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电子政务自适应信息服务平台结构研究
1杜顶，2雷育生
(1，国防科工委信息中心duding@ 2，装甲兵工程学院leiys@)

摘要：电子政务要求越来越多的信息共享和服务协同，信息服务平台是整合信息资源、满足用户服务需求的有效途径，已经得到了广泛的关注。但是，由于对信息服务平台的复杂性重视不够，导致平台体系结构不合理，服务模式僵化，造成了大量信息服务平台的失败。自适应信息服务平台基于复杂适应系统理论，是自适应信息服务模式分层结构框架的应用，其分层结构和自适应映射机制可以实现用户需求到物理信息操作的转换，满足用户变化的服务需求。
关键词：电子政务 信息服务平台 复杂适应系统 分层结构

1 引言
信息系统体系结构，经历了单机功能处理到分布式协同处理，基于web的信息系统是目前广泛应用的信息处理系统，随着基于互联网的协同应用逐步发展，平台型的信息系统被逐步用来解决同一行业信息资源共享问题，例如电子政务、电子商务、统一物流平台等等[1]。
为了实现基础的数据交互，应用系统采用中间件等技术和各种各样的信息交换和信息处理标准规范，例如针对电子商务的ebXML，web services标准处理体系等，但是大量科学的标准规范仍然不能不能实现与其的目标：各类复杂的信息资源无序的存在，仍然无法满足人们的信息需求[2][3]。在标准化的基础上，又出现了业务流程管理技术，对大量存在于互联网的服务系统进行有机整合，形成相对完整的服务，直接提供给用户。例如各种各样的工作流管理系统，具有代表性的是基于web services技术的BPEL4WS体系等，对于固定的信息服务，流程化处理有效的解决了用户服务和功能系统之间不衔接的矛盾[4]。然而，随着信息系统功能和作用不断深入社会生活，与人的交互也十分频繁，信息系统已经变成社会系统有机的一部分，是个典型的复杂系统[5][6]，信息需求和服务功能都在连续变化，流程化的结果仍然无法动态的整合资源，满足不断变化的服务需求。
考虑管理体制、管理方法等层面的因素，改进信息系统的服务模式，是真正实现信息资源共享，满足用户需求的关键问题。难点在于如何实现管理与流程功能之间的交互和控制，因为管理与流程功能是位于不同信息表示空间的基本元素，其表示方法和实现机制截然不同。本文提出的自适应信息服务平台结构，在管理和流程功能之间提供了一种有效的传递和控制机制。
2 现有的研究成果
Web services技术的出现为实现对服务功能的流程化控制提供了基础条件，目前已有好几个业界标准来提供Web 服务的互操作的基础架构,包括SOAP,WSDL和UDDI,它们提供服务的调用，描述、发布和发现基础架构。SOAP 提供基于XML 的信息交换协议和请求服务；WSDL 是一种基于XML 的语言,能够用来描述服务操作；UDDI 提供一个发布和发现服务的注册中心。基于Web services的业务流程描述和执行系统主要包括 XLANG (Microsoft BizTalk)、WSFL (Web Services Flow Language)、BPEL4WS（Business Process Execution Language for Web Services）、BPMI（Business Process Management Initiative）等，其中以BPEL4WS和BPMI代表着未来该领域的发展方向。然而，尽管目前已有的规范和服务合成定义语言已经能够进行Web服务合成, 但是很复杂,而且只支持静态绑定已有的服务,把过程和服务间的绑定做为一个已知条件，在动态性方面没有很好的支持,比如如何根据需要在大量的Web服务中选择最佳的服务来进行合成,如何在一个服务调用失败时用相同功能的服务动态替换此服务,不至于使整个合成服务失败等等,所以目前研究的焦点问题和将来的努力方向仍然是动态合成服务问题。
我们在文献7中提出了一种基于Web services的自适应服务模式，按照信息系统的复杂系统分层原理，把信息服务分为用户需求模式、服务内容模式、业务流程模式、功能模式、数据模式等五个层次，并且通过各个层次之间的映射传递关系，实现了自适应的信息服务：当用户提出服务需求时，用户需求模式所包含的搜索引擎将会在用户需求模式库中搜索和匹配相应的用户需求模式，如果匹配失败，系统会生成一个新的用户需求模式，并将其实例化，映射机制实现将一个新的用户需求模式转换为服务内容模式的过程。两个层次的映射关系被保存在需求模式库，形成一种新的用户需求模式。在用户需求模式，用户和系统处理环节只关注满足需求的基本业务条件，例如，信息的入口和出口要求，而不会关心用户的输入信息如何处理，由什么样的程序处理，余下的工作，一直到物理信息的操作，例如用户信息的修改、业务纪录等等，对于用户来说都是不可见的[7]。
基于自适应信息服务模式的框架结构，本文提出了相应的信息服务平台分层结构，可以实现自适应的信息服务模式。
3自适应信息服务平台体系结构
信息系统发展的过程对应着特定的信息服务模式，图1是信息系统和信息服务模式的对应关系。
（1）数据层提供数据模式，信息系统直接处理基本数据，向用户提供经过加工的数据和简单的服务功能，典型的代表是数据库管理系统等。
（2）功能层提供功能模式，通过一定的标准，将若干数据模式加工封装成功能，典型特征是跨平台、可以基于远程操作等，例如web services技术。
（3）业务流程层提供业务流程模式，采用描述性语言，将若干功能模式组合成完成某项特定功能的业务流程，并采用相应的引擎，顺序调用功能，完成服务。典型的代表是BPEL4WS。
（4）服务内容层提供服务内容模式，完全采用描述语言和流程模式的调用机制，动态整合若干个业务流程模式，完成用户的服务需求，这里的用户包括普通用户，也包括信息管理层。
（5）用户需求层提供用户需求模式，分析用户需求，建立用户需求模型，调用内容服务模式。这是本文研究小组的下一项研究任务。
表1是各个信息系统层次特点。
表1 各层信息系统的特点
信息系统
信息源
服务对象
操作语言
典型代表
服务对象要求
数据层
物理信息01
功能模式/人
低级语言
DBMS
专业技术水平
功能层
数据模式
业务流程模式/人
高级语言
Web services
较高技术水平
业务流程层
功能模式
服务内容模式/人
以描述性语言为主
BPEL4WS
一般技术水平，熟悉业务
服务内容层
业务流程模式
用户需求模式/人
描述语言
BSDL
熟悉业务
用户需求层
服务内容模式
人
描述语言
URDL
熟悉业务

功能层
数据层
DBMS
0101…..
SQL
DBMS
0101…..
SQL
XML
FILE.XML
XPath
…
Web service
Applications
…
UDDI
业务流程层
BPEL4WS
BPMI
…
Application process
WSDL portType
图1 信息系统与信息服务模式的分层对应关系
服务内容层
BSDL
BSengine
…
servicesLinkType
用户需求层
URDL
URengine
…
User’s Requirement
用户需求模式
服务内容模式
业务流程模式
功能
模式
数据
模式

信息系统的分层，从下至上，越来越不用考虑过多的技术细节，上层处理的信息重点考虑业务逻辑等业务知识，即便是系统需要人的参与环节，也重在提供业务支持。从处理方法上也不再使用严谨复杂的高级程序语言，自描述语言让信息系统和业务的管理层以及用户都可以方便实用和控制信息服务。这也符合管理系统的分层原理。
本文研究的自适应信息服务平台是信息系统的一种，和一般的web信息系统的不同之处是：平台管理的对象主要是应用系统，把大部分应用系统作为信息资源统一管理。信息服务平台是对各种信息资源（包括数据、各种处理、web系统、业务流程等等）进行整合和统一交互的标准窗口，信息服务平台使网络信息资源和对信息资源的处理实现了有机的统一。
自适应信息服务平台也具有分层的体系结构。为了实现自适应的信息服务模式，需要依靠不同信息系统层次之间的功能传递作用，将上一层信息系统的功能转化成由若干个下一层信息系统的功能组成，这样当用户需求变化时，通过上一层信息系统的功能重组，包括基于规则的推理方法等，实现信息服务向下一层的转换。实现自适应信息服务的关键基础包括Web services技术基础、服务内容定义语言、服务规则库等[7]。本文将自适应信息服务平台分为用户层、服务内容层、业务流程层和Web服务层等。图2是自适应信息服务平台的体系结构。
自适应信息服务平台

BSengine
服务内容描述语言
服务规则库
统一安全管理
基于web services的业务流程管理系统
BPEL4WS
BPMI
……
Web service
Web service
……
用户层
服务内容层
业务流程层
Web服务层
图2 自适应信息服务平台的分层结构

4 自适应信息服务平台的实现机制
4．1 服务内容定义语言
服务内容定义语言是描述服务内容抽象结构，是服务内容的管理规则和标准的集合，因此，采用XML格式表示。服务内容处理引擎是按照内容规则和服务内容定义语言的实现机制。服务内容规则库是服务内容的知识库。服务内容定义语言根植于优良的XML技术标准体系，以及遵守用于XML 计算的 XPath 和相关标准。
4．2 服务内容规则库
服务内容规则是描述该领域内业务知识的标准规范。自适应信息服务平台的BSengine在处理新的用户需求时，要依靠服务内容规则实例化向下一层系信息系统转换的功能需求，包括更详细的功能描述、输入输出数据描述、业务逻辑控制、错误处理等信息。基于Web services的自适应信息服务平台所使用的业务规则库可以用以下XML Schema表示。
4．3自适应信息服务平台的工作机制
BSengine的功能设计与实现是自适应服务平台工作机制的核心内容。文献7提出了实现自适应信息服务模式的过程，自适应信息服务平台的BSengine可以实现对服务内容从信息服务平台向下一级信息系统转换的功能。
BSengine的基本功能是一系列基于XML标准的XML文档处理机制，主要功能包括XML表示的服务模式的搜索和匹配、基于规则的推理和模式的生成、业务流程API的调用、模式库的维护、错误信息的处理以及统一的安全管理等。图3是BSengine的功能模块图。
统一安全管理
模式的搜索和匹配
基于规则的推理和模式生成
模式库的维护
规则库的维护
业务流程API的调用
错误处理
BSengine
图3 BSengine的功能模块

当平台接受一个用户服务需求时，模式的搜索和匹配首先当前模式库，如果为已有的服务模式，则启动业务流程API的调用，完成服务。如果没有，则启动基于规则的推理和模式生成，生成新的信息服务模式，并调用业务流程API，由下一级信息系统实现，与此同时，将新生成的信息服务模式扩充到模式库中。如果在其中某个过程中出现错误，例如模式生成失败或是有业务流程API调用失败等等，则返回错误，由管理员协调解决。
自适应信息服务是个复杂的过程，信息服务平台的分层结构在提高系统的适应性、降低用户对技术环节的依赖的同时，大大增加了系统的复杂性，特别是对管理环节的要求。例如当BSengine出错报告的时候，必须要有相应的管理措施保障，例如对规则库的更新，对复杂的用户需求借助服务模式的表达方法，生成新的信息服务模式，弥补信息服务平台基于规则推理的局限等等。这是自适应信息服务平台一个重要的工作机制。
5 结束语
自适应信息服务平台的分级结构，基于统一的技术标准，可以实现管理和需求层对技术应用层的信息交互，实现两个定义空间的控制过程。这种分级结构立足于对信息应用系统的管理和控制，体现了信息系统是社会复杂系统的有机整体，是电子商务等应用于某一领域的公共信息服务平台的有效解决方案。

参考文献
[1]甘仞初．信息系统分析与设计[M]，北京：高等教育出版社，2003
[2]章明等．基于XML的数据交换平台模型[J]．北京：清华大学学报， 43（1），2003
[3]宁芊，殷国福．基于多智能体和CORBA的企业应用集成机制研究[J]．计算机应用，23（8），2003
[4] James Snell. 在 Web 服务中将业务流程和事务自动化, IBM Emerging Technologies,

[5] 陈禹.复杂适应系统理论与企业信息化，
[6] 姜璐 复杂系统的层次结构[J]，自然辩证法研究，VOL10,NO.2,1994
[7] Gan Renchu, Du Ding. A Framework of Information Service Platform in E-Government[J]. Journal of Electronic Science and Technology of China, Vol.2 NO.3, Sep.2004