网络信息体系结构及其应用研究

蔡磊 卢玉川 杨诚

摘 要：目前，信息已经成为一种重要的战略资源，网络信息体系结构能够促进信息的高效利用。该文通过分析网络信息体系结构的概念、构建过程及其基本内涵，结合某领域的应用特点，提出了面向某领域网络信息体系结构参考模型，同时详细分析了面向某领域网络信息体系结构应用的技术体制，包括云计算技术、数据挖掘技术、数据可视化、数据分发/信息推送以及云安全技术等。最后规划了面向某领域网络信息体系结构的一个典型应用模式，以期网络信息体系结构能够在该领域发挥其巨大的作用。

关键词：网络信息体系结构 参考模型 面向某领域网络信息体系结构 信息应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0044-04

Research on Concept and Application of the Web-Based Information Architecture

Cai Lei Lu yuchuan，Yang Cheng

（15th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Beijing，100083，China）

Abstract：Today， information has become an important strategic resource， Web-Based Information Architecture （WBIA） can promote the use of information efficiently. This paper analyze the concept of WBIA and the process of building its basic meaning， with the characteristics of a particular field of application， proposed for certain areas of the WBIAreference model.Alsoa detailed analysis of the technical field of network information system for structural applications system， including cloud computing， data mining， data visualization， data distribution / information push and cloud security technology. Finally， planning for a typical application model of WBIA， WBIA will playa huge role in this area.

Key Words：Web-Based Information Architecture （WBIA）；Reference Model；WBIA for Particular Area；Information Application

信息体系结构（Information Architecture，IA）最早是由美国建筑学家R·S·Wurlman于1976年提出，IA的主要任务有：（1）将数据中固有的模式进行组织，化复杂繁琐为简单明晰；（2）创建信息结构或地图，以便让他人获得自身所需的知识；（3）21世纪将应用于信息组织等学科领域。简而言之，信息体系结构就是从信息复杂的状态中抽取本质要点，并将这些要点以清晰美观易用的方式提交给用户。

20世纪90年代，网络信息爆炸般激增以及信息的无序传递和失控、信息污染、信息超载、信息贫困、信息焦虑等问题日趋严重，使得信息生态日趋复杂，人们在混乱的网络信息空间中，很容易迷惑和迷失方向，难以找到所需的适用信息，而且大量的信息早已超出了人们的吸收消化能力。在信息社会中，信息成为一种重要的战略资源，而无法被用户获取和使用的信息却不是资源，因此，为了解决信息环境中信息源与信息利用的矛盾成为亟待解决的问题，IA被人们引入到互联网，逐渐发展成网络信息体系结构（Web-Based Information Architecture，WBIA）。WBIA具有改善互联网信息生态环境、促进用户对信息的理解、吸收和利用等特点。

1 网络信息体系结构

目前关于网络信息体系结构的定义还没有一致的说法，一般认为，WBIA是指有效组织网络信息，高效构建网络信息环境（空间）或网络信息体系结构，以满足需求者信息需求的一门艺术和科学。

1.1 WBIA有两个显著特点

（1）始终强调信息的可理解性、便于用户获取、接受和使用，体现了“以用户为中心”的理念。（2）注重信息的表达，这是信息能够被用户理解的关键因素。

构建网络信息体系结构的过程中，信息按照由信息片段到信息集合，再到信息结构，最后形成信息空间这样一个过程而不断的发生改变。因此，可以说信息构建的过程就是为信息集合产生一个合理的信息结构，并在特定的信息空间中展示这种信息结构。整个构建过程需要四个步骤，如图1所示。

（1）信息片段集成。

从信息片段的采集开始，对所采集的信息进行内容和谐的、各种媒介和手段兼容的、综合且多方面的集成的过程。

（2）信息集合序化。

信息体系结构构建过程中，对信息集合中信息内容的组织和信息形式的表达实质上是增强有效信息含量，自觉控制信息体系结构中熵值，形成有条理、合逻辑、主题鲜明、主次关系清晰的网络信息结构。

（3）信息结构展示。

为序化后的信息设计一个协调一致的、功能化的信息架构，通过信息界面，有效的展示信息的内容、风格和特色，让用户能够感知信息结构中所存在的信息，方便的从中获取信息，以满足自己的信息需求，实现自己的目标。

（4）信息空间优化。

通过一系列手段和措施，减轻用户的认知负担，帮助用户缓解在复杂而且庞大的信息空间中所产生的心理迷惑，摆脱行为困境，同时增强人们的信息感知和信息捕捉能力，促进其对信息的有效接受和利用。

1.2 WBIA基本内涵

网络信息体系结构的本质是解决采集信息、序化信息、表达信息和传递信息的问题，根本目的是帮助人们快速查找信息和有效管理信息。北京大学赖茂生教授曾对IA的内涵进行了归纳[1]，据此，结合网络信息特点，将WBIA的内涵归结为“一、二、三、四、五”。

“一”个空间：网络信息空间。

“二”种基本构建方法：自顶向下、自底向上。

“三”个基本阶段：调查分析、设计建模、实施及测试。

“四”类系统：内容组织系统、标识系统、导航系统、检索系统。

“五”种强调：强调信息可理解、强调体系结构、强调用户体验、强调可用性、强调科学与艺术的结合。

2 WBIA应用研究

2.1 面向某领域网络信息体系结构参考模型

面向某领域网络信息体系结构（Military Feild Oriented WBIA，MFOWBIA）是网络信息体系结构在某领域的直接应用，是在全面分析军队平时和战时信息需求的基础上，本着以“用户为中心”的原则，设计和组织信息内容，以提供丰富的用户体验。MFOWBIA参考模型指出了面向某领域网络信息体系结构的核心组成部分，其参考模型如图2所示。

（1）元数据模型。重点在于按照一定的规则的组织信息，构建用于提高内容共享和交互能力的元数据。

（2）信息内容模型。用于定义用户平时和战时工作对创建和共享信息的内容需求，包括信息的类型、内容和来源等。

（3）信息导航模型。依据一定的构建目标，定义用户及其相互之间的信息需求。

（4）作战目标。构建面向某领域网络信息体系结构一定具有相应的作战目标，所有的内容都必须符合这一目标。

（5）用户。主要是指需要获取信息的各级指挥机构、后勤保障、政工部门等用户。

（6）评审模型。信息内容受到评审模型的激励和制约。

2.2 面向某领域网络信息体系结构技术体制

面向某领域网络信息体系结构的应用的技术体制包括了云计算技术、数据挖掘技术、数据可视化、数据分发/信息推送及云安全技术等。

（1）云计算相关技术[2]。

云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物，它将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。世界主要军事强国正加紧推进云计算技术在军事信息领域内的应用研究，希望通过云计算将信息优势转化为决策优势、作战优势，实现向“网络中心战”转型。基于信息系统的体系作战，作战指挥人员都期望最大限度地拓展自己的信息空间，力求全面准确、及时详细、形象直观地获取战场信息。云计算技术使得低成本、高效的实现这一目标成为可能。

构建面向某领域网络信息体系结构需要处理的数据量巨大，处理时效性要求较高，因而对信息处理的准确性、及时性要求更高，在云计算环境下，各种传感器收集到的信息和数据汇总存储到“云”中，由网络上的云计算中心、服务器组共同承担计算任务（终端计算机不再承担大量计算任务），瞬息之间就可以处理超大规模的数据流量，实现快速情报融合、态势威胁分析、辅助决策等，为各级指挥员及时正确决策提供可靠的支持保障。

（2）数据挖掘技术[3]。

数据挖掘（Data Mining，DM）是目前人工智能和数据库领域的热点问题，所谓数据挖掘是指从大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价值信息的过程。数据挖掘是一种决策支持过程，主要基于人工智能、机器学习、模式识别、统计学、数据库、可视化等技术，可以高度自动化的分析各类数据，作出归纳性的推理，从中挖掘出潜在的模式，帮助决策者做出正确的决策。数据挖掘的任务包括关联分析、聚类分析、分类分析、异常分析、特异群组分析和演变分析等。

面向某领域网络信息体系结构构建在拥有丰富基础数据的云计算平台上，需要对原始数据进行充分挖掘，使其更加结构化、更具语义关联，从而实现了从“数据”到“信息”再到“知识”的积淀和进化，为作战指挥的决策提供有力的技术支持。

（3）数据可视化技术[4]。

数据可视化主要是借助图形化手段，清晰有效的传达与沟通信息，数据可视化与信息图形、信息可视化、科学可视化以及统计图形密切相关。数据可视化技术已经提出了许多方法，这些方法根据可视化的原理不同可以划分为基于几何的技术、面向像素技术、基于图标的技术、基于层次的技术、基于图像的技术和分布式技术等。

构建面向某领域网络信息体系结构的主要目的是帮助各类用户高效的利用信息，而如何简洁美观的展示有效信息也是一个重要的因素，采用数据可视化技术能够让用户在纷繁杂乱的数据堆中解放出来，直观的看到对自己有用的信息。

（4）数据分发/信息推送服务。

数据分发服务的目的是为应用提供数据传递服务，其最优原则是按需分发的原则，即数据源产生的数据传递只传递给对此数据“感兴趣”的用户，如何在正确的时间从正确的地点获取正确的数据是数据分发服务要考虑的核心问题。数据分发/信息推送服务中包含三个主体：发布者、订阅者、传输网络。包括两种基本的实现技术：①自动拉取技术：最终用户要求发布者按照预先约定的时间自动提交所指定的新信息；②事件驱动技术：以预先设置的规则为基础，发布者判断规则是否发生，如发生则将相关信息提交给最终用户。

面向某领域网络信息体系结构中存在大量各种类型数据，需要将不同地点和不同时间的数据进行整合，数据分发过程随着数据需求的多样性而变得更加复杂，数据分发不仅需要建立发布与订阅两者间的数据传递关系，还需要提供数据在时间、空间和功能上的扩展能力。

（5）云安全技术[5]。

随着云计算技术的发展，云安全技术成为网络时代信息安全的最新体现，它融合了并行处理、网格计算、未知病毒行为判断等新兴技术和概念，通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，并发送到服务端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。“云安全”的策略构想是，整个互联网就是一个巨大的“杀毒软件”，参与者越多，每个参与者就越安全，整个互联网就会更安全。

面向某领域网络信息体系结构将海量数据存储在云端，且在云端对这些数据进行快速处理，这一过程不免会面临着数据/信息安全问题，采用云安全技术可以最大化的利用资源，采用最先进的防御和检测手段，抵御网络信息安全问题。

3 面向某领域网络信息体系应用规划

面向某领域网络信息体系结构包括统一的数据收集平台、数据处理模块、信息处理模块、信息应用模块、统一的信息服务平台、基础计算与储存模块。其应用规划图结构如图3所示。

将数据的采集接口进行统一，使用标准化的数据接入手段，能够自动的进行数据采集和传输。

（1）统一数据收集平台。

MFOWBIA的数据来源主要包括作战类（情报、作战力量、作战系统等）数据、后勤保障类数据、政治工作类数据、环境类数据等。其中，这些数据的量大且形式多种多样，有纸质文件、电子化文档以及格式不同的数据结构等，因此，需要采用规范的数据描述格式，将所有数据进行电子化、格式化、标准化，而后进行统一的采集录入。

（2）数据处理模块。

统一数据收集平台采集的数据，还需要进行相关处理才能入库保存。首先需要对这些数据进行分类，然后针对不同类的数据分别进行预处理，去伪存真，最后对处理后的数据进行云存储。

（3）信息处理模块。

大量的原始数据存入后，并不能直接为人所用，还需要在这些巨量的数据中找出信息，进而形成知识供用户使用。因此需要进行数据挖掘，此时还需要对挖掘后的信息进行管理，根据用户的使用需求进行信息发布。

（4）信息应用模块。

信息处理后，需要提供对这些信息的检索服务，信息访问处理服务，通过这些服务，用户就可以编写自己的应用访问这些信息，满足自己的特殊需求。另外，这些信息并没有通过专家、用户的认可，同时一些信息可能早已过时，因此需要一套信息评价机制来对这些信息进行打分，保证信息的正确性和有效性。

（5）统一信息服务平台。

MFOWBIA为终端用户提供了统一的信息服务接口，方便用户调用编写自己的应用，如用于知识查询、决策支持、知识反馈以及极具专业特色的应用等。

（6）基础计算与储存模块。

云相关技术是一种新兴的共享基础架构的方法，它以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。巨大的数据量要求能够存储海量数据的云存储技术，对于海量数据的计算处理，需要通过云计算技术来降低成本，加快处理速度。数据存放在云端并不安全，需要云安全技术来保证数据的存储、访问、使用的安全。

4 结语

近年来，随着战争的信息化转变，作战相关信息如爆炸般激增，如何在繁杂的信息海洋中准确抓住战机，对于战争的胜利起着非常重要的作用，网络信息体系结构恰好能够满足这一需求。该文简单分析了网络信息体系结构，提出了一种应用规划设想，以期网络信息体系结构能够在某领域发挥其巨大的作用。

参考文献

[1] http：//net.pku.edu.cn/～wbia/2013Fall.

[2] 唐鹏，宋巍.浅谈云计算技术[J].电子制作，2013（12）：125.

[3] 张艳英，朱婕.数据仓库、数据挖掘及网络信息服务[J].现代情报，2003（12）：2-3.

[4] 任永功，于戈.数据可视化技术的研究与进展[J].计算机科学，2004（12）：92-96.

[5] 俞能海，郝卓，徐甲甲，等.云安全研究进展综述[J].电子学报，2013（2）：371-381.