，因感知關(guān)聯(lián)而應(yīng)用。由知識(shí)離散分布生產(chǎn)出來(lái)的各領(lǐng)域異構(gòu)資源情境信息具有依賴(lài)于各種傳感器、智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)、用戶(hù)群體、具體環(huán)境、時(shí)間地點(diǎn)、應(yīng)用服務(wù)等不同對(duì)象而識(shí)別獲取的傳感性、多源性、分布性、動(dòng)態(tài)性、不確定性和不完善性等系統(tǒng)特征[13]，這些特征必然造成情境只有在近似選擇與自動(dòng)重構(gòu)中才能得到本體建模、在相關(guān)新資源發(fā)現(xiàn)并加以進(jìn)化推理與適配應(yīng)用中才能產(chǎn)生情境信息指令進(jìn)而觸發(fā)系統(tǒng)操作的感知特性，可通過(guò)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息與領(lǐng)域COnt 的感知關(guān)聯(lián)推動(dòng)CAMOnt 的協(xié)同進(jìn)化[14]。

3.1.2 CAS對(duì)COnt的協(xié)同構(gòu)建需求

對(duì)于一個(gè)適應(yīng)環(huán)境變化的CAS 建立，既要根據(jù)情境近似選擇、自動(dòng)重配的系統(tǒng)特征對(duì)人們知識(shí)離散生產(chǎn)出來(lái)的各領(lǐng)域異構(gòu)資源進(jìn)行完整性、可互操作性、可重用性、一致性的領(lǐng)域COnt 建模，同時(shí)又要根據(jù)情境進(jìn)化推理、適配應(yīng)用的感知特性對(duì)用戶(hù)知識(shí)應(yīng)用時(shí)來(lái)自環(huán)境的多源動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行靈活性、可擴(kuò)展性、通用性的“六何”感知關(guān)聯(lián)建模，以便將系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 進(jìn)化改造成一個(gè)可用于情境感知應(yīng)用反射中間件的通用CAMOnt[15]，從而保障系統(tǒng)各領(lǐng)域異構(gòu)資源與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息這兩類(lèi)情境資源得到面向生命周期的COnt 協(xié)同構(gòu)建，為用戶(hù)感知應(yīng)用提供內(nèi)外俱全的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3.2 CAS中情境本體協(xié)同構(gòu)建的研究現(xiàn)狀評(píng)析

為了考察COnt 協(xié)同構(gòu)建在CAS 中得到研究的進(jìn)展情況，本文分別以“本體協(xié)同構(gòu)建”“本體協(xié)同進(jìn)化”及其對(duì)應(yīng)英文詞匯為主題詞，對(duì)中外典型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)雖有基于概念格集成異構(gòu)資源的COnt 構(gòu)建研究先例，但缺少本體間協(xié)同進(jìn)化的研究成果；而國(guó)外盡管有此類(lèi)相關(guān)成果，可又未曾從概念格集成視角來(lái)加以探討，更談不上面向CAS 的有效建立。

3.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀評(píng)析

在國(guó)內(nèi)，有關(guān)本體協(xié)同構(gòu)建或進(jìn)化的研究成果，大多數(shù)都是針對(duì)單一的大規(guī)模本體構(gòu)建[16]或利用協(xié)作Tags 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域本體的情境感知本體改進(jìn)[17]來(lái)進(jìn)行的，幾乎沒(méi)有關(guān)于CAS 中COnt 協(xié)同構(gòu)建的研究。有少數(shù)研究是從具體服務(wù)提供者、移動(dòng)設(shè)備等視角，人為地將情境生命周期劃分為獲取與建模、推理與應(yīng)用兩個(gè)階段，分別圍繞著情境的初始創(chuàng)造場(chǎng)景或再次應(yīng)用情景這兩種單一狀態(tài)，主要針對(duì)推薦服務(wù)系統(tǒng)的COnt 建模[18]、情景建模[19]、情景適配[20-21]來(lái)展開(kāi)相對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)。然而，這種基于單一視角、單一情境生態(tài)而構(gòu)建的COnt 模型，不但會(huì)與依賴(lài)于專(zhuān)家和用戶(hù)協(xié)作構(gòu)建的大規(guī)模分布式領(lǐng)域本體研究一樣存在著相似的弊端：往往需要工作流管理與并發(fā)控制[22]、沖突化解與一致性維護(hù)[23]、可信度評(píng)價(jià)[24]等復(fù)雜過(guò)程，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化構(gòu)建；而且即使經(jīng)過(guò)與用戶(hù)應(yīng)用情景相匹配，甚至群體協(xié)同再創(chuàng)造，給予用戶(hù)情境感知的個(gè)性化自適應(yīng)能力也很有限。這就從反面提出了COnt 必須面向情境生命周期管理、與用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)相適配的協(xié)同構(gòu)建需求。

關(guān)于CAS 中COnt 協(xié)同構(gòu)建，具有借鑒意義的當(dāng)屬畢強(qiáng)等[6,25-26]所提出的研究思路及獲得的研究成果。這些研究成果通過(guò)對(duì)國(guó)外概念格理論在本體構(gòu)建、軟件工程、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、Web 語(yǔ)義檢索方面的應(yīng)用分析[25]，在梳理結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化兩種資源領(lǐng)域本體構(gòu)建的研究路徑后，不僅提出了基于概念格集成異構(gòu)資源的領(lǐng)域本體構(gòu)建[6]、基于概念格跨越異質(zhì)本體映射的協(xié)同知識(shí)地圖構(gòu)建[26]之設(shè)想，而且為本文基于概念格集成高度結(jié)構(gòu)化組件構(gòu)建人機(jī)交互認(rèn)知的情境感知中間件，繼而以此為集成節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行CAMOnt 構(gòu)建給予了啟迪。

3.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀評(píng)析

與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外有關(guān)本體協(xié)同構(gòu)建或進(jìn)化的研究成果較多，但未曾發(fā)現(xiàn)基于概念格面向CAS 建立的研究。除了與我國(guó)有著相同或類(lèi)似的研究方式和方法之外，國(guó)外學(xué)者在理論上更加關(guān)注本體間協(xié)同構(gòu)建和進(jìn)化研究，在實(shí)踐上更加注重情境感知中間件在本體協(xié)同進(jìn)化中的有效運(yùn)用。

通過(guò)對(duì)Pradeep 等[2]、van Engelenburg 等[3]、Agui‐lar 等[5]、Krishnamoorthy[15]、Meditskos 等[27]、Safyan等[28]研究成果進(jìn)行綜合分析后發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)者認(rèn)為一個(gè)適應(yīng)環(huán)境的情境感知（生態(tài)）系統(tǒng)的建立，必須是在深入理解和分析組成系統(tǒng)的各領(lǐng)域異構(gòu)資源，尤其是來(lái)自環(huán)境動(dòng)態(tài)信息的高度復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，才能為這些初始相關(guān)信息得到有序語(yǔ)法排列、語(yǔ)義關(guān)系導(dǎo)入、編譯集成共享提供如下的協(xié)同組織機(jī)制。首先，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)各領(lǐng)域異構(gòu)資源進(jìn)行機(jī)器可理解性、可互操作性、可重用性、可進(jìn)化性、一致性的COnt 建模；其次，應(yīng)該綜合集成多模態(tài)的傳感器、分類(lèi)器、適配器等高度結(jié)構(gòu)化組件構(gòu)建一個(gè)可進(jìn)行人機(jī)交互認(rèn)知的情境感知中間件，以便環(huán)境動(dòng)態(tài)信息能夠以此為集成節(jié)點(diǎn)，在領(lǐng)域COnt 的網(wǎng)絡(luò)約束下得到與用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)相適應(yīng)的識(shí)別，在情景化應(yīng)用中可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為能夠適合用戶(hù)慣常思維方式的通用CAMOnt，可以作為用戶(hù)情境感知應(yīng)用的反射中間件，為其決策制定提供自適應(yīng)的情境感知服務(wù)?？墒牵珻AS 這種COnt 協(xié)同構(gòu)建組織機(jī)制，如果單獨(dú)依靠協(xié)作Tags 或語(yǔ)義Wiki 是難以對(duì)用戶(hù)個(gè)性化行為進(jìn)行有效識(shí)別的，創(chuàng)建出的情境感知本體也缺乏自適應(yīng)性。因此，迫切需要概念格來(lái)?yè)?dān)當(dāng)對(duì)情境進(jìn)行生命周期管理和感知建模的重任。

4 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的特性

基于概念格集成實(shí)現(xiàn)COnt 協(xié)同構(gòu)建的特性主要取決于形式背景和形式概念兩大支柱[6]。形式概念是知識(shí)表示的基本認(rèn)知單元，常被用來(lái)識(shí)別現(xiàn)實(shí)世界中的具體實(shí)體，感知世界中的抽象對(duì)象；能夠在屬性約簡(jiǎn)中明確概念應(yīng)有的內(nèi)涵，為以對(duì)象集G與屬性集A 之間偏序關(guān)系R?G×A 為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念格構(gòu)建提供有效的知識(shí)信息集成策略，同時(shí)也為以此為形式背景的COnt 構(gòu)建提供內(nèi)涵與外延完整的建模結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)約束表示方法[25,29]。在CAS 適應(yīng)環(huán)境、面向情境生命周期管理的COnt 協(xié)同構(gòu)建中，概念格表現(xiàn)出其他情境建模技術(shù)方法難以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的必要性、獨(dú)特性和可行性。

4.1 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的必要性

知識(shí)是分布儲(chǔ)存于各領(lǐng)域異構(gòu)資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)信息之中的客觀存在，此種存在的知識(shí)結(jié)構(gòu)理應(yīng)是一個(gè)立體化、多維度的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，具有豐富的語(yǔ)義信息[30]。

在CAS 的各領(lǐng)域COnt 統(tǒng)一協(xié)同構(gòu)建、協(xié)同進(jìn)化與網(wǎng)絡(luò)約束表示中，基于概念格的必要性主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。首先，概念格能夠在形式概念分析中通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)化資源和非結(jié)構(gòu)化資源之核心概念與隱含概念的統(tǒng)一描述、概念間類(lèi)屬關(guān)系的統(tǒng)一分析及其概念層次結(jié)構(gòu)的可視化建模，自動(dòng)地、不受人為因素影響地將異構(gòu)資源概念格進(jìn)行合并，并基于概念格完全對(duì)等映射規(guī)則和Hasse 圖，將合并成的概念格可視化地映射轉(zhuǎn)換成具有統(tǒng)一模型結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域COnt，進(jìn)而加以網(wǎng)絡(luò)約束表示，從而將原先依賴(lài)于專(zhuān)家指導(dǎo)的結(jié)構(gòu)化資源本體手工構(gòu)建方法、不需要指導(dǎo)的非結(jié)構(gòu)化資源本體半自動(dòng)化構(gòu)建方法加以集成[6]；其次，概念格能在軟件客觀化開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用、形式化重構(gòu)中憑借對(duì)各種傳感器、分類(lèi)器、適配器、情境感知App 等高度結(jié)構(gòu)化組件的代碼特征定位、類(lèi)層次再造、模塊結(jié)構(gòu)調(diào)整以及影響分析，將其集成為一個(gè)可進(jìn)行人機(jī)適應(yīng)性交互認(rèn)知的情境感知中間件[24,31]，為系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 基于網(wǎng)絡(luò)約束“六何”感知關(guān)聯(lián)來(lái)自環(huán)境的多源動(dòng)態(tài)信息并向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程中經(jīng)常遇到的異構(gòu)性、互操作性、可靠性、一致性、完整性等問(wèn)題提供一種適應(yīng)用戶(hù)環(huán)境需求的可重用解決方案[32]。

4.2 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的獨(dú)特性

這種獨(dú)特性主要表現(xiàn)在可使現(xiàn)有領(lǐng)域本體得到結(jié)構(gòu)化重構(gòu)和情景化利用，并演變成可用于用戶(hù)感知決策的通用CAMOnt。

無(wú)論由何種技術(shù)方法構(gòu)建出來(lái)的現(xiàn)有本體，概念格都能利用CAS 中兩類(lèi)情境資源概念屬性之間的自反性、反對(duì)稱(chēng)性和傳遞性[6]，依賴(lài)情境感知中間件對(duì)用戶(hù)所處的環(huán)境、時(shí)間、地點(diǎn)及解決問(wèn)題所涉及的所有對(duì)象、實(shí)體、設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互認(rèn)知與分類(lèi)識(shí)別[33]，使其在概念格解構(gòu)和與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息的“六何”感知的關(guān)聯(lián)重構(gòu)中協(xié)同演變?yōu)橐粋€(gè)通用CAMOnt，并能夠在新屬性增加、新關(guān)系再造的實(shí)例化模型重構(gòu)中，符合人類(lèi)思維習(xí)慣地支持用戶(hù)做出準(zhǔn)確的情境感知決策[34]。與此同時(shí)，環(huán)境動(dòng)態(tài)信息會(huì)在與現(xiàn)有各領(lǐng)域本體的融合重構(gòu)中演變?yōu)榍榫盎h(huán)境資源，現(xiàn)有每個(gè)領(lǐng)域本體也能變成一個(gè)具有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域COnt，整個(gè)知識(shí)資源亦能在各領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 的協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化中演變?yōu)榍榫郴闹R(shí)網(wǎng)絡(luò)，為CAS 適應(yīng)用戶(hù)環(huán)境需求的有效建立和運(yùn)行提供必要解決之策。

4.3 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的可行性

知識(shí)，尤其高科技知識(shí)，是由眾人思想交流、多向思維、幾度再創(chuàng)才形成的；而其情境時(shí)刻都處于動(dòng)態(tài)變化之中，這就會(huì)使CAS 中兩類(lèi)情境資源具有高組合性，難以用統(tǒng)一的模型加以表示，導(dǎo)致現(xiàn)有COnt 建模存在著多種形式的技術(shù)方法，如使用XML/CC/PP/JSON 的markup scheme、采用UML/CML的Graphical、應(yīng)用OWL/RDF 的ontology-based，以及key-value、logic-based、object-based 等。這些技術(shù)方法各有優(yōu)勢(shì)與不足。不足之處主要表現(xiàn)為難以支持信息檢索，以及對(duì)大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展處理、對(duì)不確定情境捕捉與關(guān)系建模、對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息情境推理建模、對(duì)情境層次結(jié)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及感知的能力不夠，很難滿足CAS 對(duì)這兩種高組合性情境資源集成協(xié)同構(gòu)建COnt 的需求[2]。

在集成異構(gòu)資源的領(lǐng)域COnt 協(xié)同構(gòu)建中，廣泛應(yīng)用于軟件工程等領(lǐng)域的概念格，能夠通過(guò)上述現(xiàn)有情境建模技術(shù)方法進(jìn)行綜合集成應(yīng)用[25]；對(duì)于以情境感知中間件作為集成的節(jié)點(diǎn)，只要這兩種高組合性情境資源具有相同對(duì)象域或相同屬性域，便可對(duì)其進(jìn)行概念對(duì)象與屬性關(guān)聯(lián)的情境認(rèn)知，使其得到可比較的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合并、一致性的類(lèi)屬關(guān)聯(lián)組織，以及得到進(jìn)化性、可擴(kuò)展性、互操作性、靈活性、通用性的機(jī)器可解釋表示，使其形式背景得到冗余信息剔除的并疊置運(yùn)算，使其概念格得到屬性約簡(jiǎn)、屬性集協(xié)調(diào)的構(gòu)造，將其高效集成并轉(zhuǎn)換為用戶(hù)可感知應(yīng)用的適用性COnt[35-36]。

這種高效的COnt 協(xié)同構(gòu)建方法可依次綜合運(yùn)用下面的各種工具來(lái)實(shí)現(xiàn)[6,10]。第一，概念格可綜合運(yùn)用ANSJ、ICTCAS 等分詞工具來(lái)對(duì)異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)處理、各自形式背景的構(gòu)建，并對(duì)其統(tǒng)一形式背景加以并疊置運(yùn)算、屬性約簡(jiǎn)和協(xié)調(diào)集判斷；第二，整合應(yīng)用ConExpt、Lattice Miner等概念格建格工具對(duì)其形式背景進(jìn)行統(tǒng)一的概念格構(gòu)造和情境綜合集成；第三，集成使用Protégé、KAON 等本體建模工具對(duì)其概念格加以冗余信息的剔除；第四，整合利用CML、UML、ORM 等情境建模語(yǔ)言對(duì)其概念類(lèi)屬層次結(jié)構(gòu)給予系統(tǒng)情境建模；第五，綜合應(yīng)用OWL、RDF 等本體描述語(yǔ)言對(duì)編輯好的情境模型給予體系結(jié)構(gòu)描述；最后，可以綜合應(yīng)用Graphical、Hasse 圖本體可視化工具使其得到可用網(wǎng)絡(luò)約束表示的高效COnt 協(xié)同構(gòu)建。這樣，既能克服國(guó)內(nèi)大規(guī)模COnt 難以自動(dòng)構(gòu)建、自行進(jìn)化之缺陷，又能吸取如CONON、ontologybased 等方法之優(yōu)勢(shì)，使協(xié)同構(gòu)建出的COnt 具有強(qiáng)大的情境感知能力，可更好地支持用戶(hù)智能決策的制定[23]。

5 情境感知系統(tǒng)中基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的原則

在生命周期中，每個(gè)情境都因用戶(hù)利用各種實(shí)體進(jìn)行知識(shí)生產(chǎn)活動(dòng)形成的知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景而生發(fā)，并分布存儲(chǔ)于人們離散生成的各領(lǐng)域異構(gòu)資源之中，其中的綜合情境需要通過(guò)知識(shí)創(chuàng)造的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景立體化抽象才能得以呈現(xiàn)；每個(gè)情境都因用戶(hù)解決問(wèn)題實(shí)際情景而得到感知應(yīng)用，分散于環(huán)境之中的動(dòng)態(tài)情境信息也需要通過(guò)用戶(hù)應(yīng)用的實(shí)際情景形象化塑造才能得以顯現(xiàn)[37-38]，并往往需要依賴(lài)情境感知中間件才能得到感知關(guān)聯(lián)，從而促使環(huán)境動(dòng)態(tài)信息在各領(lǐng)域COnt 的網(wǎng)絡(luò)約束下進(jìn)化為CAMOnt。

圖1 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)COnt協(xié)同構(gòu)建原則

如圖1 所示，在面向生命周期的COnt 協(xié)同構(gòu)建中，概念格可根據(jù)情境感知計(jì)算環(huán)境的分布性，將COnt 建模的生命周期科學(xué)地劃分為情境產(chǎn)生（情境獲取與建模）和應(yīng)用（情境推理與配置）兩個(gè)連續(xù)階段。對(duì)于知識(shí)生產(chǎn)中產(chǎn)生的情境來(lái)說(shuō)，各領(lǐng)域COnt 可基于各領(lǐng)域基礎(chǔ)性異構(gòu)資源的概念格層次結(jié)構(gòu)建造，立足于對(duì)其知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的立體化抽象而得到協(xié)同建模；對(duì)于來(lái)自環(huán)境動(dòng)態(tài)信息的情境應(yīng)用來(lái)說(shuō)，CAMOnt 可基于領(lǐng)域COnt 概念格解構(gòu)與重構(gòu)，立足于用戶(hù)對(duì)環(huán)境中多源性動(dòng)態(tài)信息應(yīng)用實(shí)際情景的形象化塑造而得到協(xié)同建模，進(jìn)而保障情境完整經(jīng)歷從知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景到用戶(hù)應(yīng)用實(shí)際情景的生命周期演變，情境生態(tài)系統(tǒng)也能得到從內(nèi)在結(jié)構(gòu)到外在結(jié)構(gòu)的完整生成。

5.1 基于異構(gòu)資源概念格整合實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域COnt 協(xié)同構(gòu)建的原則

在情境產(chǎn)生階段，人們先前知識(shí)生產(chǎn)生成的各領(lǐng)域異構(gòu)資源已成為系統(tǒng)感知應(yīng)用的基礎(chǔ)性資源。每個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性異構(gòu)資源主要包括結(jié)構(gòu)化資源和非結(jié)構(gòu)化資源兩大組成部分，前者往往蘊(yùn)含著描述事物持久屬性或可完成通用任務(wù)的抽象情境，而后者往往蘊(yùn)含著描述事物即時(shí)狀態(tài)特征或可解決具體問(wèn)題的操作情境，兩者在性能上具有互補(bǔ)的感知應(yīng)用性[38]。

在萬(wàn)物互聯(lián)的新場(chǎng)景時(shí)代，系統(tǒng)這兩大基礎(chǔ)性異構(gòu)資源只有通過(guò)概念格層次結(jié)構(gòu)整合才能對(duì)其知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景加以立體化抽象，所構(gòu)建出的領(lǐng)域COnt 模型也才能將其所包含的綜合情境加以協(xié)同集成，確保情境內(nèi)在生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整生成。而且，如此協(xié)同構(gòu)建出來(lái)的領(lǐng)域COnt，既能基于其概念格中概念間類(lèi)屬關(guān)系得到關(guān)聯(lián)共享的重用，又能通過(guò)概念間屬性新關(guān)系的推理重配而得到再生，為后繼來(lái)自環(huán)境的多源性動(dòng)態(tài)信息得到“六何”感知關(guān)聯(lián)的情境化及向CAMOnt 進(jìn)化提供適配性場(chǎng)景[8,39]。

5.2 基于領(lǐng)域COnt 概念格解構(gòu)與重構(gòu)實(shí)現(xiàn)CAMOnt協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化的原則

在情境應(yīng)用階段，由用戶(hù)解決問(wèn)題實(shí)踐產(chǎn)生的多源動(dòng)態(tài)信息主要來(lái)自系統(tǒng)各個(gè)物理實(shí)體（如用戶(hù)、服務(wù)提供者、計(jì)算機(jī)、傳感器、資源、對(duì)象等）、虛擬實(shí)體（如人機(jī)交互服務(wù)、信息交流等）、概念實(shí)體（如時(shí)間、地點(diǎn)、事件、目的、方式等），比組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)性異構(gòu)資源具有更加不確定、不完善的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。

本體進(jìn)化的適應(yīng)性原理表明，雖然COnt 具有較好的推理能力和擴(kuò)展性，但卻缺少自適應(yīng)的進(jìn)化性，COnt 自進(jìn)化能力取決于對(duì)用戶(hù)情境感知活動(dòng)中最基本元素的通用性識(shí)別和集成性重構(gòu)[28]。所以，要想使CAS 中這些環(huán)境動(dòng)態(tài)信息基于領(lǐng)域COnt 得到5Ws1H 要素關(guān)聯(lián)的情境感知建模，只能依賴(lài)于情境感知中間件對(duì)用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)的通用性識(shí)別，立足于用戶(hù)應(yīng)用實(shí)際情景的形象化塑造，這樣才能使之在領(lǐng)域COnt 的概念格層次結(jié)構(gòu)解構(gòu)和與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息的“六何”感知關(guān)聯(lián)重構(gòu)中，對(duì)環(huán)境情境信息的動(dòng)態(tài)變化加以全面捕獲、關(guān)聯(lián)表示、語(yǔ)義集成和增值確認(rèn)[28,40]，從而進(jìn)化成一個(gè)可將一般概念捕獲到更高層次、適應(yīng)于任何領(lǐng)域的CAMOnt；也才能使如此協(xié)同構(gòu)建出來(lái)的CAMOnt，可以在領(lǐng)域COnt 的抽象情境與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息的操作情境融合中得到適應(yīng)問(wèn)題環(huán)境需要的及時(shí)性、可驗(yàn)證性、可跟蹤性、可信任性的靈活再生[1,25,41]，擁有與內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遙相呼應(yīng)的外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以作為一個(gè)情境感知應(yīng)用的反射中間件，為用戶(hù)復(fù)雜問(wèn)題解決提供一個(gè)通用的、高效關(guān)聯(lián)的思維框架，使用戶(hù)能夠在具體應(yīng)用環(huán)境中依據(jù)所要達(dá)到的目的做出所需要的情境感知決策。

6 情境感知系統(tǒng)中基于概念格集成實(shí)現(xiàn)情境本體協(xié)同構(gòu)建的方法

概念格與本體的互補(bǔ)融合使真正意義上的集成情境知識(shí)協(xié)同構(gòu)建成為可能[6]。無(wú)論蘊(yùn)含于各領(lǐng)域異構(gòu)資源中的綜合情境，還是蘊(yùn)藏于用戶(hù)行為、產(chǎn)生于環(huán)境個(gè)體中的動(dòng)態(tài)情境，都可以在概念格與本體的互補(bǔ)融合中依次轉(zhuǎn)化為CAS 中的領(lǐng)域COnt、通用CAMOnt，并為這兩種COnt 協(xié)同構(gòu)建搭建一個(gè)如圖2 所示的集成平臺(tái)。

6.1 基于異構(gòu)資源概念格整合實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域COnt協(xié)同構(gòu)建的方法及其功能表示

為了使各領(lǐng)域的COnt 都能在與概念格互補(bǔ)融合中一體化關(guān)聯(lián)到CAMOnt 中，系統(tǒng)每個(gè)領(lǐng)域COnt都應(yīng)該對(duì)所屬領(lǐng)域異構(gòu)資源概念格進(jìn)行形式統(tǒng)一的整合。姜永常等[10]已對(duì)基于異構(gòu)資源概念格整合的領(lǐng)域COnt 構(gòu)建方法給予了較為詳盡的研究，故本節(jié)重點(diǎn)闡述基于概念格集成實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域COnt 協(xié)同構(gòu)建的原則、要點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)約束表示及集約功能，以示其在CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化中的可感知應(yīng)用性和可適配再生性。

6.1.1 基于異構(gòu)資源概念格整合實(shí)現(xiàn)各領(lǐng)域COnt協(xié)同構(gòu)建的方法

如圖2a 所示，系統(tǒng)在對(duì)各領(lǐng)域異構(gòu)資源進(jìn)行統(tǒng)一的COnt 協(xié)同構(gòu)建中，概念格可以充分利用對(duì)知識(shí)概念化處理與描述上的優(yōu)勢(shì)，憑借對(duì)每個(gè)領(lǐng)域中基礎(chǔ)性異構(gòu)資源的潛在對(duì)象和屬性的探尋，在毫無(wú)信息損失的前提下發(fā)現(xiàn)概念間的多重繼承關(guān)系、關(guān)聯(lián)規(guī)則、層級(jí)結(jié)構(gòu)并加以可視化呈現(xiàn)，從而使具有相同對(duì)象域G 或?qū)傩杂駻 的結(jié)構(gòu)化資源形式背景(G1,A1, R1)和非結(jié)構(gòu)化資源形式背景(G2,A2, R2)，以及基于對(duì)象集G 與屬性集A 之間偏序關(guān)系R?G×A 得到概念內(nèi)涵與外延統(tǒng)一關(guān)聯(lián)的并疊置運(yùn)算。合并成的異構(gòu)資源形式背景K=(G, A, R)，其中G=G1∪G2，A=A1∪A2，R=R1∪R2，能 在冗 余信 息剔 除 的屬 性約簡(jiǎn)、協(xié)調(diào)集判斷中得到情境集成的概念格L(K)=L(G, A, R)構(gòu)造，遵循完全對(duì)等的映射規(guī)則將異構(gòu)資源概念格L(K)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為具有統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)約束表示的領(lǐng)域COnt，并存儲(chǔ)于CAS 的領(lǐng)域COnt 知識(shí)庫(kù)中供用戶(hù)感知應(yīng)用[10]。

6.1.2 領(lǐng)域COnt 網(wǎng)絡(luò)約束表示及其對(duì)環(huán)境資源情景化集約利用

圖2 基于概念格集成實(shí)現(xiàn)COnt協(xié)同構(gòu)建的流程

由異構(gòu)資源概念格L(K)完全對(duì)等映射轉(zhuǎn)化而來(lái)的各領(lǐng)域COnt，可在原綜合形式背景K=(G,A, R)的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)象G 所屬的類(lèi)別C、類(lèi)別C 所具有的屬性A、屬性A 可歸并到的所在領(lǐng)域D，以及類(lèi)別C、屬性A、領(lǐng)域D 之間的關(guān)系R，用面向?qū)ο驡的約束網(wǎng)絡(luò)形式表示成COnt=(C,A, D, R)[42]。其中，R 為類(lèi)別C、屬性A、領(lǐng)域D 之間得以網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的6種約束類(lèi)型，可為領(lǐng)域COnt 對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)信息情景化集約利用和目標(biāo)CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建提供6 種相應(yīng)約束，具體闡述如下[42]。

R1={r1}，r1=(c, a)，c∈C，a∈A——指定屬性a 受到所屬類(lèi)別c 的具體約束，可將環(huán)境中與領(lǐng)域COnt具有相同或類(lèi)似屬性的情境信息整體劃歸到其相應(yīng)類(lèi)別之下。

R2={r2}，r2=(c, a, d)，c∈C，a∈A，d∈D——指明屬性a 在領(lǐng)域d 范圍內(nèi)所受到的特定約束，可將環(huán)境中歸劃到領(lǐng)域COnt 某一類(lèi)別下的情境信息再具體細(xì)分到其特定領(lǐng)域之中。

R3={r3}，r3=({c},True∨False)，|{c}|≥2，c∈C——指明類(lèi)別c 間的兼容性約束，可將環(huán)境中與領(lǐng)域COnt 具有相同兼容性的情境類(lèi)別對(duì)應(yīng)地兼容起來(lái)。

R4={r4}，r4=＜c＇,c″,type＞，c＇∈C，c″∈C，c＇≠c″——指明同類(lèi)c＇、c″間的層次關(guān)系，其中“is a”（type=0）定義了該類(lèi)的層級(jí)，“has part”/“part of”（type=1）定義了該類(lèi)的層次；可將環(huán)境中已劃歸到領(lǐng)域COnt 同一類(lèi)別當(dāng)中的情境再根據(jù)屬性加以層次R41和層級(jí)R42確定，進(jìn)而依據(jù)這個(gè)確定屬性可被目標(biāo)本體接受、應(yīng)用的適應(yīng)性進(jìn)一步指定其變成目標(biāo)本體感知元素的可替代約束R43、可應(yīng)用約束R44。

R5={r5}，r5=({c})，|{c}|≥2，c∈C——指明類(lèi)別c間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；可將環(huán)境中已劃分到領(lǐng)域COnt 不同類(lèi)別當(dāng)中的異類(lèi)情境信息再加以橫向關(guān)聯(lián)。

R6={r6}，r6=f({c},{a})→True∨False，|{c}|≥0，|{a}|≥0，c∈C，a∈A——指明類(lèi)別c 與屬性a 間的功能約束；可將環(huán)境中已劃分到領(lǐng)域COnt 某類(lèi)情境的具體屬性作為其可應(yīng)用的功能約束R61，將領(lǐng)域COnt 對(duì)此屬性提出的相應(yīng)需求作為其可被CAMOnt接受的功能約束R62，以便形成一個(gè)領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 轉(zhuǎn)化的框架，并能夠在這個(gè)屬性可應(yīng)用與可接受的功能轉(zhuǎn)換約束R63 以及其意義達(dá)成相同時(shí)，可被情景化鏈接與轉(zhuǎn)化的功能表示約束R64中進(jìn)化成CAMOnt。

由此可見(jiàn)，得到統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)約束表示的領(lǐng)域COnt，已經(jīng)打破了傳統(tǒng)本體難以合并和與環(huán)境資源集成的束縛，既能使環(huán)境資源在R1~R6約束中得到從宏觀到微觀、從粗放到集約的情景化利用，又能為領(lǐng)域COnt 在功能約束R61~R64和具體屬性的層次約束R41、層級(jí)約束R42、可替代約束R43、可應(yīng)用約束R44 下向CAMOnt 自動(dòng)進(jìn)化提供可操作性的導(dǎo)向和轉(zhuǎn)化方式。

6.2 領(lǐng)域COnt 賴(lài)以向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的情境感知中間件的集成功能及構(gòu)建方法

情境感知中間件是介于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與應(yīng)用之間的軟件層，既是CAS 中各領(lǐng)域異構(gòu)資源與環(huán)境動(dòng)態(tài)信息得以集成情境協(xié)同知識(shí)構(gòu)建的集成節(jié)點(diǎn)，又是系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 賴(lài)以向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的人機(jī)交互認(rèn)知技術(shù)系統(tǒng)[43]。

6.2.1 領(lǐng)域COnt 賴(lài)以向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的情境感知中間件的集成功能

在系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 向通用CAMOnt 的協(xié)同進(jìn)化中，情境感知中間件不但能為系統(tǒng)訪問(wèn)相關(guān)情境、編譯情境、與其他應(yīng)用共享情境及提供相應(yīng)服務(wù)提供集成節(jié)點(diǎn)，而且能為其實(shí)際進(jìn)化中存在的多源異構(gòu)信息協(xié)調(diào)管理與分布整合、環(huán)境動(dòng)態(tài)資源及時(shí)發(fā)現(xiàn)與機(jī)動(dòng)關(guān)聯(lián)、復(fù)雜事件交互通信與自適應(yīng)配置、用戶(hù)-設(shè)備-應(yīng)用-服務(wù)-環(huán)境間分布式自治與擴(kuò)展式互操作等復(fù)雜問(wèn)題解決提供統(tǒng)一的抽象和可靠的服務(wù)[32,44]。

6.2.2 領(lǐng)域COnt 賴(lài)以向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的情境感知中間件的構(gòu)建方法

為了使系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 得到適應(yīng)用戶(hù)問(wèn)題解決需要的感知應(yīng)用[14]，保證來(lái)自傳感器、應(yīng)用、用戶(hù)及完成任務(wù)時(shí)可以利用的高組合性動(dòng)態(tài)情境信息在領(lǐng)域COnt 網(wǎng)絡(luò)約束下也得到“六何”感知關(guān)聯(lián)的通用CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建與進(jìn)化，情境感知中間件需要對(duì)各類(lèi)組件加以靈活性、透明性、可擴(kuò)展性的組織設(shè)計(jì)，以適應(yīng)對(duì)用戶(hù)感知活動(dòng)關(guān)聯(lián)識(shí)別的需求[45]。

在面向用戶(hù)感知活動(dòng)關(guān)聯(lián)識(shí)別的情境感知中間件構(gòu)建中，概念格不但可以在形式概念分析中，基于對(duì)人之常識(shí)、社會(huì)習(xí)俗、見(jiàn)解和目的了解及推理，靈活地支持人類(lèi)進(jìn)行思維、交流、爭(zhēng)論[45]，能夠通過(guò)對(duì)各種情境傳感器、分類(lèi)器、適配器、感知App 等高度結(jié)構(gòu)化組件的代碼特征定位、類(lèi)層次再造、模塊結(jié)構(gòu)調(diào)整以及影響分析，集成構(gòu)建一個(gè)可進(jìn)行人機(jī)適應(yīng)性交互認(rèn)知的情境感知中間件（如圖2b 與圖3a 所示），來(lái)分類(lèi)識(shí)別用戶(hù)情境感知活動(dòng)的5Ws1H 元素；而且可以在用戶(hù)需求的連續(xù)性分析中，基于對(duì)系統(tǒng)需求識(shí)別的計(jì)算單元特征定位，將用戶(hù)及其感知行為觸發(fā)的組件代碼特征映射集合加以重構(gòu)，以便情境感知中間件在給定組件特征集中識(shí)別出用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)的全局計(jì)算單元，并能得到適應(yīng)環(huán)境的需求矯正、故障跟蹤、動(dòng)態(tài)重用和功能完善，通過(guò)隱藏分布異構(gòu)情境感知應(yīng)用產(chǎn)生的復(fù)雜性來(lái)提供高層次抽象[25,46-47]。為系統(tǒng)各領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化提供一個(gè)既能適應(yīng)環(huán)境變化又能識(shí)別用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)的人機(jī)交互認(rèn)知技術(shù)系統(tǒng)。

6.3 領(lǐng)域COnt依賴(lài)情境感知中間件向CAMOnt協(xié)同進(jìn)化的機(jī)理流程及功能表示

對(duì)于用戶(hù)情境感知決策來(lái)說(shuō)，基于概念格整合異構(gòu)資源構(gòu)建的領(lǐng)域COnt 僅能為其應(yīng)用提供所需要的部分知識(shí)，以領(lǐng)域COnt 網(wǎng)絡(luò)約束再對(duì)環(huán)境資源加以“六何”感知關(guān)聯(lián)利用，才是獲得滿意結(jié)果的正途[38]。可是，領(lǐng)域COnt 的不能自進(jìn)性，導(dǎo)致其只能依賴(lài)情境感知中間件才能向通用的CAMOnt協(xié)同進(jìn)化。

6.3.1 領(lǐng)域COnt 依賴(lài)情境感知中間件向CAMOnt協(xié)同進(jìn)化的機(jī)理及流程

（1）協(xié)同進(jìn)化機(jī)理。系統(tǒng)獲取環(huán)境情境信息的路徑應(yīng)該代表用戶(hù)應(yīng)用它經(jīng)常選擇的“六何”感知維度。用戶(hù)應(yīng)用知識(shí)時(shí)，盡管來(lái)自環(huán)境的多源性動(dòng)態(tài)信息因受到諸多因素的影響，每個(gè)情境信息都可能是不正確的、不一致的、不完整的或冗余的；但是系統(tǒng)卻能在情境感知中間件的人機(jī)交互認(rèn)知和對(duì)用戶(hù)“六何”感知識(shí)別支持下，將其感知關(guān)聯(lián)成情境化的環(huán)境資源，進(jìn)而通過(guò)領(lǐng)域COnt 的概念格解構(gòu)、重構(gòu)及其對(duì)情景化環(huán)境資源中的適配感知元素進(jìn)行R1~R6（6R）類(lèi)約束的網(wǎng)絡(luò)一體化關(guān)聯(lián)，使之能協(xié)同進(jìn)化為一個(gè)適合用戶(hù)日常思維習(xí)慣的通用CAMOnt，如圖2c 所示。

（2）協(xié)同進(jìn)化流程。在情境感知中間件的人機(jī)交互認(rèn)知和對(duì)用戶(hù)“六何”感知識(shí)別中，存儲(chǔ)于知識(shí)庫(kù)中的每個(gè)領(lǐng)域COnt 都能以如圖3b 所示的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)約束表現(xiàn)形式，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)在情境（用于描述用戶(hù)個(gè)人信息、偏好和情感狀態(tài)）、外在情境（用于描述用戶(hù)所從事活動(dòng)的時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境狀況）、交互情境（用于描述用戶(hù)服務(wù)需求及相應(yīng)技術(shù)條件）的自主計(jì)算、監(jiān)測(cè)分析、行為規(guī)劃，啟發(fā)用戶(hù)在領(lǐng)域COnt 的6R 網(wǎng)絡(luò)約束框架下對(duì)這三類(lèi)情境信息進(jìn)行“六何”感知的關(guān)聯(lián)應(yīng)用，使之變成如圖3c 所示的情景化環(huán)境資源；并可以從情景化環(huán)境資源中明確地捕捉到可用于未來(lái)問(wèn)題解決的適配情境元素，使來(lái)自環(huán)境的多源性動(dòng)態(tài)信息得到面向問(wèn)題域的“六何”感知分類(lèi)聚合，網(wǎng)絡(luò)化地融合再生為一個(gè)如圖3d 所示的通用CAMOnt 構(gòu)建[34]。

6.3.2 領(lǐng)域COnt 依賴(lài)情境感知中間件協(xié)同進(jìn)化為CAMOnt的功能及表示

情境“六何”感知元素具有本體論和認(rèn)知方法論的雙重屬性，其本體特征可為各領(lǐng)域COnt 對(duì)環(huán)境資源的情景化重用、融合再生提供集成框架，其認(rèn)知方法論屬性可為環(huán)境資源的5Ws1H 項(xiàng)分類(lèi)識(shí)別、語(yǔ)義一致性表示提供通用的概念層次結(jié)構(gòu)，而二者的有機(jī)結(jié)合則保證了領(lǐng)域COnt 向CAMOnt 協(xié)同進(jìn)化的完整性、一致性。

（1）CAMOnt 的功能。如圖3 所示，“六何”感知元素的相對(duì)獨(dú)立性、可關(guān)聯(lián)性、可識(shí)別性、可通信性，為情境感知中間件（平臺(tái)層a）適應(yīng)環(huán)境進(jìn)行人機(jī)交互認(rèn)知、對(duì)用戶(hù)“六何”感知活動(dòng)分類(lèi)關(guān)聯(lián)識(shí)別提供了有力的支持，使領(lǐng)域COnt 能夠在概念格解構(gòu)、與環(huán)境資源的“六何”感知關(guān)聯(lián)重構(gòu)中得到新概念增加、新關(guān)系導(dǎo)入的融合再生。融合生成的CAMOnt 具有既包含領(lǐng)域COnt 抽象情境又包含情景化環(huán)境資源操作情境的內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具備更能有效應(yīng)對(duì)問(wèn)題解決的感知能力標(biāo)準(zhǔn)[26]和包含平臺(tái)層a、擴(kuò)展層c 的服務(wù)架構(gòu)體系，能夠以一種層次化可擴(kuò)展特定信息的機(jī)制，為用戶(hù)復(fù)雜問(wèn)題的解決提供一種通用、多維度的思維框架d。

（2）CAMOnt 的表示。如圖3d 所示，領(lǐng)域COnt可依賴(lài)情境感知中間件對(duì)情境化環(huán)境資源進(jìn)行“ 六何”感知元素適配關(guān)聯(lián)，協(xié)同進(jìn)化成的CAMOnt 可用5Ws1H 項(xiàng)集成加以如下的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)表示：

Who 感知元素用來(lái)表示用戶(hù)（User）特征、處境及偏好的信息；

Why 感知元素用來(lái)描述情境中可開(kāi)展一系列活動(dòng)（Activity）的信息；

When 感知元素用來(lái)定義情境中可依次發(fā)生情景改變的時(shí)間（Time）順序；

Where 感知元素用來(lái)描述情境可能發(fā)生的室內(nèi)外地點(diǎn)（Location）及環(huán)境狀況；

What 感知元素用來(lái)描述用戶(hù)所需服務(wù)（Ser‐vice）的特點(diǎn)及質(zhì)量；

How 感知元素用來(lái)描述情境中可用的軟硬件設(shè)備、聯(lián)通設(shè)備（Device）及技術(shù)方法。

通用CAMOnt 這種基于5Ws1H 項(xiàng)集成的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)表示方法，既是以用戶(hù)為中心，以用戶(hù)所從事活動(dòng)、所需要服務(wù)、所使用設(shè)備及其所用時(shí)間、所處地點(diǎn)為解決問(wèn)題要點(diǎn)的適應(yīng)環(huán)境應(yīng)用本體，又是領(lǐng)域COnt 集約映射在這種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決中的實(shí)例化再生，可以為用戶(hù)主動(dòng)、被動(dòng)、個(gè)性化多層次情境交互、靈活解決復(fù)雜問(wèn)題提供一個(gè)感知應(yīng)用的反射中間件，能夠保障用戶(hù)在具體應(yīng)用環(huán)境中依據(jù)所從事的領(lǐng)域活動(dòng)、所擔(dān)任的角色獲得所需要的自適應(yīng)感知服務(wù)[19,34]。

圖3 各領(lǐng)域COnt依賴(lài)情境感知中間件向CAMOnt協(xié)同進(jìn)化的機(jī)理及流程

6.4 CAMOnt基于領(lǐng)域COnt“六何”關(guān)聯(lián)環(huán)境資源的協(xié)同構(gòu)建方法

如圖4 所示，CAMOnt 是一種基于領(lǐng)域COnt 網(wǎng)絡(luò)重用、對(duì)環(huán)境資源“六何”感知關(guān)聯(lián)而融合再生的本體?；陬I(lǐng)域COnt“六何”感知關(guān)聯(lián)環(huán)境資源的通用CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建，應(yīng)該根據(jù)問(wèn)題解決的需要，將領(lǐng)域COnt 概念格解構(gòu)出來(lái)的有關(guān)情境要素及其屬性，與環(huán)境中可應(yīng)對(duì)問(wèn)題解決的多種動(dòng)態(tài)資源及其實(shí)例加以5Ws1H 模塊的融合重構(gòu)。具體實(shí)現(xiàn)方式關(guān)鍵要做到以下兩點(diǎn)：一要在對(duì)環(huán)境資源的感知活動(dòng)識(shí)別中，為原COnt 增添新的概念及其關(guān)聯(lián)關(guān)系；二要在具體的“六何”感知活動(dòng)屬性、活動(dòng)值和未確定活動(dòng)模式中，為現(xiàn)有COnt 增加特定的、應(yīng)擴(kuò)展的子概念，增補(bǔ)符合問(wèn)題解決需要的新實(shí)例，以使CAMOnt 獲得一個(gè)層次結(jié)構(gòu)日益完善的擴(kuò)展框架，全面促進(jìn)用戶(hù)決策的制定[48]。

6.4.1 CAMOnt 基于領(lǐng)域COnt“六何”關(guān)聯(lián)環(huán)境資源情境化及自我擴(kuò)展框架形成

概念格集成高度結(jié)構(gòu)化組件構(gòu)建的情境感知中間件，能夠?qū)M成系統(tǒng)的各領(lǐng)域COnt 和來(lái)自環(huán)境的動(dòng)態(tài)資源進(jìn)行適應(yīng)環(huán)境變化的分布自治、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的綜合分析，可以實(shí)時(shí)地將系統(tǒng)每個(gè)領(lǐng)域COnt 的特征屬性集迅速聚焦于“六何”感知活動(dòng)的特定屬性集之中，將領(lǐng)域COnt 的概念格作為CAMOnt 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)而在與環(huán)境資源的融合重構(gòu)中自我演變成通用CAMOnt，為立足于知識(shí)創(chuàng)造場(chǎng)景抽象而構(gòu)建的異構(gòu)資源概念格及其領(lǐng)域COnt 注入用戶(hù)應(yīng)用的實(shí)際情景元素。

由于火災(zāi)是一種嚴(yán)重危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的突發(fā)事件，火災(zāi)尤其是重大火災(zāi)救援十分需要管理機(jī)構(gòu)對(duì)此做出快速感知決策，才能協(xié)調(diào)調(diào)動(dòng)多部門(mén)提供精準(zhǔn)服務(wù)來(lái)完成救災(zāi)任務(wù)。對(duì)于面向感知決策制定和提供準(zhǔn)確服務(wù)的CAS 來(lái)說(shuō)，本文以一個(gè)火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 作為火災(zāi)救援CAMOnt 協(xié)同構(gòu)建的研究案例，比其他領(lǐng)域更具有代表性和典型性。圖4a 為一個(gè)火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt（片段），在其實(shí)例化轉(zhuǎn)換成一個(gè)火災(zāi)救援的通用CAMOnt 過(guò)程中，環(huán)境資源中的運(yùn)輸工具和如救護(hù)車(chē)、消防車(chē)、專(zhuān)用直升機(jī)等應(yīng)急設(shè)備已成為火災(zāi)救援的情境要素。這些情境要素可以在繼承火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 結(jié)構(gòu)的類(lèi)屬關(guān)系中，變成一種具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)、可以自治的情境化環(huán)境資源，收縮于如圖4b 所示的運(yùn)輸工具類(lèi)下；而對(duì)于擁有這些應(yīng)急設(shè)備的救護(hù)隊(duì)、消防隊(duì)的移動(dòng)活動(dòng)資源來(lái)說(shuō)，如何接受緊急服務(wù)機(jī)構(gòu)、消防局和醫(yī)院的組織，提供航空運(yùn)輸、汽車(chē)運(yùn)輸救援服務(wù)等，具體形成其他情境子集，亦可在情境感知中間件的交互應(yīng)用規(guī)劃中得到“六何”感知關(guān)聯(lián)的實(shí)用組織，收縮于如圖4b 所示的“應(yīng)急響應(yīng)”等級(jí)內(nèi)。這樣，相應(yīng)環(huán)境資源就能基于火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt的“六何”關(guān)聯(lián)，演變成一個(gè)可進(jìn)一步實(shí)例化類(lèi)屬表示的情景化環(huán)境資源，發(fā)現(xiàn)原領(lǐng)域COnt 中不曾擁有的新關(guān)聯(lián)關(guān)系，為火災(zāi)救援CAMOnt 創(chuàng)建提供一個(gè)可使相應(yīng)情景元素能夠以確切屬性參數(shù)輸入與輸出的擴(kuò)展框架，如圖4c 所示。

6.4.2 CAMOnt基于自我擴(kuò)展框架內(nèi)屬性參數(shù)輸入輸出計(jì)算的具體關(guān)系推理

任何問(wèn)題都可以通過(guò)一系列能夠解決這個(gè)問(wèn)題的方法來(lái)處理，而這些方法又可分成等級(jí)加以表示，以其輸入和輸出參數(shù)進(jìn)行屬性確定。如圖4c 所示，作為火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 與環(huán)境資源融合而成的火災(zāi)救援CAMOnt 擴(kuò)展框架，從中會(huì)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 中不曾有過(guò)的新情境關(guān)系。

圖4 CAMOnt基于領(lǐng)域COnt“六何”感知關(guān)聯(lián)環(huán)境資源情景化及自我擴(kuò)展框架形成

圖5 表明，當(dāng)火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 用來(lái)表示一個(gè)運(yùn)輸設(shè)備當(dāng)前位置的參數(shù)值時(shí)，則一個(gè)輸入?yún)?shù)便能成為其參與服務(wù)選擇路徑的方法①，使火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 中用于表示移動(dòng)活動(dòng)資源的“Mobile”類(lèi)與“Transportation device”類(lèi)得到位置協(xié)調(diào)一致的功能關(guān)聯(lián)②，進(jìn)而使各自當(dāng)前位置得到屬性值確認(rèn)的一個(gè)新功能關(guān)系推斷③，可以使移動(dòng)資源和運(yùn)輸設(shè)備在路徑規(guī)劃中得到各盡其能的有效應(yīng)用。這樣，此框架中任何種類(lèi)的情境表示條目都能在關(guān)系推理中集成為火災(zāi)救援CAMOnt。

6.4.3 CAMOnt 基于領(lǐng)域COnt 功能約束的協(xié)同進(jìn)化

情景化環(huán)境資源是火災(zāi)救援的可重用資源，火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 能夠在自身功能約束下，通過(guò)輸入輸出參數(shù)與情景化環(huán)境資源中的等級(jí)屬性相關(guān)聯(lián)，使其中可用于火災(zāi)營(yíng)救的各類(lèi)情境元素得到屬性值可接受的參數(shù)輸入，并在繼承火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的概念框架中，以不同的情景實(shí)例協(xié)同進(jìn)化為一個(gè)具有新關(guān)系、新能力的火災(zāi)救援CAMOnt。

如圖6 所示，在火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的6R 網(wǎng)絡(luò)約束下，情景化的環(huán)境資源會(huì)將路徑選擇指定為一個(gè)如圖4c 所示的層次方法，這時(shí)其中每個(gè)方法（目標(biāo)：各就其位，各負(fù)其責(zé)，各盡其能）都能在地圖上以坐標(biāo)點(diǎn)的形式返回對(duì)象的當(dāng)前位置。在本例中，醫(yī)院位置的屬性確定已成為火災(zāi)救援考慮的重點(diǎn)，醫(yī)院位置的“GetLocation”屬性可使用從傳感器獲取的數(shù)據(jù)，以火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的R61功能約束來(lái)獲得：

R61: [GetLocation].[Sensor_ID] = [S].[ID]

圖5 CAMOnt基于自我擴(kuò)展框架內(nèi)屬性參數(shù)輸入輸出計(jì)算的具體關(guān)系推理

圖6 火災(zāi)救援CAMOnt基于火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt功能約束的協(xié)同進(jìn)化

火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 能在其功能約束R61中以一個(gè)反饋醫(yī)院地址的形式，提出什么樣的醫(yī)療護(hù)理機(jī)構(gòu)可被接收為符合特定需要的“MedicalCareSugges‐tion”，并通過(guò)R62功能約束將自己的相應(yīng)情境嵌入火災(zāi)救援CAMOnt 之中，說(shuō)明“MedicalCareSugges‐tion”方法中輸出參數(shù)“Sug_Address”值可示例為醫(yī)院類(lèi)別的地址屬性：

R62

: [Hospital].[Address] = ([MedicalCareSugges‐tion].[ReqiuredService])

而火災(zāi)救援CAMOnt 擴(kuò)展框架則能將地址格式轉(zhuǎn)換（“Conversions”）為坐標(biāo)格式。這個(gè)轉(zhuǎn)換方法的輸入?yún)?shù)“Address”，可以從情景化環(huán)境資源中指定的各種地址內(nèi)取值。這些醫(yī)院類(lèi)別的“Ad‐dress”屬性，也可以通過(guò)這個(gè)屬性可應(yīng)用與可接受的功能轉(zhuǎn)換約束R63得到確認(rèn)：

R63: [Conversions].[Address] = [Hospital].[Address]

同樣，火災(zāi)救援CAMOnt 的表示及其與情景化環(huán)境資源的鏈接，也可以通過(guò)這個(gè)屬性意義達(dá)成相同時(shí)可被環(huán)境資源情景化鏈接與轉(zhuǎn)化的功能表示約束R64加以表明，即通過(guò)“Conversions”方法的輸出參數(shù)“Map_Location”和“GetLocation”方法的輸出參數(shù)“Map_Point”意義相同來(lái)實(shí)現(xiàn)：

R64: [Conversions].[Map_Location] = [GetLocation].[Map_Point]

通過(guò)上面約束R62~R64推理可知，對(duì)于以坐標(biāo)格式來(lái)計(jì)算醫(yī)院位置來(lái)說(shuō)，“Conversions”和“Medi‐calCareSuggestion”方法的成功實(shí)現(xiàn)無(wú)疑是一個(gè)可替換的辦法，而且這兩種方法也能相應(yīng)地融入情景化環(huán)境資源之中。在情景化環(huán)境資源中，這兩種方法并沒(méi)有對(duì)“GetLocation”方法給出替代的方式，必須引入火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的一套屬性層次約束R41、層級(jí)約束R42、可替代約束R43、可應(yīng)用約束R44加以明確指定。

（1）R41: ＜Routing, LocationDetermination, 1＞

火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的屬性層次約束R41的引入，可將一個(gè)新“LocationDetermination”作為“Rout‐ing”的一部分（約束R41中的1 表示類(lèi)層次關(guān)系）。

（2）R42: ＜LocationDetermination, GetLocation, 0＞

火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的屬性層級(jí)約束R42的引入，可將這個(gè)“GetLocation”方法指定為位置確定的替換方法（約束R42中的0 表示類(lèi)層級(jí)關(guān)系）。

（3）R43: ＜LocationDetermination, MedicalCareSug‐gestion, 0＞

火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的屬性可替代約束R43的引入，可將“MedicalCareSuggestion”這個(gè)方法指定為位置確定的替換方法之一。

（4）R44: ＜MedicalCareSuggestion, Conversions, 1＞

火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 的屬性可應(yīng)用約束R44的引入，可將這個(gè)“Conversions”方法指定成“Medi‐calCareSuggestion”方法的一部分。

6.4.4 火災(zāi)救援CAMOnt 基于情景化環(huán)境資源5Ws1H項(xiàng)表示的協(xié)同創(chuàng)建

正如6.4.2 節(jié)中所列舉的例子，火災(zāi)救援CAMOnt 的協(xié)同創(chuàng)建是對(duì)環(huán)境資源進(jìn)行情境關(guān)系推理和語(yǔ)義融合的結(jié)果。在情景化環(huán)境資源中，一套適當(dāng)約束確定的火災(zāi)救援CAMOnt 需要用5Ws1H 表示項(xiàng)來(lái)加以協(xié)同創(chuàng)建，這不僅使這些情景化資源所涉及的實(shí)體間產(chǎn)生新的關(guān)系，同時(shí)也會(huì)使其知識(shí)網(wǎng)絡(luò)得到重新配置。在知識(shí)資源網(wǎng)絡(luò)重配時(shí)，火災(zāi)應(yīng)急領(lǐng)域COnt 和情景化環(huán)境資源均為自治對(duì)象，能在情境感知中間件的人機(jī)適應(yīng)性交互認(rèn)知中，將火災(zāi)救援CAMOnt 的5Ws1H 表示項(xiàng)引入情境轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)中，并在知識(shí)資源網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)保留中演變成一個(gè)可支持用戶(hù)進(jìn)行“ 六何” 感知活動(dòng)的新COnt-CAMOnt。

CAMOnt 的5Ws1H 表示方式，不僅能夠?qū)⑶榫盎h(huán)境資源及其實(shí)例復(fù)制到知識(shí)資源網(wǎng)絡(luò)之中，而且能夠隨時(shí)反映其中的任何信息變化，從而為應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)或決策者根據(jù)火災(zāi)的具體位置，適時(shí)適情組織各個(gè)應(yīng)急救援隊(duì)、消防隊(duì)和醫(yī)院，就近高效使用救護(hù)車(chē)、消防車(chē)和專(zhuān)用直升機(jī)等進(jìn)行協(xié)同應(yīng)急服務(wù)提供決策方案。

7 結(jié) 語(yǔ)

基于領(lǐng)域COnt 面向CAMOnt 進(jìn)化的協(xié)同構(gòu)建是一個(gè)CAS 真正得以建立、有效運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，能夠?yàn)橛脩?hù)情境感知決策提供整個(gè)生命周期的支持。但是，無(wú)論分布于各領(lǐng)域異構(gòu)資源之中的綜合情境，還是分隱于環(huán)境之中的動(dòng)態(tài)情境，都具有傳感、多源、分布、動(dòng)態(tài)、不確定和不完善等高組合復(fù)雜性，導(dǎo)致在以前的CAS 研究中COnt 往往采取針對(duì)情境單一生態(tài)形式加以分布獨(dú)立構(gòu)建的方法，人為地割裂了情境生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)外結(jié)構(gòu)，即使進(jìn)一步采用協(xié)作Tags 或語(yǔ)義Wiki 對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域本體進(jìn)行情境感知本體的改造，也難以給予用戶(hù)個(gè)體自適應(yīng)的感知能力。

為了構(gòu)建一個(gè)以用戶(hù)為中心、適應(yīng)環(huán)境變化的CAS，在CAS 中實(shí)現(xiàn)對(duì)COnt 的協(xié)同構(gòu)建，促使各領(lǐng)域COnt 依賴(lài)情境感知中間件向CAMOnt 的協(xié)同進(jìn)化，本文主要以CAS 中的各領(lǐng)域異構(gòu)資源、環(huán)境動(dòng)態(tài)資源及其集成情境轉(zhuǎn)化為對(duì)象，采取相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)比分析和國(guó)內(nèi)外有關(guān)內(nèi)容優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的比較研究方法，根據(jù)CAS 對(duì)COnt 協(xié)同構(gòu)建的需求及其基于概念格集成實(shí)現(xiàn)的必要性、獨(dú)特性、可行性，不但基于概念格與本體的內(nèi)涵相似性和互補(bǔ)融合之功能，面向各領(lǐng)域異構(gòu)資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)資源的情境生命周期管理，分別提出了前者基于概念格整合立足于對(duì)其知識(shí)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行立體化抽象的領(lǐng)域COnt構(gòu)建，以及后者基于領(lǐng)域COnt 概念格和與環(huán)境資源重構(gòu)立足于對(duì)用戶(hù)應(yīng)用實(shí)際情景進(jìn)行形象化塑造的CAMOnt 構(gòu)建之原則；而且，在對(duì)領(lǐng)域COnt 進(jìn)行6R 約束網(wǎng)絡(luò)表示及其對(duì)環(huán)境資源情景化網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)功能分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)概念格集成高度結(jié)構(gòu)化組件構(gòu)建的情境感知中間件對(duì)用戶(hù)感知活動(dòng)進(jìn)行人機(jī)交互認(rèn)知的能力分析，重點(diǎn)對(duì)CAMOnt 基于領(lǐng)域COnt“六何”感知關(guān)聯(lián)環(huán)境資源的進(jìn)化機(jī)理與流程、功能與表示、協(xié)同進(jìn)化方法與創(chuàng)建方式給出了比較詳盡的解決方法。這種COnt 協(xié)同構(gòu)建方法，不僅能使各領(lǐng)域COnt 得到類(lèi)屬層次關(guān)聯(lián)、可網(wǎng)絡(luò)約束表示的自動(dòng)化構(gòu)建，打破傳統(tǒng)COnt 只能獨(dú)立分布構(gòu)建的現(xiàn)狀，也能使面向問(wèn)題解決的CAMOnt得到適應(yīng)任何領(lǐng)域、任何環(huán)境的通用構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)COnt 無(wú)須沖突化解、可信度評(píng)價(jià)、訪問(wèn)控制的自進(jìn)化性，從而保障情境內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到和諧共生，可以適應(yīng)環(huán)境變化地賦能用戶(hù)以準(zhǔn)確的情境感知決策能力。