[摘要]首先分析欧盟互操作框架(EIF),总结4种类型互操作使用的情况。在此基础上,重点分析各国实施的语义互操作项目,总结出3种实现语义互操作的方法,分别是:将SOA、语义和本体论结合,WO中Choreography、Orchestration和器以及服务?—需求转换器。
[关键词]语义互操作SOAWO中间件服务需求转换器
1引言
电子政务的建设最重要的就是实现信息在公共部门间的自由传递和共享。但由于各个部门没有统一规划和部署,都是自己建设信息系统,这会导致异构问题,使得各个业务流程和系统之间无法实现互操作。互操作能使分布的控制系统设备通过相关信息的数字交换实现协同工作。信息系统之间的互操作必须是一种交互行为,一方提供服务而另一方接受服务,其中包含两个系统(实体)之间的信息交流过程。语义互操作能使两个服务单元或者系统间具有交换精确含意数据的能力,并且接收方能够准确地翻译或转换所传递的内容,即信息、知识能够被理解。语义互操作有利于政务资源的数据交换,还可以实现政务领域知识的自动推理和智能处理,最终使各部门协作工作,提高政府工作的透明度,提高处理突发事件的能力。
2语义互操作在电子政务中的应用现状
2.1泛欧电子政府互操作框架
因为欧盟有许多成员国组成,当加入新的成员、新的服务或修改现有的服务时,就会产生新的互操作问题,所以异构现象最为严重,对互操作的要求也最高。泛欧洲电子政府服务,不仅要为公民、企业等政府客户提供无缝互操作电子政府服务,还要在不同国家联合组成的欧洲联盟公共行政系统实现互操作[3]。这种服务于跨组织边界的电子政务服务会涉及到许多领域的操作问题。它需要进行更多的资源整合实现互操作。
鉴于许多互操作的方法都是只针对某一特定方面,缺少灵活性,欧盟定义了欧盟互操作框架(EIF),其中包含4种电子政务互操作的类型:技术互操作、语义互操作、组织互操作和管理互操作[4]。这4种互操作类型适用于不同的情况:①组织互操作适用于两个成员国间没有可以互相兼容的业务流程,但有协同工作的需求。可以通过创建一个能满足双方业务流程的程序实现互操作。②语义互操作用于成员国间虽然有可以兼容的业务流程,但是双方描述业务流程的术语不同。语义互操作系统能将接收到的信息与其他信息资源进行联合,将需要共享的信息转换成能被其他组织接受的表示形式。③由于组织双方有不同的协议、语言、制度和货币政策,虽然组织有可以互相兼容的业务流程,描述业务流程的术语也可以进行转换,但是仍然不能有效地进行电子数据的交换。这时可以采用技术互操作提供的技术转换实现协同工作。④与互操作应用开发和利用相关的政治、法律和结构条件也是很重要的一部分内容,它可以对以上三方面的互操作提供支持,有关内容要依靠管理互操作实现。
在这几方面中,语义互操作有着越来越重要的作用,因为它能促进各类信息资源的共享与使用。利用语义互操作,可以使各类资源实现合理的分类和准确的注册,促进不同资源之间的交互、协同和高效利用,实现各类数据之间的无缝链接。
2.2欧洲各国的电子政府语义互操作研究项目
欧盟各国针对语义互操作问题开展了许多研究项目。这些项目不仅关注组织内部数据的共享、流程的重用,还特别注重对跨组织边界的互操作研究。英国政府的E-GIF项目[5]提出电子政务的建设应以技术标准体系为核心。英国的互操作框架建立在统一标准、开放源码、注重实用与共享的原则之上,针对语义互操作的实现,推出电子政务元数据标准(E-GMS)和一系列技术性政策,涉及到网络互联、中间件、数据集成、内容管理员数据、电子服务访问通道等内容。该框架侧重于数据交换,定义了跨政府和公共领域信息流的技术政策和规范,体现了互通性、数据继承性。
丹麦制定了一个名为“InfoStructureBase”[6]的基于XML模式的共享库,在互操作框架中加入XML模式和一系列标准的网络服务接口,用于不同部门之间的数据交换,实现语义互操作。它不仅强调对领域本体的定义,更强调对已有的数据库和数据交换模式的重用。
德国制定了电子政务应用标准结构(SAGA),其中,Governikus项目注重互操作的研究,提升政府部门的协同工作能力,促进程序最佳化,工作流程标准化,提高了透明度和法律上的安全性; OSCL/XMeld注重组织内部的数据交换,OSCL/XJustiz注重组织内部的XML模式交换标准,最终通过联邦委员会共同努力实现跨地区的语义互操作。
通过对以上几个国家所实施项目的分析,可以看出各国都非常重视对语义互操作的研究。另外,国外的许多学者也纷纷提出了各种系统和模型实现语义互操作。意大利制定了公共连接与协作系统(SPC),确保了数据的标准化和成员国之间的互操作性。爱尔兰采用“面向服务架构”方式的程序,以公共服务(PSB)为切入点,与其他政府部门协同工作,制定了互操作标准指南,提出了MXDR概念模型,它能支持开放环境中元数据的挖掘与复用[7]。
2.3国内的研究现状
近年来,国内学者也纷纷对电子政务领域中的语义互操作问题进行研究,并设计了许多模型。李蓉等人提出可以通过计算输入、输出数据的语义相似度来判断Web服务之间是否能够进行互操作[8]。万常选提出一种电子政务语义信息交换的模型,该模型从元数据、知识本体和语义Web的角度入手,利用知识库中的概念、规则对电子政务领域的本体进行自动推理和匹配[9]。刘建晓提出了可以利用本体概念间语义推理关系进行匹配计算[10]。
3实现语义互操作的方法
3.1 将SOA、语义和本体论结合实现语义互操作
由于各个政府部门之间信息系统存在着异构性,而且随着欧盟的发展,会随时增加新的服务。所以需要一种开放的封装机制。电子政府引入了基于服务的框架,即SOA。这种方法的重点在于服务本身,注重从服务发现、服务规约和服务实现的角度进行定义与建模,而不强调诸如网络、格式设计等细节问题[11]。在这种观点下,服务被看成一种可以利用的软件资源,被封装在一个模块中,其中包含一些关键概念,例如概念、关联、语义、服务、数据模型、政策等。封装之后,该模块会被作为整体使用。SOA通过标准的、支持Internet、与操作系统无关的SOAP协议实现连接互操作,而且服务的封装是采用HTML协议,具有自解析和自定义的特征。利用这种方法,当组织流程变化时,系统可以很容易地适应环境的变化;在协同工作的环境下,可以增加系统的安全性,最终实优秀论文查重www.808so.com
现跨平台、低耦合度与不同业务流程之间的互操作。在SOA的基础上,可以把语义和本体的思想加入其中,形成基于语义服务的架构(SSOA),实现语义互操作。语义是解决互操作问题的重要工具,Luis ?Alvarez Sabucedo等人提出建立电子政务服务领域规范的整体语义框架,即采用语义的方法实现领域内的整体服务。其中,LifeEvent和AdministrationService[12]都是由语义技术衍生而来的。利用这些技术和软件平台,可以建立一个完整的软件架构。借助LifeEvent,可以用一种更加友好的方式定义服务,用简单有效的方法建立软件架构,用统一的机制进行描述。由于提供了新的语义标注工具,可以使定位更摘自：硕士论文格式www.808so.com
加容易。本体是一种动态模型,能够捕捉到语义的变化,实现领域知识的共享与重用,因此,用本体对服务和功能进行语义描述,可以实现不同部门和系统间的语义互操作。
3.2WO中Choreography、Orchestration和器
WO是最有成效的语义Web服务的建模框架,为语义Web服务建立统一的体系结构和共同的平台。它的顶层组成单元包括本体、目标、Web服务和器。特别要指出的是,WO提供了器、Choreography和Orchestration[13]用于实现异构服务的互操作。Choreography和Orchestration位于本体顶层要素中,用于说明语义Web服务的接口;器解决了不同服务间的术语不兼容问题和不同系统异构的通信模式的不兼容问题。
Choreography和Orchestration原意为与舞蹈和编排有关的词汇。近年来,这些词汇应用于计算机领域,实现语义互操作。它们主要关注服务的行为,其概念模型由状态信号、状态、转换规则和非功能属性4种元素组成[13]。利用该概念模型可以为服务请求者和服务提供者的交互提供形式化的语义,从而提高语义Web服务的互操作能力。
器可以分为精炼器和桥接器两种,其中,桥接器可以将组件整合起来,实现不同组件间的语义互操作[14]。器的调节技术可以分为3种:①利用本体整合技术,将数据句法层次提升至本体层,在本体层解决了这种不匹配问题后再将其降至句法层的表现形式[15]。②利用WX过程调解,将两个公开的过程进行合并,并利用器提取出某种相近的功能。当双方进行通讯时,可以根据对知识背景的分析,产生一条可以被双方理解的消息。③目的层次调节技术,通过揭示功能描述之间的逻辑关系从而显著提高匹配速度的能力。
为了使来自不同粒度需求的数据之间能够进行交换,还可以借助语义连接(semantic bridges)[16]的概念实现语义互操作。语义连接可以用来描述由不同本体定义的概念之间的关系。这些本体虽然有着相同的含义,但由于描述的术语不同,彼此却不能共享。语义连接正是为这些概念提供了一种转换、一种映射。由于语义连接不能直接由OWL这种本体语义来表述,所以可以采用规则语言来定义。这种做法可以避免因技术改造而造成的代码转换,增加语义连接的可维护性;更重要的是,这种方法不仅能描述不同概念之间的关系,还能实现相关概念之间的转换。
在网络服务技术的背景之下,必须把WO与通用的服务本体与公共管理部门特定模型(GEA)结合起来,呈现出公共管理部门丰富的服务描述与执行特点,解决公共部门复杂、分布的环境中产生的语义互操作问题。
3.3服务—需求转换器
除了要解决政府部门之间的语义互操作问题外,政府部门与公民之间的信息共享也是语义互操作的一个重要问题。“需求—服务转换器”[17]是指在公民的需求与政府部门能提供的服务之间建立映射。电子政务的一个重要方面就是提供公民所需要的信息。但是在公共管理领域,有许多复杂的服务和大量的执行路径以及许多参与的组织。所以在公民与政府的信息交流中,通常会产生这样一个问题:公民首先会产生一个需求,但他并不知道目前哪个公共管理部门提供的公共服务中可以满足他的需求。相反,公共管理领域清楚自己能提供哪些服务,但不知道公民需求是哪些。所以,就需要在需求—服务之间建立映射机制,引入被称之为“需求—服务转换器”的概念组件。在所建立的领域本体内,利用输入、输出数据的语义相似度以及输入、输出在本体中的位置来判断是否能够进行互操作。这种概念组件能把接收到的公民需求作为输入数据,把满足这种需求的公共部门服务作为输出结果。换言之,只要按照公民的自身特点,把他们的需求作为输入数据,系统就可以返回所有符合需求的政府服务。
4结论
本文通过对国内外电子政府的研究,总结出几种解决语义互操作问题的方法。SOA、语义、本体、Choreography、语义连接、服务—需求转换器等技术的结合,不仅可为公民、企业等提供优质、及时的信息,更能从整体的角度考虑,实现公共行政系统的互操作。通过对这几种方法的分析可以看出,它们都是把相关的服务或本体进行封装、组合,再利用中间件实现连接。中间件在语义互操作中起到了关键的作用。现代中间件发展的重要趋势就是以服务为核心,通过服务或者服务组件来实现更高层次的复用、解耦和互操作。通过标准封装,服务组件之间的组装、编排和重组,可以实现服务的复用。而且这种复用可以在不同组织之间进行,可以实现复用的最高级别,实现语义互操作。
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[作者简介]张婕,女,1988年生,硕士研究生。
浅议语义电子政务语义互操作进展目前状况
更新时间：2024-04-01
作者：用户投稿
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