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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇云計算數(shù)據(jù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1 文獻(xiàn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)及分析
筆者在中國知網(wǎng)（cnki.net）的中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫和中國會議論文全文數(shù)據(jù)庫檢索題名包括“云計算+檔案”、 “云技術(shù)+檔案”和“云檔案館”的文獻(xiàn)（檢索時間為2014-3-12），刪除其中新聞報道性和重復(fù)性的論文后，共檢索出78篇論文。
1.1 時間分布。這78篇相關(guān)論文的時間分布如表1所示：
由表1可見，我國檔案學(xué)界對云計算的研究始于2009年，2009年后開始引起學(xué)者較多關(guān)注，到2013年掀起一個較小的研究（2013年發(fā)表相關(guān)論文共33 篇），但是依據(jù)百度和Google的搜索結(jié)果，尚未出版云計算應(yīng)用于檔案管理的相關(guān)著作。
1.2 主題分布。上述78篇論文，其研究的主題可以分為理論研究（介紹云計算的概念、特點、優(yōu)勢，應(yīng)用的可行性、問題及對策等）、具體應(yīng)用（研究云計算在檔案業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的具體運用，如備份、整合與共享、利用與服務(wù)、云檔案館等）、系統(tǒng)和平臺構(gòu)建（研究基于云計算的系統(tǒng)和服務(wù)平臺架構(gòu)、服務(wù)模式等）和應(yīng)用的安全性。78篇論文的主題分布如表2：
從研究的主題來看，目前檔案界對云計算的理論和應(yīng)用設(shè)想方面的研究占主導(dǎo)，分別占全部論文的43.6%和44.9%。但是，基于云計算的系統(tǒng)、服務(wù)平臺構(gòu)建的研究論文只有5篇，對于如何用技術(shù)手段來實現(xiàn)“云”并沒有系統(tǒng)深入的研究。
1.3 作者機構(gòu)分布。各研究主題的作者機構(gòu)分布見表3：
從表3可以看出，78篇研究論文作者中有22篇來自高等院校的檔案院系，占全部論文的28.2%。26篇論文作者來自其他機構(gòu)，約占33.3%，其他機構(gòu)包括高校除檔案院系和檔案館室的其他院系和部門、事業(yè)單位、軍隊檔案館等。從表中數(shù)據(jù)看，高等院校的研究者傾向于研究云計算在檔案業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用，而其他機構(gòu)的研究者更注重理論研究和云計算在人力資源檔案、會計檔案、健康檔案等領(lǐng)域的應(yīng)用與實現(xiàn)。
2 主題分析
2.1 云計算的概念和特點。田雷提出：“云計算是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，提供了IT服務(wù)的一種交付和使用模式，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)租用或免費獲取所需服務(wù)。”他還提出目前云計算的三個服務(wù)層次：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)[2]。黃正鴻認(rèn)為，云計算旨在通過網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)）以按需、易擴展的方式獲得所需的硬件、平臺、軟件及服務(wù)等資源。其特點可以歸納為：資源池；按需、自助；快速彈性；廣泛的網(wǎng)絡(luò)訪問；可度量的服務(wù)[3]。陳康明認(rèn)為，云計算是基于網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等已有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)信息共享模式。云計算的特點是：數(shù)據(jù)存儲更加可靠、安全；資源的合理分配；先進(jìn)技術(shù)理念帶來的以用戶為中心的個性化服務(wù)[4]。
2.2 云計算在檔案領(lǐng)域應(yīng)用的可行性分析。劉永提出，云存儲在技術(shù)、管理和經(jīng)濟上已經(jīng)具備了數(shù)字檔案存儲的基本條件。云存儲技術(shù)是分布式文件系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、集群應(yīng)用等技術(shù)的集成，后三種技術(shù)在理論和實踐上都逐漸成熟。云存儲將分散在各地的數(shù)字信息集中存儲，各檔案館（室）可以根據(jù)需求來申請適當(dāng)?shù)拇鎯臻g，降低了資金投入[5]。朱悅?cè)A、何麗萍、丁建萍認(rèn)為，云計算時代“云檔案”的實現(xiàn)具有較為完備的云計算理論基礎(chǔ)、較為成熟的云計算技術(shù)條件、較為低廉的云計算經(jīng)濟成本和較為完善的云計算實踐環(huán)境[6]。
2.3 云計算在檔案管理中的應(yīng)用優(yōu)勢。文杰提出了云計算在數(shù)字檔案館應(yīng)用中的四大優(yōu)勢：確保檔案服務(wù)器的可靠運行，降低服務(wù)器的出錯概率；降低相關(guān)的維護(hù)費用；擴展了信息資源共享范圍；豐富的終端設(shè)備[7]。彭小芹、程結(jié)晶結(jié)合云計算的特點提出云計算在檔案領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，即可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲；方便、快捷的云服務(wù)；強大的計算能力；諸多技術(shù)的集合體；經(jīng)濟效益；個性化；以用戶服務(wù)為中心[8]。祝慶軒、桑毓域、方昀提出了云檔案館模式的優(yōu)點：有利于政務(wù)信息公開；有利于統(tǒng)一全國各地區(qū)檔案工作標(biāo)準(zhǔn)；有利于節(jié)省軟硬件投資；有利于減少對計算機人才的依賴[9]。
2.4 云計算應(yīng)用面臨的問題和對策。黃正鴻提出云計算技術(shù)本身存在的一些問題，如標(biāo)準(zhǔn)問題、版權(quán)糾紛問題、數(shù)據(jù)隱私問題、安全問題、軟件許可證問題、網(wǎng)絡(luò)傳輸、用戶使用習(xí)慣問題等[10]。陳康明認(rèn)為，云計算應(yīng)用面臨的首先就是信息安全問題；其次是執(zhí)行的國際標(biāo)準(zhǔn)問題。對策是完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；制定安全監(jiān)測環(huán)節(jié)和相關(guān)技術(shù)；制定監(jiān)督和管理機制[11]。文杰認(rèn)為，云計算應(yīng)用面臨的問題主要有資源的選擇問題；協(xié)議和接口問題；數(shù)據(jù)安全問題。對策包括加強人才隊伍建設(shè)；完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；制定相關(guān)政策規(guī)范云計算標(biāo)準(zhǔn)；提供基礎(chǔ)建設(shè)的統(tǒng)一監(jiān)控、管理和控制；加強安全檢測[12]。
2.5 云計算在檔案領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)想
2.5.1 云計算在檔案存儲、共享與服務(wù)中的應(yīng)用設(shè)想。田雷提出可以通過“基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)”整合檔案行業(yè)的服務(wù)器、存儲器等設(shè)備，部署“云計算”環(huán)境，向各級檔案部門提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)[13]。陶水龍?zhí)岢隽嘶谠拼鎯夹g(shù)的檔案數(shù)字資源的云備份和多套多地的檔案數(shù)字資源備份數(shù)據(jù)存放策略，建立了云備份系統(tǒng)架構(gòu)及其運行機制[14]。呂元智提出了國家檔案信息資源“云”共享服務(wù)模式，將分散的國家檔案信息資源通過云服務(wù)平臺組織起來，形成一個個檔案信息資源服務(wù)“云”[15]。祝慶軒、桑毓域等提出檔案館館際云服務(wù)，將檔案館電子文件信息置于云中心，用戶可以利用云計算技術(shù)檢索云檔案館“虛擬資源池”[16]。卞昭玲、李俐潁等提出通過云存儲解決檔案信息的存儲、檔案信息的收集問題，同時可以共享檔案信息 [17]。
2.5.2 云計算在專門檔案領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究。廖玉玲提出了基于云計算的建設(shè)工程檔案全過程監(jiān)管模式的系統(tǒng)方案[18]。劉振鵬、卞昭玲等提出了基于云計算的區(qū)域電子健康檔案服務(wù)系統(tǒng)[19]。鄧嵐提出運用云計算技術(shù)搭建國家綜合減災(zāi)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)，并分析了云計算技術(shù)在災(zāi)害檔案信息管理中的應(yīng)用優(yōu)勢和障礙[20]。
2.6 基于云計算的數(shù)字檔案管理系統(tǒng)和平臺構(gòu)建。程春雨提出國家開放檔案信息資源共享利用系統(tǒng)應(yīng)采用兩級部署方式，分別部署在中央云中心和50個國家綜合檔案館。中央云中心應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)主要包括檔案信息資源整合系統(tǒng)、平臺管理系統(tǒng)、國家開放檔案信息資源共享利用門戶網(wǎng)站；省節(jié)點應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)主要包括省節(jié)點檔案信息資源整合系統(tǒng)和基礎(chǔ)工具包軟件[21]。程結(jié)晶提出要構(gòu)建統(tǒng)一的云存儲平臺，采用虛擬化技術(shù)，開發(fā)基于“元數(shù)據(jù)”訪問的分布式數(shù)字檔案數(shù)據(jù)訪問接口，構(gòu)建完整的云服務(wù)平臺來實現(xiàn)數(shù)字檔案資源的訪問服務(wù)、請求認(rèn)證服務(wù)、安全數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和快速資源搜索和資源發(fā)現(xiàn)服務(wù)[22]。鄭光輝提出了基于云計算技術(shù)的數(shù)字檔案利用系統(tǒng)設(shè)計方案，詳細(xì)描述了基于云計算的檔案信息資源整合系統(tǒng)、云平臺管理系統(tǒng)及開放數(shù)字檔案利用門戶設(shè)計方案[23]。蔡學(xué)美提出云計算數(shù)字檔案館系統(tǒng)主要是由云計算數(shù)字檔案管理應(yīng)用程序、數(shù)字管理節(jié)點、計算機專用網(wǎng)絡(luò)、安全防火墻、公用和私有的硬件設(shè)施等構(gòu)成[24]。朱悅?cè)A、何麗萍等提出構(gòu)建“云檔案”資源共享系統(tǒng)，其系統(tǒng)理論模型由資源層、管理中間件層和服務(wù)層等三層構(gòu)成[25]。
2.7 云計算應(yīng)用的安全性。徐華、薛四新等提出云數(shù)字檔案館安全保障體系應(yīng)包括防御系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、容災(zāi)備份系統(tǒng)、應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)和技術(shù)支撐系統(tǒng)，通過安全法規(guī)體系、安全組織體系、安全管理制度體系、安全人員培養(yǎng)和培訓(xùn)體系來保證[26]。崔海莉、張惠達(dá)提出將檔案信息管理系統(tǒng)推入云的基礎(chǔ)設(shè)施上，服務(wù)中斷、數(shù)據(jù)失真、敏感信息泄露是可能遭遇的技術(shù)風(fēng)險，組織策略、準(zhǔn)入退出機制是可能遭遇的管理風(fēng)險[27]。
3 問題與展望
3.1 問題。首先，研究內(nèi)容重理論輕技術(shù)。當(dāng)前對于云計算基礎(chǔ)理論的研究較多，關(guān)于如何運用技術(shù)手段實現(xiàn)其具體應(yīng)用的研究較少。78篇論文中只有5篇從技術(shù)角度闡釋了云計算應(yīng)用于檔案領(lǐng)域的具體實現(xiàn)方式。應(yīng)用設(shè)想相關(guān)論文僅僅止步于“設(shè)想”，對具體應(yīng)用及如何實現(xiàn)其應(yīng)用輕描淡寫，缺乏技術(shù)因素。
其次，研究缺乏實踐基礎(chǔ)。相對于云技術(shù)在其他領(lǐng)域的快速實現(xiàn)，傳說中的云檔案館、檔案云尚未付諸實施，對于云技術(shù)的應(yīng)用需求也沒有實際調(diào)研，因此，大多數(shù)研究缺乏一定的實踐基礎(chǔ)。
3.2 展望
3.2.1 研究內(nèi)容。首先，對云計算的應(yīng)用研究應(yīng)更多關(guān)注檔案資源的共享與服務(wù)。云計算的精神內(nèi)核在于資源的共享。在全新的云計算模式下，研究者應(yīng)站在整個國家檔案資源共享和利用的角度謀劃“云”，探尋如何利用云計算技術(shù)更加科學(xué)地整合和共享全國檔案信息資源，并向公眾提供高效快捷的信息服務(wù)。其次，適當(dāng)擴展研究內(nèi)容，構(gòu)成完整的研究體系，例如，云計算環(huán)境下傳統(tǒng)的檔案管理模式和管理策略是否發(fā)生變化？云計算在檔案部門有效應(yīng)用應(yīng)具備哪些條件？“云”之間如何交互協(xié)同？云計算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究等。最后，與國外相關(guān)研究相比，國內(nèi)研究應(yīng)更注重云計算在檔案領(lǐng)域的實際應(yīng)用與技術(shù)實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞 云計算；WEB；數(shù)據(jù)挖掘
中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）14-0064-01
并行計算技術(shù)、軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多元技術(shù)發(fā)展后，出現(xiàn)了云計算技術(shù)。云計算商業(yè)價值以及科研價值都獲得了肯定，IBM、Google等公司都非常重視云計算技術(shù)。隨著云計算的快速興起與發(fā)展，在數(shù)據(jù)存儲與商業(yè)化應(yīng)用方面將得到顯著提升，這也是云計算技術(shù)的一大重要價值所在。Web數(shù)據(jù)挖掘凸顯出極大的應(yīng)用價值。本文分析了云計算框架下的Web數(shù)據(jù)挖掘算法。
1 云計算的關(guān)鍵技術(shù)
與一般計算不同的是，作為一種超級計算，云計算的核心信息是數(shù)據(jù)，且屬于密集型。在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理以及編程模式等多方面凸顯出個性化的特點。本章所介紹的有關(guān)云計算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及編程模式。
1.1 大量分布式存儲技術(shù)
在云計算技術(shù)中，其關(guān)鍵的分布式存儲具有諸多優(yōu)點：有精確性、高效率以及實用性等。采用冗余存儲的方式能夠保證數(shù)據(jù)存儲的精確性。而硬件上所存在的缺陷可通過適當(dāng)?shù)能浖硗晟疲虼藫碛辛舜罅康姆植际酱鎯夹g(shù)，經(jīng)濟性與實用性等特性比較地突出。
1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)
云計算系統(tǒng)含有數(shù)項服務(wù)內(nèi)容，諸如分析大數(shù)據(jù)集的特點并及時地采取相應(yīng)的處理和分析的方式，從而凸顯出運行的高效性優(yōu)點。因而，全面高效地管理大數(shù)據(jù)集是云計算數(shù)據(jù)管理技術(shù)中不可或缺的一項重要內(nèi)容。在數(shù)據(jù)管理下，還可以迅捷地搜索到預(yù)定的數(shù)據(jù)。
1.3 虛擬化技術(shù)
作為一類分配計算資源的途徑，虛擬化技術(shù)也是云計算中的重要技術(shù)。該技術(shù)把不同級別的應(yīng)用系統(tǒng)，諸如硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)以及存儲等系統(tǒng)獨立化，肢解數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)以及應(yīng)用物理設(shè)施內(nèi)部的分工狀態(tài)，達(dá)到動態(tài)構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)的目的，完成集中管理以及共時使用的物理資源以及虛擬資源的任務(wù)。虛擬化技術(shù)強化了結(jié)構(gòu)體系的彈性以及靈活性，減少了開支，完善服務(wù)，盡可能都規(guī)避管理風(fēng)險。
1.4 并行編程模式
云計算的編程模型的確立必須要關(guān)注到后臺的保障性作用，在具體的執(zhí)行過程中要確保其合理的進(jìn)度。這樣才能夠使得云計算資源得到最大限度地使用，用戶也能夠更為便捷地使用該項資源。
云計算所采用的模式是Map-Reduce編程。最初的一個任務(wù)會形成“樹枝狀”的結(jié)構(gòu)，其下的子任務(wù)會通過Map以及Reduce等流程來加以執(zhí)行，從而保證任務(wù)能夠及時準(zhǔn)確地完成。
2 Web數(shù)據(jù)挖掘
Web數(shù)據(jù)挖掘是由Web、數(shù)據(jù)挖掘、計算機語言學(xué)以及信息學(xué)等數(shù)個學(xué)科構(gòu)建而成。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及Web通過一定的途徑得到了有機的統(tǒng)一整合之后，顯現(xiàn)出綜合性的特性。在對挖掘?qū)ο笳归_比較全面分析的基礎(chǔ)上，Web數(shù)據(jù)挖掘又被細(xì)化成包括內(nèi)容、結(jié)構(gòu)以及使用等方面的挖掘方面。其中，內(nèi)容挖掘的內(nèi)涵界定為：經(jīng)由人工化的組建模式，在Web環(huán)境下從相關(guān)的文件夾中提取使用者所需信息；結(jié)構(gòu)挖掘的內(nèi)涵界定為：經(jīng)由人工化方式下，針對多項結(jié)構(gòu)進(jìn)行挖掘，通過多種途徑方式從中提取出使用者所需信息；使用挖掘的內(nèi)涵界定為：將挖掘的對象聚焦于日志文件以及內(nèi)在所包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容作為突破口，發(fā)掘本站點的瀏覽人及其用戶數(shù)量。
3 基于云計算的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
當(dāng)下的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已廣泛地運用于網(wǎng)絡(luò)安全、搜索引擎、電子商務(wù)以及信息通信等諸多方面，效果也讓人滿意。其中，下面的幾類程序應(yīng)用的范圍更為廣泛：基礎(chǔ)設(shè)施也就是服務(wù)（IaaS）型的計算密集型并行處理應(yīng)用程序、平臺也就是服務(wù)（PaaS）型的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)以及軟件應(yīng)用即服務(wù)（SaaS）型的Web2.0應(yīng)用程序。與以前數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)相同的是，基于云計算的數(shù)據(jù)挖掘也要做好有關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)處理、挖掘以及評估結(jié)果模式等多項工作。點擊流決定了大多數(shù)的網(wǎng)站數(shù)據(jù)格式，因此，基于云計算的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)方式和以往的數(shù)據(jù)庫格式相異。
3.1 數(shù)據(jù)的收集和處理
該環(huán)節(jié)要采用決策樹區(qū)工具來區(qū)分用戶訪問數(shù)據(jù)以及Web機器人訪問數(shù)據(jù)。同時，在該環(huán)境下，基于網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模數(shù)據(jù)的展開過濾、轉(zhuǎn)換與整合等工作內(nèi)容都將得到解決，且還能將對應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為半結(jié)構(gòu)化XML文件，然后將其保存至分布式文件體系內(nèi)。
Google 公司最近推出了Map-Reduce新型并行編程。它把并行化、容錯、數(shù)據(jù)布局、負(fù)載均衡等多項功能集中于庫中，并把系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)的流程總結(jié)成2個階段：Map 階段以及Reduce 階段。運用Map-Reduce途徑來搜集數(shù)據(jù)比較地廣泛，但開發(fā)工具Hadoop本身并不完備，通過窗口技術(shù)可以把數(shù)據(jù)加以分離，且將滿足條件的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)性的靜態(tài)狀況呈現(xiàn)于窗口內(nèi)，因此，抽樣、直方圖以及小波變換或哈希等途徑可以及時地保存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)信息內(nèi)容。系統(tǒng)本身并不具備保存掃描、搜集數(shù)據(jù)的功能，卻算法也并不復(fù)雜，同時，應(yīng)用程序又牽涉到利用歷史數(shù)據(jù)的功能，從而弱化了整個系統(tǒng)的功能。目前有數(shù)個研究機構(gòu)構(gòu)建相關(guān)系統(tǒng)項目，包括STREAM，TelegraphCQ以及Aurora等，但影響并不明顯。
3.2 數(shù)據(jù)存儲
基于云技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，要關(guān)注到搜集、處理數(shù)據(jù)時的高效性，同時還要注意如果節(jié)點失效，還應(yīng)該注意遷移計算以及存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容。因此，還要借助于冗余存儲的方法來確保數(shù)據(jù)儲存的穩(wěn)定性與可靠性。
在云計算數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用領(lǐng)域中，非開源系統(tǒng)最為著名的當(dāng)屬Google公司旗下的GFS，開源系統(tǒng)最為著名的則是Hadoop開發(fā)的HDFS，這兩大系統(tǒng)現(xiàn)已得到極為廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。隨著技術(shù)的深化，今后在多個領(lǐng)域中的應(yīng)用也將得到進(jìn)一步提升，尤其在對數(shù)據(jù)存儲和計算的遷移工作中，將打破當(dāng)前效率低下的困境，使得數(shù)據(jù)處理效率得到顯著提升，并促進(jìn)其商業(yè)化應(yīng)用。
4 結(jié)束語
在云計算背景下的WEB數(shù)據(jù)挖掘已然成為當(dāng)前國內(nèi)外計算機領(lǐng)域的熱門課題，其研究成果的應(yīng)用范圍極其廣泛，具有很高的現(xiàn)實價值。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：云計算；圖書館；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲；服務(wù)器
中圖分類號：G250
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）17-0015-03
1 概述
云計算是指將IT相關(guān)的能力以服務(wù)的方式提供給用戶，允許用戶在不了解提供服務(wù)技術(shù)、沒有相關(guān)知識以及設(shè)備操作能力的情況下，通過Internet獲取需要的服務(wù)。亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫·貝佐斯（Jeff Bezos）曾反復(fù)強調(diào)過“70/30規(guī)律”：在那些運行應(yīng)用程序的事務(wù)中，有70%的時間和金錢都花費在支持和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施方面，而真正花在革新和發(fā)展業(yè)務(wù)的方面只占30%。而對于圖書館來說，曾有業(yè)內(nèi)人士表示，他們花在基礎(chǔ)設(shè)施上的時間和金錢更是遠(yuǎn)超過70%。因此，云計算方案的目的就是讓一個業(yè)務(wù)或組織能專心致力于其核心任務(wù)，而不是專注于怎樣把成果傳遞給顧客即技術(shù)問題。圖書館可以應(yīng)用云計算的理念，放大合作的力量，從而在互聯(lián)網(wǎng)上建立一個有意義的聯(lián)合體。
云計算技術(shù)為圖書館帶來的機遇可以體現(xiàn)在兩個方面：一是推動圖書館本身運營管理等所需技術(shù)的進(jìn)步；二是提高數(shù)據(jù)的使用效率；三是更大程度地實現(xiàn)信息共享。
2 推動技術(shù)進(jìn)步
世界第一大社交網(wǎng)站Facebook成功的原因之一就是為用戶創(chuàng)造了開放的平臺，任何人都可以在上面創(chuàng)建自己的程序然后付諸應(yīng)用。通過向Facebook的學(xué)習(xí)，近5年來圖書館員便集中注意力創(chuàng)建開源的圖書館管理系統(tǒng)。而現(xiàn)今兩大手機操作系統(tǒng)：蘋果和安卓，它們的網(wǎng)上商城使分享新發(fā)明變得如此簡單。同樣，圖書館應(yīng)該思考怎樣更好地與其他人分享技術(shù)創(chuàng)新的成果。圖書館的支柱就是圖書館管理系統(tǒng)（LMS或ILS），這些系統(tǒng)大多是封閉的專用系統(tǒng)，對于它們來說使用新技術(shù)不僅困難，需要很高的成本，而且它們不得不依賴系統(tǒng)的賣方來進(jìn)行與外部系統(tǒng)的整合。在過去的時間里，圖書館需要添加系統(tǒng)來管理不斷變化的館藏，這期間完成了從手工管理到手工與數(shù)字相結(jié)合的過渡。在云計算時代下，圖書館要改變的就是管理其核心服務(wù)的
方式。
首先，圖書館要做的就是建立開放的面向服務(wù)的架構(gòu)。許多云計算解決方案就是利用這種形式，為用戶提供開放的API方便任何程序使用。這意味著如果新的技術(shù)服務(wù)出現(xiàn)，圖書館不再需要依賴系統(tǒng)供應(yīng)商或者其他第三方，就能使用這些技術(shù)和服務(wù)。現(xiàn)有的圖書館已經(jīng)使用某些API來連接外部服務(wù)，但他們保留了原始的封閉的專用系統(tǒng)，這使他們很難與外部服務(wù)真正整合起來。其次，圖書館可以跳出技術(shù)的限制專注于館藏建設(shè)、讀者服務(wù)和改革創(chuàng)新。服務(wù)器可以“宣布退役”，也不需要每隔五年就要替換。圖書館員再也不需要維修計算機來確保它負(fù)載本地系統(tǒng)正常運行，也不用擔(dān)心存儲是否夠用。因為他們完全可以建立一個“私有云”來存儲自己的收藏。云計算技術(shù)還可減輕圖書館員的負(fù)擔(dān)。如今，許多圖書館員發(fā)現(xiàn)使用Google Docs可以幫助他們完成像撰寫論文這樣的需要合作的工作。它使得圖書館員無論在何時何地都可以共享手上的工作。另外，圖書館可以鼓勵用戶開發(fā)自己的應(yīng)用程序放到網(wǎng)上，使用在線軟件來管理視聽資源，圖書館的IT部門可以很靈活地通過與供應(yīng)商溝通提升他們的云計算數(shù)量，可以不用購買硬件設(shè)施就享受最新的軟件服務(wù)。基于以上，一旦圖書館系統(tǒng)采用開放的云計算方案，將大大減少人力和物力成本，圖書館這個群體本身就可以開始延伸其核心服務(wù)并在圖書館團體間通過云計算分享成果。
3 提高數(shù)據(jù)效率
網(wǎng)上商城eBay在數(shù)據(jù)整合方面做得很好。他們擁有大量關(guān)于物品的信息，賣家可以在上面將商品拍給出價最高的買者，而買家則可以對物品進(jìn)行打分評價。圖書館應(yīng)該向eBay學(xué)習(xí)整合數(shù)據(jù)，這樣做不僅利于圖書館員，更有利于信息的搜索者和使用者。數(shù)據(jù)的范圍不只局限于目錄數(shù)據(jù)，也要包含其它諸如知識基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、許可證數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)等。這樣的轉(zhuǎn)變可以利用云計算來完成，既提高了圖書館的效率，也在圖書館員和用戶間建立龐大的合作性團體。
首先，要想提高數(shù)據(jù)效率先要認(rèn)識到圖書館每天都在成百上千次地存取相同的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)保存在“云”上時，數(shù)據(jù)的保存和備份同時進(jìn)行，一旦一個圖書館改變了數(shù)據(jù)，其它圖書館將共享這個改變。將數(shù)據(jù)存儲在“云”上的另一個好處就是帶來協(xié)作管理的機遇。圖書館可以通過共享數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合作性館藏構(gòu)建、合作性存儲與數(shù)字化、合作性資料分享。通過廣泛聚合數(shù)據(jù)，圖書館也可以基于大量常用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開發(fā)新的服務(wù)如提醒服務(wù)。數(shù)據(jù)整合可以吸引更多的用戶與數(shù)據(jù)交互，添加內(nèi)容并且反復(fù)使用。這樣就意味著像eBay那樣，用戶之間是互利互益的。云計算具有很強的靈活性，因此，用戶可以不再局限于通過計算機來使用圖書館服務(wù)，通過手機、PDA等移動設(shè)備，用戶同樣可獲取需要的信息，圖書館甚至可以像其他應(yīng)用程序那樣開發(fā)出手機客戶端，使瀏覽訪問圖書館網(wǎng)站成為一種時尚和習(xí)慣，這樣也大大增加了數(shù)據(jù)的使用
效率。
4 實現(xiàn)信息共享
云計算環(huán)境下圖書館的聯(lián)盟實質(zhì)上是兩種團體的結(jié)合，一是單獨機構(gòu)內(nèi)或若干機構(gòu)間的合作團體，另一個就是圖書館和信息搜索者建立的外部團體。網(wǎng)絡(luò)化的圖書館聯(lián)盟將會大大節(jié)約成本，提高數(shù)據(jù)利用率，并且能群策群力方便做出更好的
關(guān)鍵詞 數(shù)學(xué)建模 獨立學(xué)院 課程改革 實踐能力
中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.02.044
Independent College Mathematical Modeling Education Curriculum Reform
――Take College of Arts and Sciences， Yunnan Normal University as an example
LIU Ruijuan[1]， YANG Bin[2]
（ [1]College of Arts and Sciences， Yunnan Normal University， Kunming， Yunnan 650222;
[2]Yunnan Institute of Electronics Industry， Kunming， Yunnan 650031）
Abstract This article from the reality of Yunnan Normal University of Arts， discusses the characteristics of Mathematical Modeling Course and the creation of the significance of this course， and then analyzes the independent Institute of Mathematical Modeling Courses problems proposed curriculum reform and solve mathematical modeling ideas. By selecting the appropriate course materials and auxiliary teaching materials， teaching and the establishment of mathematical modeling contest guide the team to achieve classroom case discussions and presentations combine teaching mode， associated with the creation of mathematical modeling curriculum support programs， such as probability theory， mathematical analysis ， operations research， graph theory and other courses， assessment methods diversified， respectively， classroom attendance， classroom discussion to answer the performance aspects of modeling large peacetime operations and final quality modeling work， modeling reply comprehensive assessment， in addition to organize students to participate actively in the network challenge and the National mathematical Contest in Modeling and other students， with remarkable results.
Key words mathematical modeling; independent college; curriculum reform; practical ability
數(shù)學(xué)建模課程是20世紀(jì)80年代初在我國理工科大學(xué)開設(shè)的一門重要的數(shù)學(xué)課程。由于數(shù)學(xué)建模過程幾乎模擬了科學(xué)研究的全過程，因而對于培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力與創(chuàng)新意識和應(yīng)用數(shù)學(xué)能力具有特殊的作用。而數(shù)學(xué)建模的多媒體教學(xué)，作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，具有形象直觀、信息量大、交互性強等優(yōu)點，對于發(fā)揮學(xué)生的主體作用、促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力也非常有益。這些能力也正是我們大學(xué)數(shù)學(xué)素質(zhì)教育所要努力追求的。
目前國內(nèi)關(guān)于數(shù)學(xué)建模課程改革的研究論文雖然比較多，也有一定的成果，當(dāng)時均處于探索階段，并且從目前數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革的相關(guān)文獻(xiàn)可以看到，大部分這方面的研究都集中體現(xiàn)普通高校和研究型高校或者數(shù)學(xué)建模課程的改革方案和與能力培養(yǎng)方面的關(guān)系，然而，盡管不少普通大學(xué)和研究型大學(xué)都在大膽嘗試建模課程體系改革，但針對獨立學(xué)院實際的數(shù)學(xué)建模教學(xué)改革基本空白，對數(shù)學(xué)建模課程的具體化改革對象和成果展現(xiàn)等方面的研究更是少見。
云南師范大學(xué)文理學(xué)院建模課程開展時間較短，從內(nèi)容到體系均有待完善，所以本文就云南師范大學(xué)文理學(xué)院的實際探討數(shù)學(xué)建模課程的改革及其成效，從而達(dá)到促進(jìn)建模的教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量，同時提高自身的素質(zhì)水平。
1 在獨立學(xué)院開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程的意義
云南師范大學(xué)文理學(xué)院自辦學(xué)以來，針對學(xué)生的缺點和不足，以新的視角，欣賞學(xué)生的特點，梳理學(xué)生的優(yōu)勢，客觀評價學(xué)生，掌握學(xué)生的優(yōu)勢、優(yōu)項，樹立教學(xué)信心，以積極的態(tài)度開展教學(xué)工作。培養(yǎng)學(xué)生處理相關(guān)信息和大量數(shù)據(jù)的能力，在數(shù)學(xué)建模過程中，我們引導(dǎo)學(xué)生針對所研究問題進(jìn)行收集、加工，處理和應(yīng)用信息的能力。學(xué)會提煉有用信息，并恰當(dāng)?shù)剡\用信息，并學(xué)習(xí)使用計算機和相應(yīng)的數(shù)學(xué)軟件。
在建模過程中我們要求學(xué)生充分發(fā)揮想象力和動手能力，采用類比的方法把表面上完全不同的實際問題，用相似的數(shù)學(xué)模型去描述解決他們，逐步達(dá)到觸類旁通的效果。
另外，因為數(shù)學(xué)建模課程主要涉及的都是現(xiàn)實生活中的實際問題，通過數(shù)學(xué)建模課程的學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)建模競賽的參與，可以極好地鍛煉學(xué)生的論文寫作能力和創(chuàng)新能力，同時提升學(xué)生的參與意識，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。所以在獨立學(xué)院開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程具有重要的意義。
2 云南師范大學(xué)文理學(xué)院數(shù)學(xué)建模課程的特點和存在的問題
2.1 云南師范大學(xué)文理學(xué)院數(shù)學(xué)建模課程的特點
（1）先修課程和應(yīng)用課程較多。數(shù)學(xué)建模課程需要眾多的先修基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程和數(shù)學(xué)軟件課程，如數(shù)學(xué)分析、運籌學(xué)、微分方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、圖論、計算方法、計算數(shù)學(xué)、解析幾何，MATLAB，Mathematics，lingo等，我院信息工程學(xué)院在開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程的前期或者同時開設(shè)上述相關(guān)課程，因為需要具備扎實的專業(yè)功底，才可能較好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模課程。
（2）教學(xué)方式靈活多變。各大高校數(shù)學(xué)建模課程是基本是案例式教學(xué)，每個章節(jié)以例子來說明，如商人過河問題，交通流問題，減肥問題，旅游地的選擇問題等等，均是和實際聯(lián)系較為緊密的身邊的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是也有一些常見的建模方法可以類比推廣，如層次分析法，灰色關(guān)聯(lián)度分析法，時間序列法，排隊論等，我們都是有針對性地選取教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)和接受能力。教學(xué)方法上我們采用講授法、探討法、歷年真題論文案例法（包括學(xué)生平時作業(yè)點評）等。
（3）教學(xué)設(shè)備手段先進(jìn)。建模課程需要處理大量的數(shù)據(jù)，我院配備了先進(jìn)的投影多媒體教室，并且開設(shè)了與建模相關(guān)的Matlab，Mathematica等數(shù)學(xué)軟件。
（4）實用性強。數(shù)學(xué)建模課程的案例基本都來自實際問題，如人口、天氣、干旱等的預(yù)測模型，優(yōu)化模型，決策模型，控制模型等。這些模型的引入，讓學(xué)生更加深刻地領(lǐng)會數(shù)學(xué)建模課程的實用性。
（5）課程較難學(xué)。數(shù)學(xué)建模課程涉及的領(lǐng)域廣，知識面大。通的（交通流問題），醫(yī)療領(lǐng)域（看病排隊問題）等，采用的各領(lǐng)域的知識較多，很多時候都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，需要很高的領(lǐng)會能力和接受能力，這對學(xué)生和教師要求都比較高。
2.2 云南師范大學(xué)文理學(xué)院數(shù)學(xué)建模課程存在的問題
本文作者從2011年開始講授數(shù)學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程，數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模課程存在的問題。
（1）教材涉及面太廣，如姜啟源的《數(shù)學(xué)模型》教材是我國自開設(shè)建模課程以來比較權(quán)威的一本建模教材，很多高校都在使用，但是從初等模型、簡單的優(yōu)化模型、線性規(guī)劃模型、微分方程模型到馬氏鏈模型等共13章，而課程安排只有周4課時，教學(xué)時間上較為緊張;另外整本教材基本都是案例，內(nèi)容多且涉及的數(shù)學(xué)建模方法很少，學(xué)生看著一本厚厚的教材，心里難免畏懼，而實際上并不能完全講授;對于三本獨立院校的學(xué)生來說，專業(yè)基礎(chǔ)不是很扎實，教材一些內(nèi)容較深，學(xué)習(xí)起來較為吃力。
（2）課堂教學(xué)基本以教師為中心，教師采用純講授的教學(xué)方法，學(xué)生很少參與，因而缺乏學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的興趣與積極性，學(xué)生也怕學(xué)。
基于上述問題的存在，影響學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模課程的積極性，并且我們要參與各類建模賽事，如果不及時進(jìn)行教學(xué)改革，勢必影響教學(xué)和學(xué)習(xí)效果，在建模競賽中也難取得較好的成績，雖然關(guān)于建模課程改革的課題和論文較多，但是緊扣我院實際的還基本空白，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，所以有必要對現(xiàn)有的數(shù)學(xué)建模課教學(xué)模式進(jìn)行改革。
3 對云南師范大學(xué)文理學(xué)院數(shù)學(xué)建模課程改革嘗試的思路
本文作者從2011年開始教授數(shù)學(xué)建模課程開始，就在實踐中開始摸索適合云南師范大學(xué)文理學(xué)院的數(shù)學(xué)建模課程改革思路，經(jīng)過幾年的實際教學(xué)和競賽指導(dǎo)，主要收獲如下：
（1）主體教材輔助方法、軟件教材進(jìn)行教學(xué)。目前作者使用的姜啟源編寫的《數(shù)學(xué)模型》對于獨立學(xué)院的學(xué)生來說這本教材內(nèi)容太難、太多了。作者近年來除講解教材的基本模型外，嘗試對教材進(jìn)行補充、重組和開發(fā)，具體方式有根據(jù)歷年的全國建模競賽的題目類型，有傾向性地進(jìn)行教學(xué)安排，并插入歷年建模真題和常用方法進(jìn)行課堂講授，同時插入一些實際問題讓學(xué)生進(jìn)行建模論文的寫作，根據(jù)我院學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和競賽的實際（對歷年的真題出現(xiàn)的題型和用到的方法出現(xiàn)的頻率）對章節(jié)進(jìn)行取舍。
（2）數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)方法改革。由于數(shù)學(xué)建模課程要進(jìn)行實戰(zhàn)演練，在學(xué)期配備相應(yīng)的建模大作業(yè)習(xí)題，如手機購買問題，地方人口問題，水資源短缺問題，氣候干旱問題，網(wǎng)吧數(shù)量萎縮等實際問題，要求學(xué)生在指定的時間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，整理，分析處理并以論文形式展現(xiàn)研究成果，同時安排論文模擬答辯，鍛煉學(xué)生的解決實際問題的能力。同時學(xué)院也積極聘請省級建模專家進(jìn)行專題講座，提高大家學(xué)習(xí)的積極性。
（3）數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)競賽團隊。我院近年來連續(xù)積極組織學(xué)生參加各類官方、民間數(shù)學(xué)建模競賽賽事。我院專門組建立了一支建模指導(dǎo)教師團隊，除了學(xué)期必修外，在全國建模競賽前的假期還專門組織學(xué)生進(jìn)行賽前培訓(xùn)，教師負(fù)責(zé)制分專題講授離散模型、連續(xù)模型、優(yōu)化模型、微分模型、概率模型、統(tǒng)計回歸模型和軟件講授、論文寫作等，突出體現(xiàn)教師的專長，提高了課堂教學(xué)效率，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
（4）開設(shè)與數(shù)學(xué)建模課程相關(guān)的軟件課程。為了讓學(xué)生更好地參與到數(shù)學(xué)建模中來，我們從大學(xué)一年級就有針對可開設(shè)數(shù)學(xué)軟件和建模講座。開設(shè)Mathematic，MATLAB，Lingo等軟件選修課，進(jìn)行數(shù)學(xué)的應(yīng)用與建模能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力，在運籌學(xué)等課程中，有意識地讓學(xué)生進(jìn)行作業(yè)的排版練習(xí)，如WORD，EXCEL等常用排版計算軟件。
（5）通過積累建立數(shù)學(xué)建模課程學(xué)習(xí)資源。如本校學(xué)生歷年的較優(yōu)秀的參賽論文，平時作業(yè)
教師教案、課件等，數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文等學(xué)習(xí)環(huán)境和信息交互空間。另外，給學(xué)生身邊實際的問題，如云南水資源短缺問題，干旱氣候預(yù)測問題，地區(qū)人口預(yù)測問題，網(wǎng)吧問題等進(jìn)行建模練習(xí)，讓學(xué)生把數(shù)學(xué)建模課程與實際應(yīng)用結(jié)合起來。
（6）課程考核形式多樣化。本文作者通過課堂考勤，課堂回答問題，課堂討論，平時作業(yè)，期末大作業(yè)，作業(yè)課堂答辯等多種方式結(jié)合的方法進(jìn)行課程考核。根據(jù)問題的大小，由學(xué)生獨立或組隊完成實際問題，若完成得好在原有成績的基礎(chǔ)上獲得“平時成績加分” ，給出最后考核的分?jǐn)?shù)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模課程的積極性，從而提高學(xué)生的建模能力。
（7）積極組織學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽和各類網(wǎng)絡(luò)建模賽事。截至目前為止，我們已經(jīng)連續(xù)五年組織學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，連續(xù)兩年組織學(xué)生參加“認(rèn)證杯”數(shù)學(xué)中國數(shù)學(xué)建模競賽，成績優(yōu)良。并且由信息工程學(xué)院定期舉辦建模和軟件講座參與各類數(shù)學(xué)建模比賽，熟悉比賽流程，了解論文撰寫過程，為每年九月的全國數(shù)學(xué)建模做準(zhǔn)備。
4 建模課程改革初步成效體現(xiàn)
我校作為獨立學(xué)院從2010年開始嘗試開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程，推動大學(xué)數(shù)學(xué)素質(zhì)教育方面，進(jìn)行了一些探索和實踐，并同年開始組織學(xué)生參加全國數(shù)學(xué)建模競賽和網(wǎng)絡(luò)建模競賽，成效顯著。
首先，從競賽獲獎來看，2010年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中，4個參賽隊分別榮獲1個省級一等獎，占總獎項的25%;2個省級二等獎，占總獎項的50%;1個省級三等獎，占總獎項的25%，獲獎率100%;
2011年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中，4個參賽隊分別榮獲1個省級一等獎，占總獎項的25%;2個省級二等獎，占總獎項的50%;1個省級三等獎，占總獎項的25%，獲獎率100%;
由于從2012年開始，數(shù)學(xué)建模競賽組委會對建模獎項做了限制調(diào)整，獲獎比例僅為原來的50%，所以2012年全國數(shù)學(xué)建模競賽指導(dǎo)的參賽隊教練組15個參賽隊其中榮獲2個省級一等獎，1個省級二等獎，9個省級三等獎，獲獎率為80%，其中省級一等獎?wù)伎偑勴椀?6.7%，省級二等獎?wù)伎偑勴椀?.33%，省級三等獎?wù)伎偑勴椀?5%。
2013年“認(rèn)證杯”數(shù)學(xué)中國數(shù)學(xué)建模網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)賽2個隊參賽，第一階段兩個參賽隊均獲云南最好成績?nèi)珖泉劊诙A段一個隊榮獲云南省唯一個全國一等獎，取得全球建模能力高級認(rèn)證;另一個參賽隊榮獲全國三等獎，取得全球建模能力基礎(chǔ)認(rèn)證，獲獎率100%。
2013年全國數(shù)學(xué)建模競賽，26個參賽隊參賽，其中榮獲1個國家二等獎，2個省級一等獎，3個省級二等獎，4個省級三等獎的優(yōu)異成績，獎項水平首次沖入國家獎項，建模水平大幅度提高，其中全國二等獎?wù)伎偑勴椀?0%，省級一等獎?wù)伎偑勴椀?0%，省級二等獎?wù)伎偑勴椀?0%，省級三等獎?wù)伎偑勴椀?0%。
2014年全國數(shù)學(xué)建模競賽，22個參賽隊參賽，其中榮獲2個國家二等獎，2個省級一等獎，4個省級二等獎，4個省級三等獎的優(yōu)異成績，獎項水平較上年建模水平大幅度提高，其中全國二等獎?wù)伎偑勴椀?6.7%，省級一等獎?wù)伎偑勴椀?6.7%，省級二等獎?wù)伎偑勴椀?3.3%，省級三等獎?wù)伎偑勴椀?3.3%。
可以看到從開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程以來，我校的數(shù)學(xué)建模水平到目前穩(wěn)步提升，很好地鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，同時增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和積極性，成效顯著。其次，從綜合能力來看，通過建模課程的改革，學(xué)生的應(yīng)變能力和思維能力都獲得了很大的提升。
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混凝土公司的集約度不斷出現(xiàn)提升狀態(tài)，多站化管理的效率不高問題得到了關(guān)注，所以混凝土他公司要不斷的加強信息化管理和建設(shè)，來逐漸的提升混凝土公司的競爭力。在混凝土公司信息化管理中可以采用GPS車輛定位和監(jiān)控技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動采集，這樣不僅僅加強了企業(yè)管理的控制性，還加強了在生產(chǎn)過程中的有序性，實現(xiàn)混凝土公司的精細(xì)化企業(yè)文化管理，不斷的提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞:
混凝土公司;信息化管理;重要性;策略
我國經(jīng)濟在不斷迅速發(fā)展著，工程建設(shè)的發(fā)展規(guī)模也是史無前例的，工程建設(shè)中的混凝土是主要建設(shè)材料之一，要加大混凝土建筑工程的質(zhì)量和效率，所以信息化管理在混凝土企業(yè)中起著重要的作用，混凝土的生產(chǎn)和管理離不開計算機系統(tǒng)，信息化管理能夠有效的控制混凝土在生產(chǎn)、銷售和售后服務(wù)的應(yīng)用。混凝土商品多部分為半成品，生命的周期比較短，但是供應(yīng)量非常的大，在管理上難度系數(shù)比較大，如果信息掌握的不及時會嚴(yán)重影響公司的經(jīng)濟效益和產(chǎn)品的質(zhì)量，所以在信息化管理中也需要建立良好的基礎(chǔ)，在生產(chǎn)、財務(wù)管理、車輛監(jiān)控系統(tǒng)和ERP管理系統(tǒng)都需要建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)的傳遞及時功能。
1．混凝土行業(yè)信息化管理的現(xiàn)狀
信息化管理是以計算機為主要工具的新生產(chǎn)力，當(dāng)今每一個行業(yè)都會涉及到信息化管理，實現(xiàn)企業(yè)管理流程的精細(xì)化和智能化。在混凝土行業(yè)中也重視信息化的管理，因為混凝土行業(yè)存在面廣和人員分散的現(xiàn)象，不利于現(xiàn)場管理，如果采用傳統(tǒng)的管理辦法不僅費時費力，并且管理的效率也比較低。我國的混凝土行業(yè)雖然已經(jīng)設(shè)立了一定的信息管理系統(tǒng)，但是在功能上比較單一，不能實現(xiàn)管理的一體化和集團化，也不能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程管理，在經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)的城市中，信息化管理存在很大的優(yōu)勢，很多企業(yè)利用遠(yuǎn)程管理軟件來進(jìn)行混凝土企業(yè)管理，而一些經(jīng)濟發(fā)展比較落后的城市，網(wǎng)絡(luò)條件相對應(yīng)的比較差，只能使用一些局域網(wǎng)的管理軟件。
2．實現(xiàn)混凝土公司信息化管理的重要意義
在我國的混凝土公司信息化管理中比較常用的系統(tǒng)有GPS系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，因為我國的混凝土行業(yè)起步相比較晚，如今的攪拌站的數(shù)量在不斷的增多，但是管理水平比較落后，一些發(fā)達(dá)城市使用企業(yè)資源管理軟件的比例比較大，在面對市場的機遇、服務(wù)水平和價格競爭的前提下，企業(yè)只有自身進(jìn)行改革、創(chuàng)新才能提高競爭力，以往的混凝土企業(yè)只是比較關(guān)注企業(yè)內(nèi)部的管理情況，而忽視了市場競爭的需求，經(jīng)實際情況發(fā)現(xiàn)要想使得混凝土企業(yè)得到可持續(xù)性的發(fā)展，務(wù)必實現(xiàn)信息化管理，例如ERP軟件的運用能夠讓企業(yè)的業(yè)務(wù)流程更加的清晰，可以和合作伙伴達(dá)成公式，最大限度的減低企業(yè)的運營成本，提升企業(yè)自身的實力和市場競爭力。
2．1提高生產(chǎn)效率。
實現(xiàn)混凝土公司信息化管理可以有效的提高生產(chǎn)效率，在公司的內(nèi)部表中很多工作已經(jīng)不需要人工完全，而是系統(tǒng)自動就會進(jìn)行更新，不僅降低了人工的成本，而且可以把數(shù)據(jù)、資料永久的保存起來，不會存在數(shù)據(jù)丟失的問題，在以后的的糾紛中可以清楚的解決結(jié)算數(shù)量和質(zhì)量出現(xiàn)的問題，還可以根據(jù)系統(tǒng)中顯示的庫存量與預(yù)訂量合理的安排發(fā)貨，減少扣雜的糾紛，有效提高了工作效率。
2．2減少企業(yè)的損失。
在信息化管理中原材料的使用和消耗都會自動生成數(shù)據(jù)，工作人員是無法進(jìn)行修改的，這樣能夠有效的防止員工人為因素的混凝土方量損失，這樣也是間接的為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。從管理角度來說，企業(yè)的運營管理、車輛調(diào)配、生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督、掌握的管理都能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一管理，為混凝土企業(yè)實現(xiàn)無死角的標(biāo)準(zhǔn)化管理的理念和完整的系統(tǒng)管理體系。
2．3加強企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的監(jiān)督工作。
在信息化管理中高層的管理人員及時在出差時也能夠通過系統(tǒng)軟件隨時觀察、檢查公司的生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀，進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制和決策，也可以在網(wǎng)絡(luò)中檢查商品混凝土的對口生產(chǎn)與質(zhì)量問題，最大限度的促進(jìn)了整個混凝土行業(yè)的效益發(fā)展。
3．針對混凝土公司信息化管理提出的重要措施
3．1實施規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化的管理，建立完整的規(guī)則體系。
在混凝土公司信息化管理中要加強精細(xì)化管理，首先要制定相應(yīng)的管理程序與制度，流程一定要標(biāo)準(zhǔn)化。因為混凝土的生產(chǎn)是不間斷性的，所以從ERP管理系統(tǒng)到最后的混凝土出戰(zhàn)都要有一個完整的規(guī)則體系。每一個工作人員都要有其對應(yīng)的職責(zé)和權(quán)限，要把每一個經(jīng)營人員的信息錄入到系統(tǒng)中去，在實驗室中要選擇合適的配合比，包括質(zhì)檢人員要經(jīng)常的檢驗混凝土的質(zhì)量，只有合格的混凝土生產(chǎn)才有權(quán)出站。
3．2加強數(shù)據(jù)化的管理。
在混凝土公司信息化管理中要加強數(shù)據(jù)話的管理，在生產(chǎn)過程中以數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)是體現(xiàn)企業(yè)活動的重要因素和條件，工作人員在日常就職期間每一條生產(chǎn)數(shù)據(jù)都要如實的記錄。數(shù)據(jù)在決策中也起著重要的作用，企業(yè)可以通過每天控制生產(chǎn)多少混凝土來實現(xiàn)工作績效，在管理系統(tǒng)中要錄入客戶的投訴和建議，針對這些問題找到原因并且解決問題，這樣能夠提高客戶的滿意度，也是間接的提升企業(yè)效益的有利條件。
3．3實現(xiàn)企業(yè)的云服務(wù)。
混凝土行業(yè)的發(fā)展離不開客戶的支持，每一個客戶都是企業(yè)的寶貴財富，所以建立企業(yè)的云服務(wù)能夠讓顧客得到最大的滿意度，云服務(wù)可以為客戶提供在線的營銷、品牌提升和售后服務(wù)問題，全方面的提高服務(wù)水平。
4．總結(jié)
實現(xiàn)混凝土公司信息化管理是企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的有利條件，信息化能夠提供一個協(xié)同發(fā)展的管理平臺，最大限度的降低企業(yè)的運營和管理成本，實現(xiàn)企業(yè)的最大效益化，信息化管理能夠有效的監(jiān)督混凝土的質(zhì)量和企業(yè)內(nèi)部管理情況，實現(xiàn)企業(yè)的精細(xì)化管理，管理者在獲得信息時起到及時和準(zhǔn)確的作用。實現(xiàn)信息化管理不只是對軟件系統(tǒng)的使用，更是管理全方面的一個升級，是企業(yè)走向現(xiàn)代化的標(biāo)志，不斷的提升混凝土企業(yè)的市場競爭力。
作者： 單位：江蘇禾木市政有限公司
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關(guān)鍵詞：云計算；安全性；可信云；安全云
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 15-0000-02
1 引言
隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升、移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展、數(shù)據(jù)中心對于全新的結(jié)構(gòu)和管理理念的需求，以及各行業(yè)對于IT需求的增長和相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，基于云計算的各種應(yīng)用在社會的眾多領(lǐng)域不斷被推廣展開。很多企業(yè)和機構(gòu)都部分或全部應(yīng)用云計算技術(shù)來部署其信息系統(tǒng)并提供相關(guān)服務(wù)，如今云技術(shù)已經(jīng)滲透到國家關(guān)鍵部門應(yīng)用中。基于云計算的應(yīng)用使得用戶能夠最大限度的利用計算、交互、存儲乃至應(yīng)用等IT資源，靈活的計算能力和高效海量數(shù)據(jù)管理分析方法，更方便的獲取各類信息服務(wù)。然而盡管云計算系統(tǒng)功能強大，且可無限虛擬服務(wù)資源、可按定制服務(wù)需要進(jìn)行交付服務(wù)計算，但假冒電子簽名、木馬攻擊與病毒損毀、電子簽名的抵賴等都在威脅著互聯(lián)網(wǎng)云計算的安全性。因此從云計算誕生以來，國內(nèi)外的眾多學(xué)者便對云的安全性進(jìn)行了很多研究。
2 云計算安全性的相關(guān)概念
2.1 云安全概述
云安全（cloud secarity）是一個綜合的概念和問題。研究的是云計算過程涉及的環(huán)境、流程、技術(shù)、管理、服務(wù)（service）等各個層面的安全問題，如果單純從某一層面去定義，無意是片面的。云安全領(lǐng)域研究的努力目標(biāo)是達(dá)成安全云或安全云計算。
2.2 云計算服務(wù)的安全現(xiàn)狀
在云計算被企業(yè)接受使用的同時，一直困擾網(wǎng)絡(luò)用戶的安全性問題也被提上云計算使用用戶的日程上來。安全性是一個很受爭議的問題。根據(jù)IBM的調(diào)查顯示，阻礙用戶選擇使用云計算的一個重要的原因就在于云計算的服務(wù)質(zhì)量以及數(shù)據(jù)安全性、私密性。在這項調(diào)查中，48%的企業(yè)認(rèn)為在使用云計算時數(shù)據(jù)的可用性和可靠性是很重要的，33%的企業(yè)用戶認(rèn)為云計算的法規(guī)限制是值得關(guān)注的。而在這些使用云計算的企業(yè)用戶中80%的企業(yè)認(rèn)為云安全是企業(yè)的第一優(yōu)先考慮因素。而縱觀Gartner、ENISA、CSA、IBM X-Force安全組織的調(diào)查報告可以發(fā)現(xiàn)，云計算的安全性問題涉及很多方面，其中包括：用戶數(shù)據(jù)存取權(quán)限的管理；數(shù)據(jù)存放的物理位置管理，云計算的濫用、優(yōu)先權(quán)問題、訪問權(quán)限問題以及法規(guī)的適用性等。因此，在云安全問題方面，云安全技術(shù)不但要考慮技術(shù)層面的問題，還要關(guān)注管理、流程、法規(guī)等層面。
云安全面臨的技術(shù)危機包括以下幾個方面：假冒電子簽名、偽造和變造電子簽名、電子簽名的抵賴、木馬攻擊和病毒損毀等。近些年來，云服務(wù)提供商頻頻出現(xiàn)各種不安全的事件。
云安全通過網(wǎng)狀的大量客戶端對網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、惡意程序的最新信息，推送到服務(wù)端進(jìn)行自動分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個客戶端。云安全的策略構(gòu)想是：使用者越多，每個使用者就越安全，因為如此龐大的用戶群，足以覆蓋互聯(lián)網(wǎng)的每個角落，只要某個網(wǎng)站被掛馬或某個新木馬病毒出現(xiàn)，就會立刻被截獲。據(jù)統(tǒng)計，云安全可以支持平均每天55億條點擊查詢，每天收集分析2.5億個樣本，資料庫第一次命中率就可以達(dá)到99%。借助云安全，現(xiàn)在每天阻斷的病毒感染最高達(dá)1000萬次。
3 可信云安全技術(shù)
雖然云計算產(chǎn)業(yè)具有巨大的市場增長前景，但對于使用云服務(wù)的用戶而言，云計算存在著多方面的潛在風(fēng)險和各種安全問題.在客觀分析了當(dāng)前云計算領(lǐng)域發(fā)展中面臨的安全挑戰(zhàn)問題基礎(chǔ)上，總結(jié)了云安全領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，最后指出了云安全領(lǐng)域的主要研究方向.云計算與可信計算技術(shù)的融合研究將成為云安全領(lǐng)域的重要方向.
可信云安全技術(shù)采用的技術(shù)路線是互聯(lián)信息的可信云技術(shù)和安全云技術(shù)。這兩項技術(shù)的支撐是可信模式識別技術(shù)、可信密碼學(xué)技術(shù)、可信融合驗證技術(shù)。可信云安全技術(shù)還涉及云用戶端制作技術(shù)、云服務(wù)中心制作技術(shù)以及可信計算技術(shù)、云安全技術(shù)。
3.1 可信云技術(shù)
可信云技術(shù)及其可信根計算認(rèn)證技術(shù)包括：針對可信云用戶加密、解密密鑰和算法的管理進(jìn)行可信密碼學(xué)技術(shù)計算；針對可信云用戶端的用戶身份進(jìn)行可信模式識別技術(shù)計算；針對可信云、端互動的“零知識”挑戰(zhàn)應(yīng)答認(rèn)證進(jìn)行可信融合驗證技術(shù)計算。
3.2 安全云技術(shù)
安全云技術(shù)包括：形成結(jié)合傳統(tǒng)模式識別技術(shù)及行為密鑰技術(shù)兩大技術(shù)的可信模式識別技術(shù)；形成基于傳統(tǒng)密碼學(xué)技術(shù)并具有系列連續(xù)變換的可信密碼學(xué)技術(shù)；形成結(jié)合“云端零知識證明”技術(shù)的可信融合驗證技術(shù)。
3.3 可信云安全技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)
可信云安全的技術(shù)即可以是可信云技術(shù)、安全云技術(shù)的組合使用，又可以是兩者的獨立使用，可信云安全的關(guān)鍵技術(shù)支撐是：可信模式識別技術(shù)、可信密碼學(xué)技術(shù)、可信融合驗證技術(shù)，包括系統(tǒng)軟、硬件及其應(yīng)用層、驅(qū)動管理層、物理邏輯層，形成可信根計算認(rèn)證的內(nèi)容。
（1）可信模式識別技術(shù)。鑒于傳統(tǒng)模式識別技術(shù)因為“拒識率”和“誤識率”的缺陷而導(dǎo)致的認(rèn)證誤判，可信模式識別技術(shù)將傳統(tǒng)模式識別技術(shù)和模式識別行為密鑰技術(shù)相結(jié)合，從而使得可信云用戶端只需要到可信云服務(wù)數(shù)據(jù)中心下載該可信云用戶端軟件即可達(dá)到零“拒識率”和零“誤識率”以及防范假冒登錄等功能。
（2）可信密碼學(xué)技術(shù)。傳統(tǒng)密碼學(xué)在當(dāng)今社會面臨的危機是安全通信定義與密碼學(xué)技術(shù)固有屬性的矛盾沖突，加密方法的可認(rèn)證性依賴于密鑰的可認(rèn)證性，而密鑰的安全性又依賴于密鑰的隱密性，在非對稱密鑰算法中，常用的一些算法又是潛在的攻擊手段。可信密碼學(xué)技術(shù)則對傳統(tǒng)密碼學(xué)技術(shù)結(jié)合點“拓?fù)淙骸弊儞Q運算技術(shù)進(jìn)行擴展，從而具有了用戶密鑰管理和可信驗證的功能。
（3）可信融合驗證技術(shù)。可信融合驗證技術(shù)將傳統(tǒng)的融合驗證技術(shù)作為一個子集，采用可信模式識別技術(shù)和可信密碼學(xué)技術(shù)，結(jié)合“云端零知識證明”方法，具有云、端互動“零知識”挑戰(zhàn)應(yīng)答認(rèn)證功能，并可實現(xiàn)云、端PKI技術(shù)的功能。
3.4 可信云安全的非技術(shù)手段
在云計算的使用過程中除了技術(shù)方面的因素會阻礙云計算的推廣，還有一些非技術(shù)方面的因素，例如：云計算供應(yīng)商與用戶之間是否具備嚴(yán)格的安全保密協(xié)議，云服務(wù)商與用戶的權(quán)利義務(wù)等等。針對這些因素，可信云安全可以采用一些非技術(shù)手段去加強云安全：選擇信譽好、有公信力的公司作為云服務(wù)提供商，保障云端用戶的數(shù)據(jù)安全；對于云計算的實施流程進(jìn)行安全規(guī)劃，每一個步驟都明確人員的權(quán)與責(zé)、制定合理的管理機制及響應(yīng)辦法；安排專職人員負(fù)責(zé)防護(hù)系統(tǒng)、安全審核、定制安全基礎(chǔ)設(shè)施等。
3.5 可信云安全的發(fā)展歷程
伴隨著網(wǎng)格技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的混合發(fā)展，可信云安全技術(shù)經(jīng)歷了三個階段：可信計算與云安全技術(shù)初級發(fā)展階段、可信計算與云安全技術(shù)高級發(fā)展階段、可信云安全技術(shù)發(fā)展階段。在可信云安全技術(shù)發(fā)展階段可信計算被應(yīng)用在云計算數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)，可信模式識別技術(shù)、可信密碼學(xué)技術(shù)、可信融合驗證技術(shù)在云、端互動中實施。
4 結(jié)語
云計算自提出以來，因其依靠基于互聯(lián)網(wǎng)的強大計算能力，使得成千上萬的終端用戶都能夠云端互動、有效連接，同時依靠強大的管理平臺和超級計算模式去實施多種應(yīng)用，而安全性問題則是用戶選擇云計算的一大阻礙。因此，云計算的安全性研究對于云計算的推廣應(yīng)用有著極為重要的意義。物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將到來，而云計算技術(shù)、云安全技術(shù)也必將會隨著這場技術(shù)變革逐漸完善。
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[關(guān)鍵詞]云計算 云協(xié)同 云時代
[分類號]G250.7
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)圖書館遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，同時也帶來了前所未有的機會。目前，IBM、微軟、雅虎、亞馬遜、Sun、EMC、Google等大型IT廠商都已涉足云計算。“云”計算作為一種技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的理念，為傳統(tǒng)圖書館和數(shù)字圖書館未來的發(fā)展，提供了全方位的指導(dǎo)和啟發(fā)，也為傳統(tǒng)圖書館提供了一種新的運營模式，圖書館的“云”時代即將到來。圖書館作為知識和公共資源提供者，將在最大限度上滿足用戶對知識的需要，用戶可以通過各種網(wǎng)絡(luò)終端，任意獲得圖書館的資源和應(yīng)用。各類型圖書館也將以分布式的節(jié)點方式、以極低的投入、充分利用設(shè)備資源的冗余，實現(xiàn)在傳統(tǒng)上只有大型超級計算機能夠?qū)崿F(xiàn)的夢想。同時，各個圖書館獨具特色的館藏資源，也將納入統(tǒng)一的數(shù)字圖書館整體架構(gòu)之中。
1 “云”計算介紹
1.1 “云”計算原理
“云”就是計算機群，每一群包括了幾十萬臺，甚至上百萬臺計算機。云計算(cloud computing)其實就是分布計算、網(wǎng)格計算、并行計算等既有理論的延續(xù)，其最基本的概念，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)，經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)處理海量信息，達(dá)到和“超級計算機”同樣強大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
“云”計算分三層：最下面是基礎(chǔ)架構(gòu)，包括硬件、服務(wù)器等物理資源；第二層是中間平臺；再上面一層是應(yīng)用和服務(wù)。“云”計算的基本原理是，通過并行計算，協(xié)同大量的分布式計算機，實現(xiàn)統(tǒng)一工作，這些計算機并非本地計算機而是網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程服務(wù)器或各節(jié)點上的計算機，其數(shù)據(jù)中心的運行方式類似于互聯(lián)網(wǎng)的運行方式，云計算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者，能夠快速把資源查找和處理轉(zhuǎn)換到需要的應(yīng)用上，使用戶根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。
1.2 “云”時代展望
目前，Pc依然是我們?nèi)粘９ぷ魃钪械暮诵墓ぞ撸覀円蕾嘝C的硬盤和在硬盤上安裝的各種軟件，否則我們會束手無策。
而在“云計算”時代，通過互聯(lián)網(wǎng)把所有的計算應(yīng)用和信息資源都連接起來，供個人和企業(yè)用戶隨時訪問、分享，管理和使用――相關(guān)的應(yīng)用和資源可以通過全球任何一個服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心來獲取，我們只需要一臺可以上網(wǎng)的設(shè)備，如電腦、手機等，在任何地方，只要能以任何方式登錄網(wǎng)絡(luò)，就可以使用通過云計算提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)生成、制作編輯各種文檔、文件進(jìn)行辦公了，也可以快速地計算和找到需要的資料，再也不用擔(dān)心資料丟失和電腦的損壞了。
1.3 “云”計算的幾大應(yīng)用形式
“云”計算從應(yīng)用模式上看，其核心是提供服務(wù)，目前主要有三種方式：①SAAS(軟件即服務(wù))：這種類型的“云”計算通過瀏覽器，把程序展現(xiàn)給成千上萬的用戶使用；②效用計算(Utility Computing)：這種云計算是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數(shù)據(jù)中心使得其能夠把內(nèi)存、I／O設(shè)備、存儲和計算能力集中起來成為一個虛擬的資源池來為整個網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)；③網(wǎng)絡(luò)平臺服務(wù)：通過提供一個計算機開發(fā)的API(接口)，讓開發(fā)者能夠開發(fā)更多基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用；或者通過云計算把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)提供給用戶。
1.4 “云”計算的應(yīng)用實例
“云”計算有很多應(yīng)用實例，但比較有代表性和借鑒意義的主要是谷歌公司、百度公司和亞馬遜公司所推出的應(yīng)用：①搜索：為了滿足搜索引擎迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求，谷歌搜索引擎的GFS文件系統(tǒng)(GoogleFile System)針對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)模超大的特點，基于分布式并行集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)，部署在廉價的普通硬件上，用來處理集群中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)點失效問題。通過高容錯技術(shù)，滿足大量用戶同時訪問時仍然能保證總體性能較高的服務(wù)。②數(shù)據(jù)規(guī)范：搜索引擎為提高搜索效率，將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴展到分布式平臺上，開發(fā)了分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)BigTable系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以有效處理大量的格式化以及半格式化數(shù)據(jù)，構(gòu)建了弱致性要求，可以確保半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如Search、History、Maps、Orkut和RSS閱讀器等應(yīng)用程序運行在BigTable之上。③辦公應(yīng)用：百度公司的百會系統(tǒng)和谷歌公司的googledocs是一個基于Web的工具，它有跟MSoffice相近的編輯界面，有一套簡單易用的文檔權(quán)限管理，而且它還記錄下所有用戶對文檔所做的修改。百會的這些功能令它非常適用于網(wǎng)上共享與協(xié)作編輯文檔。百度公司已經(jīng)推出了文檔編輯、電子表格、幻燈片演示、日程管理等多個功能的編輯模塊，能夠替代MSoffice相應(yīng)的一部分功能。值得注意的是，通過這種云計算方式形成的應(yīng)用程序非常適合于多個用戶進(jìn)行共享以及協(xié)同編輯，為一個小組的人員進(jìn)行共同創(chuàng)作帶來很大的方便性。④計算應(yīng)用：亞馬遜的彈性計算云(Elastic Compute Cloud，EC2)，用戶可以通過彈性計算云的網(wǎng)絡(luò)界面去操作在“云”計算平臺上運行的各個實例(Instance)，而付費方式則由用戶的使用狀況決定，即用戶僅需要為自己所使用的計算平臺實例付費，運行結(jié)束后計費也隨之結(jié)束。
2 “云”計算給圖書館發(fā)展提供的機遇
2.1 圖書館在當(dāng)今遭遇的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)圖書館的分散性導(dǎo)致各圖書館各自為戰(zhàn)，資源不能充分利用和開發(fā)。數(shù)字圖=}5資源供應(yīng)商也對傳統(tǒng)圖書館提出了新的要求，數(shù)字圖書資源以海量的內(nèi)容和較低的成本，通過計算機和網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供服務(wù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)圖書館的利用率大幅降低。同時，數(shù)字圖書館也遭遇搜索引擎巨頭的挑戰(zhàn)，國際大的軟件和互聯(lián)網(wǎng)廠商，給中國信息技術(shù)和信息安全帶來了極大的挑戰(zhàn)。
2.2 圖書館的機遇
2.2.1 確立“云”計算圖書館架構(gòu)體系和服務(wù)，構(gòu)筑圖書館數(shù)字聯(lián)盟①建立館際聯(lián)盟，整合分享館藏資源，通過云計算技術(shù)，實現(xiàn)面向客戶和公共服務(wù)的體系。②建立傳統(tǒng)圖書館與第三方數(shù)字資源供應(yīng)商和信息技術(shù)開發(fā)企業(yè)的聯(lián)盟，確保傳統(tǒng)圖書館在信息技術(shù)飛速發(fā)展中保持不敗。在云時代依托技術(shù)不斷創(chuàng)新，雖然可以保障圖書館的生命力，但其核心依舊要以標(biāo)準(zhǔn)的、權(quán)威的圖書文獻(xiàn)及其內(nèi)容為服務(wù)依托，不斷充實、擴展和更新的圖書文獻(xiàn)才是其生命力根本所在。③圖書館與公共信息服務(wù)平臺的聯(lián)盟與融合，圖書館向個人和機構(gòu)提供個性化的信息應(yīng)用服務(wù)。這些聯(lián)盟作為圖書
館“云”計算應(yīng)用與服務(wù)的支撐，共同協(xié)作，向用戶提供服務(wù)。
2.2.2 以全面推進(jìn)“云”計算圖書館建設(shè)為契機，建立圖書館數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 圖書館數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)的建立，可以保證圖書館資源利用最大化，節(jié)約遷移、改造和合作成本，尤其是圖書館數(shù)字化的技術(shù)和接口建設(shè)，在保持各圖書館特色的同時，也通過接口的標(biāo)準(zhǔn)化，作為云服務(wù)平臺的一部分，向社會公眾提供圖書館統(tǒng)一的云-計算開放接口服務(wù)。
2.2.3 以“云”計算服務(wù)為手段，變革圖書館服務(wù)模式 傳統(tǒng)的圖書服務(wù)模式，在信息技術(shù)應(yīng)用過程中，已經(jīng)開始產(chǎn)生了巨大的變化和服務(wù)擴展，通過云計算方式提供的服務(wù)，可以更加貼近用戶個性化應(yīng)用，同時又可以衍生出更多的、新的服務(wù)項目。
3 圖書館云平臺的架構(gòu)與實現(xiàn)
3.1 圖書館云計算的架構(gòu)模型
圖書館的云計算的架構(gòu)，從技術(shù)應(yīng)用角度，需要三個方面支撐來實現(xiàn)：一是底層硬件的算法技術(shù)，實現(xiàn)硬件的集群；二是虛擬計算服務(wù)技術(shù)，保證圖書館服務(wù)和應(yīng)用的托管；三是應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，為用戶提供多種應(yīng)用和服務(wù)。圖書館云計算應(yīng)用平臺通過面向用戶接口和界面，為不同用戶提供多種綜合應(yīng)用。作為圖書館云平臺的機構(gòu)用戶――圖書館，可以享受和使用圖書館云平臺的圖書編目、圖書管理、借閱管理、應(yīng)用開發(fā)擴展、計費、訂購等服務(wù)；作為公共個人用戶，在不受任何終端和接入限制情況下，享受圖書館云平臺提供的文獻(xiàn)檢索、動態(tài)跟蹤、論文寫作存儲、博客、RSS以及其它在線協(xié)同辦公等服務(wù)。
3.2 圖書館“云”計算應(yīng)用的技術(shù)需要
“云”計算在技術(shù)和應(yīng)用上的逐漸完善，為圖書館進(jìn)入云時代，全面整合分散在各圖書館的設(shè)備、協(xié)同各圖書館的應(yīng)用、組織各圖書館的數(shù)據(jù)資源等方面，提供了現(xiàn)實的技術(shù)保障。
3.2.1 圖書館的“云”設(shè)備――底層硬件實現(xiàn) 圖書館云計算是指用云計算技術(shù)建造的虛擬數(shù)據(jù)中心或超級計算機，并以免費或按需租用方式提供給軟件開發(fā)者，即硬件服務(wù)HaaS(Hardware-as-a-Service)，通過多種設(shè)備的協(xié)同并行運算實現(xiàn)。圖書館云設(shè)備協(xié)同就是利用分布在各地的圖書館部署的不同的廉價服務(wù)器組成的服務(wù)器集群，在計算能力、可靠性、性價比等方面能夠達(dá)到大型計算機的水準(zhǔn)。目前比較成熟可借鑒的開發(fā)應(yīng)用Hardtop技術(shù)就是google搜索引擎的MapReduce算法實現(xiàn)的開源平臺，MapReduce可以讓TB級別的數(shù)據(jù)在數(shù)千臺服務(wù)器上運行計算，Hadoop可以讓計算模型細(xì)化到一個個小塊，這些小塊能夠通過很多服務(wù)器并行計算。圖書館的云計算在底層應(yīng)用上，就可以借鑒和采用Hardtop技術(shù)，在不擴大設(shè)備部署的情況下，實現(xiàn)圖書館云設(shè)備的協(xié)同高效運行，其核心技術(shù)就是開發(fā)出控制大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群的計算資源操作系統(tǒng)，它不但可以自動將計算任務(wù)并行化，充分調(diào)動大型服務(wù)器集群的計算能力，而且還可以自動應(yīng)對大多數(shù)系統(tǒng)故障，實現(xiàn)高水平的自主管理。
3.2.2 圖書館的“云”協(xié)同――應(yīng)用層實現(xiàn) 軟件應(yīng)用的協(xié)同分布式運算實現(xiàn)。利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)的處理過程從個人計算機或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的計算機集群中。數(shù)據(jù)被包裝在對象Object中，而對象是運行在應(yīng)用服務(wù)器的內(nèi)存中，這樣，整個計算負(fù)載才會集中到這些應(yīng)用服務(wù)器上，然后就可以架設(shè)多臺應(yīng)用服務(wù)器，進(jìn)行分布計算；比較成熟的應(yīng)用Gigaspaces是一個基于Space-Based Architecture架構(gòu)的可伸縮方案，也是網(wǎng)格計算grid computing的一種。圖書館云協(xié)同就是需要把一個Web應(yīng)用，簡單部署到網(wǎng)格中的處理單元，實現(xiàn)集群和并行計算。
3.2.3 圖書館的“云”數(shù)據(jù)――數(shù)據(jù)庫層的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的分布式協(xié)同運算。圖書館的應(yīng)用根本就是提供數(shù)據(jù)查詢，通過云數(shù)據(jù)技術(shù)，打破目前已經(jīng)應(yīng)用了30多年的基于磁盤的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采用云計算可以在分布式環(huán)境中運行――可以同時調(diào)用分布在多個地點的眾多服務(wù)器存儲圖書數(shù)據(jù)資源。Google的Bigtable，Amazon的SimpleDB，10Gen的Mongo，AppJet的AppJet數(shù)據(jù)庫以及甲骨文開源BerkelyDB，Nimbus的云計算數(shù)據(jù)庫NimbusDB將被設(shè)計為能夠通過簡單的增加-更多的服務(wù)器來無限擴展數(shù)據(jù)庫的運算能力，并且支持軟件的在線升級、軟件和硬件的容錯性。此類技術(shù)完全可以滿足圖書館資源的云數(shù)據(jù)部署和整合。
3.2.4 圖書館的“云”應(yīng)用――軟件服務(wù)的實現(xiàn) 云計算軟件應(yīng)用有幾個特點：一是用戶注冊后可以立即開始使用，或者叫做即需即用、隨需應(yīng)變；二是所有客戶的程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；三是程序和數(shù)據(jù)庫采用多重租賃架構(gòu)(Multi-tenant)，從而提高穩(wěn)定性可擴展性，并降低維護(hù)成本。通過軟件服務(wù)方式超越不同圖書館異構(gòu)式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、管理軟件等環(huán)境，實現(xiàn)各分散的資源協(xié)同。不依賴于特定的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對各圖書館現(xiàn)有的管理系統(tǒng)、館藏數(shù)字文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行整合，最后部署到分散到各圖書館服務(wù)器、乃至終端計算機上，再利用云計算方式，把每個圖書館的資源以分布式方式提供給終端用戶。
3.3 圖書館云服務(wù)平臺的開放接口(API)和界面
圖書館的云服務(wù)平臺，其服務(wù)對象的不同和服務(wù)內(nèi)容的不同，需要提供的服務(wù)接口也不相同，但主要有四個層面的關(guān)鍵接口。
面向終端公共用戶的統(tǒng)一服務(wù)界面：這是指圖書館云提供給用戶的個性化的應(yīng)用，用戶在這里自由使用分布在云端上資源和數(shù)據(jù)，只有用戶需要借閱具體的圖書和文獻(xiàn)時，才會根據(jù)獲得的索引查詢結(jié)果以及自己擁有的用戶權(quán)限，決定在哪一個圖書館借閱。
面向圖書館的數(shù)據(jù)托管接口：這是圖書館云平臺提供各個圖書館的接口，每個圖書館可以通過把自己的數(shù)據(jù)托管到云平臺上，分享自己的館藏資源。
面向圖書館軟件租用接口：圖書館云平臺，把圖書館軟件放到網(wǎng)絡(luò)上，供各個圖書館租用或下載使用。
面向圖書館服務(wù)器集群接口：這是圖書館與的底層技術(shù)，通過并行算法，把分散的圖書館服務(wù)器集成起來，以獲得更佳的運行速度和效率。
3.4 圖書館的云服務(wù)
圖書館需要使用的云服務(wù)，主要是圖書館的業(yè)務(wù)應(yīng)用，分為兩種情況：第一種情況是小圖書館，不必購買專業(yè)的圖書館軟件，而是通過使用云計算的SAAS服務(wù)，不用專門購買服務(wù)器，也不用專業(yè)的管理員，就可以處理圖書編目、借閱以及其他基本使用需要；第二種情況是已經(jīng)有一定信息化規(guī)模的圖書館，數(shù)據(jù)庫具有一定的規(guī)模，數(shù)據(jù)比較完善，可以采用數(shù)據(jù)托管方式，也可以通過系統(tǒng)改造，向具有云服務(wù)功能的系統(tǒng)平臺遷移。
面向終端用戶的云服務(wù)，是把圖書館最基本的服務(wù)功能，并通過云計算技術(shù)的應(yīng)用，把終端用戶開展科研和學(xué)術(shù)研究有機的結(jié)合到一起，真正做到脫離設(shè)備和地點的限制。根據(jù)圖書館的服務(wù)的內(nèi)容和圖書館建設(shè)的需要，圖書館需要在幾個層面提供服務(wù)，主要包括：①文獻(xiàn)利用：包括，文件檢索、瀏覽、保存、卡片、筆記、標(biāo)簽等。②情報跟蹤：通過RSS對指定學(xué)術(shù)期刊、雜志、出版社、研究機構(gòu)以及其他圖書館的網(wǎng)站進(jìn)行跟蹤，及時獲得科研最新動態(tài)和成果。③學(xué)術(shù)交流：各種學(xué)術(shù)會議動態(tài)，通過博客等系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。
4 圖書館云平臺建設(shè)的瓶頸和突破的可能性
圖書館的云計算研究還處在起步階段，現(xiàn)有的研究大都停留在模式的探索和前景的展望層面，距離真正開展云計算平臺建設(shè)，還有很大的一段距離。云計算與圖書館行業(yè)的交叉結(jié)合，需要一大批信息技術(shù)人才。但是長期以來，圖書館信息技術(shù)人員極為短缺，能夠真正開展研究的專業(yè)人員寥寥無幾，導(dǎo)致圖書館對信息技術(shù)的高端應(yīng)用明顯滯后。目前，圖書館信息技術(shù)的應(yīng)用軟件開發(fā)大都還停留在C／S結(jié)構(gòu)上，幾乎還未出現(xiàn)對圖書館云計算開發(fā)的技術(shù)力量投入。
關(guān)鍵詞：陀螺方位；坐標(biāo)方位；導(dǎo)線平差；支導(dǎo)線；附和導(dǎo)線
中圖分類號：X752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1、引言
大紅山銅礦位于云南省玉溪市新平彝族傣族自治縣戛灑鎮(zhèn)，地理位置為東經(jīng)101°39′，北緯24°06′，靠哀牢山脈東側(cè)戛灑江東岸，屬侵蝕剝蝕山地地形，地勢陡峻。測區(qū)屬于山地、高山地區(qū)，平均海潑1200多米。
隨著大紅山銅礦采礦工業(yè)的日益發(fā)展、老礦井的改建和擴建、開采深度和開采范圍的擴大等對礦山測量作業(yè)效率和精度提出新的要求。大紅山銅礦引進(jìn)HGG05積分式全自動陀螺全站儀，它是一種將陀螺儀和全站儀結(jié)合成一體的、全天候的不依賴其他條件能夠測定真北方位的物理定向儀器，可以在井下任何巷道定向，定向精度不受井深影響。采用陀螺全站儀定向，一方面解決了地下導(dǎo)線的起始方位角精度問題，另一方面還可以在井下導(dǎo)線中加測一定數(shù)量的陀螺方位角，限制誤差積累，提高井下控制網(wǎng)的精度和可靠性。特別為大型貫通工程正確延伸和精密貫通提供保證。
2、陀螺定向中坐標(biāo)方位角的計算
應(yīng)用HGG05陀螺全站儀進(jìn)行定向，首先需要測定儀器常數(shù)，根據(jù)陀螺定向原理，應(yīng)用公式：
即：地理北=陀螺北+，求算陀螺定向邊的地理北方位角。一般地面精密導(dǎo)線、三角網(wǎng)或GPS網(wǎng)已知的是坐標(biāo)表方位角，井下定向邊使用的也是坐標(biāo)方位角，而不是地理方位角。因此還需要求算子午線收斂角。由真北方位角與坐標(biāo)方位角的換算公式：
最后得到陀螺定向邊的坐標(biāo)方位角計算公式為：
3、陀螺方位應(yīng)用在井下導(dǎo)線平差中的可行性分析
井下巷道在空間上是分區(qū)分階段延伸的，在時間上一個礦井服務(wù)年限將延續(xù)幾十年甚至到上百年。因此在井下一次全面建立控制網(wǎng)是不可能的。一般為了提高不斷發(fā)展中的導(dǎo)線精度，應(yīng)隨時加測陀螺邊并及時時進(jìn)行平差處理。如果沒加測一條陀螺邊就進(jìn)行一次整體平差處理，導(dǎo)線的成果就要不斷改動，從而帶來一系列控制精神問題。為了解決這個矛盾，我們提出如下簡易平差方法：即加測的陀螺邊視為堅強邊，將相鄰兩陀螺邊之間的導(dǎo)線強制附合在陀螺邊上，形成方向附合導(dǎo)線。方向附合導(dǎo)線只有一端有已知坐標(biāo)點，先進(jìn)行角度閉合差的分配，然后以水平角平差值和實測邊長直接計算導(dǎo)線邊的坐標(biāo)增量，進(jìn)而得到導(dǎo)線點坐標(biāo)值。
3.1 支導(dǎo)線與陀螺方位附合導(dǎo)線點位精度分析
井下支導(dǎo)線由于起始點坐標(biāo)和起始方位的誤差影響，以及測角和量邊的誤差積累，必然會使導(dǎo)線點的位置產(chǎn)生誤差。由測角量邊誤差所引起的支導(dǎo)線終點K在X軸和Y軸方向上的位置誤差如下：
終點K點的點位誤差為：
若考慮支導(dǎo)線起始點的坐標(biāo)誤差Mx1和My1，及起始方位角0及其中誤差m0的影響時，起始邊方位角誤差和起算點坐標(biāo)誤差對終點位置的共同影響為：
顧及支導(dǎo)線的起始坐標(biāo)誤差，起始方位角誤差及測角量邊誤差，支導(dǎo)線在X軸和Y軸方向上的誤差為：
支導(dǎo)線終點K的總點位誤差為：
根據(jù)式1～式5，可以對支導(dǎo)線終點點位誤差總結(jié)如下：
（1）起始點點位誤差對導(dǎo)線終點點位誤差的影響，與導(dǎo)線的長度和形狀無關(guān)，且保持為常量。
（2）起始邊方位角誤差對導(dǎo)線終點點位誤差的影響，與導(dǎo)線的形狀有關(guān)，當(dāng)起始邊方位角誤差一定時，對直伸型導(dǎo)線影響最大，曲折型導(dǎo)線次之，閉合導(dǎo)線則不受影響。
（3）測角誤差對導(dǎo)線終點點位誤差的影響隨測角誤差的增大和測站數(shù)目的增多而增大，當(dāng)幾條導(dǎo)線的測角精度相同、測站數(shù)和總長度相近時，其影響取決于導(dǎo)線的形狀，對直伸型導(dǎo)線影響最大，曲折型導(dǎo)線次之，閉合導(dǎo)線最小。
（4）量邊偶然誤差的影響與量邊偶然誤差系數(shù)以及導(dǎo)線的總長度有關(guān)，與導(dǎo)線形狀無關(guān)。
（5）量邊系統(tǒng)誤差的影響與量邊系統(tǒng)誤差影響系數(shù)以及導(dǎo)線的形狀有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)誤差系數(shù)一定時，對直伸型導(dǎo)線影響最大，曲折型導(dǎo)線次之，閉合導(dǎo)線不受影響。
以上內(nèi)容中分析了支導(dǎo)線終點K的點位誤差，當(dāng)需要估算支導(dǎo)線任意點C的點位誤差時，只要將該點當(dāng)作支導(dǎo)線終點，再用以上的相應(yīng)公式估算其點位誤差即可。
根據(jù)坐標(biāo)方位角的推算公式，支導(dǎo)線任意邊i的坐標(biāo)方位角可以表達(dá)為：
因此，該方位角的誤差為：
當(dāng)測角精度相同時，有：
若不考慮起始邊的坐標(biāo)方位角誤差，則：
方向附合導(dǎo)線經(jīng)角度平差后，導(dǎo)線點的坐標(biāo)是水平角平差值和實測邊長的函數(shù)。按條件平差求平差值函數(shù)的中誤差的方法，在不考慮起算數(shù)據(jù)差的影響時，方向附合導(dǎo)線終點K的點位誤差推算公式為：
為了簡化計算，將坐標(biāo)原點移到導(dǎo)線各點的平均坐標(biāo)點，即重心上，可得導(dǎo)線終點的誤差在重心坐標(biāo)系統(tǒng)中的計算公式為：
分析公式8和公式9可知：方向附合導(dǎo)線量邊誤差與支導(dǎo)線相同，而測角誤差的影響比在支導(dǎo)線中的影響要小，因為[R2oi]比[R2i]小。因此，方向附合導(dǎo)線與支導(dǎo)線相比較，導(dǎo)線的點位精度有了提高。《煤礦測量規(guī)程》中第77條規(guī)定：在布設(shè)井下基本控制導(dǎo)線時，一般每隔1.5km ～ 2.0km應(yīng)加測陀螺定向邊。7”和15”級基本控制導(dǎo)線陀螺全站儀定向的精度不得低于10”和15”。在已建立的井下控制網(wǎng)的礦井，應(yīng)當(dāng)用加測陀螺定向邊的方法改建井下平面控制網(wǎng)，在大型巷道貫通工程中，應(yīng)當(dāng)用加測陀螺定向邊的方法保證巷道的準(zhǔn)確延伸和精確貫通。
方向附合導(dǎo)線經(jīng)角度平差后，任意邊i的坐標(biāo)方位角按下式計算：
因為任意邊的坐標(biāo)方位角是角度平差值的函數(shù)，故按求平差值函數(shù)的權(quán)倒數(shù)的公式，可導(dǎo)出平差后任意邊坐標(biāo)方位角中誤差Mi的計算公式為：
方向附合導(dǎo)線中，經(jīng)角度平差后，坐標(biāo)方位角誤差最大的邊位于導(dǎo)線中央，將i=(n+1)/2帶入公式10，可得：
從上面分析可以看出，在支導(dǎo)線的終邊加測一條陀螺方位角作為方向控制，則其方位角精度可以大大提高。
3.2 實測數(shù)據(jù)及成果分析
根據(jù)大紅山銅礦生產(chǎn)實際，結(jié)合井下導(dǎo)線網(wǎng)的情況，選擇在“600中段米底莫Ⅱ、Ⅲ采準(zhǔn)干線至地表”的導(dǎo)線邊WJ1-WJ2和“米底莫680Ⅵ段充填巷至米底莫B80-96線地質(zhì)探礦工程”導(dǎo)線邊IX4-IX5，進(jìn)行井下陀螺方位角測定。相關(guān)的測試數(shù)據(jù)及結(jié)果如表1和表2所示。
表1 井下陀螺方位角測量計算表之一
表2 井下陀螺方位角測量計算表之二
為了減少井下作業(yè)時間，盡可能少對日常生產(chǎn)的影響，選擇其中的兩條陀螺導(dǎo)線邊，加以對比分析，具體的觀測數(shù)及相關(guān)計算如表3和表4所示。
表3 井下陀螺方位角測量計算表之三
表4 井下陀螺方位角測量計算表之四
已經(jīng)在地面穩(wěn)定的兩條堅強導(dǎo)線邊上，通過6組12次觀測，測定了HGG05陀螺全站儀的儀器常數(shù)=-143035，其精度為6。用陀螺全站儀測定井下導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角相對于地面堅強邊的中誤差，即井下陀螺定向中誤差，陀螺定向方位角及附合導(dǎo)線邊差值，如下表5所示：
表5井下陀螺定向邊方位及精度統(tǒng)計表
由上表2013年8月19日兩組井下陀螺定向平均值精度計算井下陀螺定向綜合一次定向中誤差為：。由儀器及儀器常數(shù)穩(wěn)定性分析報告知，地面陀螺全站儀綜合一次定向中誤差為： ，地面陀螺綜合定向平均值中誤差為：。由此可以認(rèn)為，井下陀螺綜合定向與井下陀螺綜合定向平均值精度相當(dāng)。此結(jié)果說明，用相同的儀器，以相同方法觀測時，地面一次測定中誤差與井下一次測定中誤差基本相同，從而進(jìn)一步說明測量結(jié)果的合理性。由兩組井下陀螺定向求得坐標(biāo)方位精度計算井下綜合坐標(biāo)方位角定向中誤差為：。從表五可以看出，此次井下陀螺全站儀測定的導(dǎo)線邊WJ1-WJ2的坐標(biāo)方位角與附合導(dǎo)線平差計算得到的坐標(biāo)方位角差值為：10，其差值很小。2012年1月，井下陀螺全站儀測定的導(dǎo)線邊T704--T70A和X7--X8坐標(biāo)方位角與附合導(dǎo)線平差計算得到的坐標(biāo)方位角差值分別為：36和24。通過以上分析比較，也從另一方面充分說明了陀螺定向的準(zhǔn)確性和可靠性。
4、結(jié)論
通過本文的研究與分析，可以看出將陀螺測量的坐標(biāo)方位應(yīng)用到導(dǎo)線平差的過程中，能提高導(dǎo)線方位精度及平面精度，具有較高的可靠性及可實施性。
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【關(guān)鍵詞】云計算；區(qū)域性；高校數(shù)字教學(xué)資源；建設(shè)模式
【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009-8097(2012)06-045-06
隨著云計算技術(shù)引入我國，各個領(lǐng)域的專家針對云計算的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源的高效利用及有效共享性進(jìn)行了大量的研究，在此基礎(chǔ)上教育云、資源云、企業(yè)云等一些新鮮詞匯應(yīng)運而生。云計算作為新一代信息技術(shù)手段，其擁有的強大優(yōu)勢也得到世界各大企業(yè)青睞。根據(jù)IT市調(diào)機構(gòu)的預(yù)估，2013年全球云計算市場規(guī)模將達(dá)到950億美元，更將云計算列為IT產(chǎn)業(yè)未來十大趨勢之首，其報告指出未來五年云服務(wù)的平均年成長率會高達(dá)26％，世界500強企業(yè)中，將有400強使用各種方式不同的云服務(wù)。鑒于當(dāng)前云計算及其理論體系研究已經(jīng)取得了一定的成果。因此，基于云計算技術(shù)來構(gòu)建區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源已具備良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》明確地提出了“加強優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應(yīng)用”即要求通過資源庫的建設(shè)、優(yōu)質(zhì)資源引進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)、公共服務(wù)平臺建設(shè)、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式等手段來促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的普及和共享。在此政策的提出之前，國家就已經(jīng)采取了相關(guān)的措施，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的建設(shè)也取得了較大的發(fā)展。例如，中國高等教育數(shù)字圖書館(CADLIS)、中央廣播電視大學(xué)、中國知識基礎(chǔ)設(shè)施工程(CNK／)和國家精品課程資源網(wǎng)等等。國內(nèi)的一些學(xué)者也較早地關(guān)注數(shù)字教學(xué)資源的“區(qū)域性”問題的研究，都試圖采用區(qū)域性來解決教學(xué)資源的孤立、重復(fù)、低質(zhì)以及難以共享等問題，探求一種合理的區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源共建、共享的服務(wù)體系。另一方面就是我國高校群體龐大，數(shù)量較多，地域分布比較散，各高校之間差異性大，在目前的條件下也很難實現(xiàn)高校的優(yōu)質(zhì)資源共建、共享、共用。基于以上問題筆者提出了利用云計算的強大功能來解決高校數(shù)字教學(xué)資源共享所遇的瓶頸問題。
一 云計算概述
1 云計算簡介
隨著各個領(lǐng)域的專家研究云計算的深入，對云計算的概念提出了各種不同的想法，以至于目前沒有統(tǒng)一的定義標(biāo)準(zhǔn)。美國國家技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)局(NTST)信息技術(shù)實驗室給出的云計算定義相對比較全面、系統(tǒng)。它指出云計算是對基于網(wǎng)絡(luò)的可配置的共享計算資源池，能夠方便地，隨需訪問的一種模式。這些可配置的共享計算資源池包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用和服務(wù)，并且這些資源池也以最小化的管理或者通過與服務(wù)提供商的交互可以快速地提供和釋放。這樣的云計算有5個基本特征：一是客戶按需獲取服務(wù)；二是任何時間、任何地點獲得網(wǎng)絡(luò)訪問；三是模塊化劃分各獨立的資源池；四是快速的提供和釋放資源；五是服務(wù)可被監(jiān)控和控制。
2 云計算的服務(wù)體系
云計算的本質(zhì)是訪問者通過網(wǎng)絡(luò)提出各種服務(wù)的請求，因而其服務(wù)體系的構(gòu)成應(yīng)以服務(wù)為核心。如圖1所示的物理層、虛擬層、平臺層和應(yīng)用層是該服務(wù)體系的核心部分，加上用戶訪問層和管理層一共六個部分構(gòu)成了云計算服務(wù)體系的整體結(jié)構(gòu)。
(1)用戶訪問入口
用戶訪問入口是訪問者與云服務(wù)系統(tǒng)的接口，是一種可視化的操作界面。訪問者可以通過Web瀏覽器進(jìn)行注冊、登錄和獲取相應(yīng)的云服務(wù)權(quán)限，其呈現(xiàn)的界面如同本地計算機操作桌面系統(tǒng)。
(2)服務(wù)目錄
服務(wù)目錄是一個云服務(wù)的列表清單，訪問者在獲得云服務(wù)相應(yīng)權(quán)限后，即可從中選擇需要使用的云服務(wù)。
(3)物理層
物理層是底層的基礎(chǔ)設(shè)施層，擁有大量的軟、硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供大量的服務(wù)器資源、計算資源和存儲空間資源。
(4)虛擬層
虛擬層是將底層基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化，構(gòu)成一個共享，按需分配的資源虛擬化環(huán)境，為上層提供虛擬資源服務(wù)。
(5)平臺層
平臺層是基于虛擬層支撐上層的云服務(wù)，是連接虛擬層和應(yīng)用層的紐帶，主要用于檢測和響應(yīng)應(yīng)用層提交來的用戶服務(wù)請求，動態(tài)分配虛擬層的各種虛擬資源。
(6)應(yīng)用層
應(yīng)用層是云計算數(shù)據(jù)中心和用戶的接口，主要是向不同的用戶請求提供不同的云服務(wù)。
(7)管理層
管理層是貫穿在云計算各層服務(wù)中，包括安全管理、用戶管理、服務(wù)目錄管理、服務(wù)任務(wù)管理、服務(wù)資源管理、部署管理和服務(wù)監(jiān)控等。
二 區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源的內(nèi)涵與現(xiàn)狀
1 區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源內(nèi)涵
高校數(shù)字教學(xué)資源指的是各所高校所擁有的，用數(shù)字技術(shù)處理的，可以在多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行的各種物質(zhì)、人力和信息資源。而區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源帶有“區(qū)域性”的特征，這里所指的區(qū)域性是指在一個特定的地理區(qū)域內(nèi)以各個高校為單位共建、共享、共用數(shù)字教學(xué)資源。主要包含以下幾個內(nèi)涵：(1)區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源是以區(qū)域為空間載體，具有系統(tǒng)性、整體性、萊聯(lián)性、相對獨立性和時空差異性。(2)區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)和發(fā)展要相對脫離于各高校，有其自身獨立的發(fā)展途徑。(3)涉及多主體的利益關(guān)系，如：區(qū)域內(nèi)教育管理部門，資源研發(fā)部門，各高校相關(guān)部門以及師生等。(4)建設(shè)區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源促進(jìn)了該區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源均衡配置以及教育信息化的均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，對提升其教學(xué)效果產(chǎn)生了深刻影響。
2 區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源現(xiàn)狀
高校是培養(yǎng)人才的基地，擁有著豐富的數(shù)字教學(xué)資源和建設(shè)人員。隨著高校數(shù)字化校園建設(shè)的不斷深入，數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用也卓有成效，然而區(qū)域內(nèi)各高校對數(shù)字教學(xué)資源的應(yīng)用效果卻并不樂觀。一方面從教學(xué)資源自身出發(fā)，不同區(qū)域的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源表現(xiàn)出極大的“貧富”差距，經(jīng)濟發(fā)展落后地區(qū)的資源配置明顯匱乏于經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)，表明了各高校數(shù)字教學(xué)資源分配不平衡。再者，區(qū)域內(nèi)各高校對于數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)大多數(shù)以自建為主，共享不足，不能滿足各高校師生教與學(xué)的需要。還有各高校的管理體制存在問題，成為數(shù)字教學(xué)資源共建、共享的主要障礙。
另一方面從數(shù)字教學(xué)資源的共享出發(fā)，多年來區(qū)域內(nèi)的各高校相繼開發(fā)制作了精品課程庫、課件庫、試題庫等數(shù)字教學(xué)資源已經(jīng)上傳到網(wǎng)上，但是由于各高校在設(shè)計開發(fā)教學(xué)資源時，使用的硬件軟件、網(wǎng)絡(luò)編程語言不同造成教學(xué)資源平臺的通用性和兼容性較差。其次區(qū)域內(nèi)各高校的服務(wù)器大多采用Browser／sever網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中式地訪問教學(xué)資源，這種方式容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，導(dǎo)致訪問者對教學(xué)資源的獲取不通暢。還有就是對于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)，學(xué)生以自學(xué)為主，缺乏師生互動的氛圍，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。
綜上所述，當(dāng)前的高校數(shù)字教學(xué)資源服務(wù)體系已經(jīng)不能滿足高校師生教與學(xué)以及科研的需求，需要創(chuàng)建一個新興的、全面的、多元的區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源共建、共享服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)行有效的整合該區(qū)域內(nèi)各高校數(shù)字教學(xué)資源，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源的最佳均衡配置。
三 基于云計算的區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)可行性分析
隨著數(shù)字化校園建設(shè)的深入，高校的數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)取得快速發(fā)展，南京大學(xué)在此方面的研究已經(jīng)得到社會各界的廣泛認(rèn)可，其通過建設(shè)數(shù)字化共享平臺，有效地整合南京大學(xué)全校豐富的優(yōu)質(zhì)資源，為實現(xiàn)遠(yuǎn)程教育和其他分類教學(xué)活動提供有力的數(shù)字支撐服務(wù)，著重體現(xiàn)整合、共享、持續(xù)和實用四大特色。筆者以南京大學(xué)數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)的四大特色為依據(jù)，結(jié)合上述教學(xué)資源建設(shè)存在的問題，分析基于云計算建設(shè)區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源的可行性。
1 數(shù)字教學(xué)資源的整合
“整合”就是將不同種類的數(shù)字化教學(xué)資源按照一定的分類標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行整理并作有機集成。云計算最大的性能就在于資源的整合，它的根本出發(fā)點就是信息的融合，存儲并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行共享，這個使得用戶可以最大限度地整合資源。區(qū)域內(nèi)各高校在云計算技術(shù)支持下，依據(jù)本校優(yōu)勢學(xué)科和特色專業(yè)進(jìn)行分布式的教學(xué)資源開發(fā)制作，并進(jìn)行模塊化的規(guī)劃設(shè)計，將教學(xué)資源建設(shè)成精品課程庫、課件庫、教學(xué)案例庫、教學(xué)音視頻庫等模塊，然后利用云計算的靈活擴展性，將該區(qū)域內(nèi)各高校教學(xué)資源進(jìn)行有效整合，形成各高校共建的云計算數(shù)字教學(xué)資源中心，為該區(qū)域內(nèi)的各高校師生提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)字教學(xué)資源。
2 數(shù)字教學(xué)資源的共享
“共享”就是對數(shù)字教學(xué)資源進(jìn)行集中管理和均衡配置，云計算支持下可以將區(qū)域內(nèi)物理分散的數(shù)字教學(xué)資源集中化，減少教學(xué)資源建設(shè)的重復(fù)率。另外，云計算能還實現(xiàn)統(tǒng)一訪問入口途徑。區(qū)域內(nèi)各高校師生可以使用注冊后的用戶名、密碼在不同的教學(xué)平臺上統(tǒng)一認(rèn)證。在任何時間、任何地點獲得所需的數(shù)字教學(xué)資源，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各種數(shù)字教學(xué)資源的高度共享，提高教學(xué)資源的利用率。
3 數(shù)字教學(xué)資源的持續(xù)
“持續(xù)”體現(xiàn)在教學(xué)資源的開放性上，要求方便資源的在線更新與資源的及時擴充，即對教學(xué)資源管理和服務(wù)的易擴展性和可維護(hù)性。云計算具有靈活的擴展性和伸縮性，可以輕松擴展虛擬化資源，只需增加網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)量即可提供更大的計算資源和存儲資源，提高區(qū)域內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源發(fā)展的持續(xù)性。
4 數(shù)字教學(xué)資源的實用
“實用”就是指高校師生和資源服務(wù)管理的全面性、系統(tǒng)性，包括教學(xué)資源的獲取和上傳，搜索資源的簡易程度以及后臺管理等。云計算的實用性主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施的配置上，區(qū)域內(nèi)各高校無需購買昂貴的服務(wù)器也無需支出大量的經(jīng)費維護(hù)和管理，將所有涉及的計算和存儲都放在云端進(jìn)行，而師生只要擁有可聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備即可隨時隨地地獲取云端教學(xué)資源，大大減少高校在信息化建設(shè)中購買軟硬件的開支，既方便高校師生對于教學(xué)資源的獲取，又達(dá)到教學(xué)效果的最大化。
四 基于云計算的區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)模式
1 模式的保障管理機制建設(shè)
基于云計算完成對區(qū)域內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源共建、共享、共用是一項系統(tǒng)性的工程，作為建設(shè)主體的各高校必須健全保障機制，改善管理體制，優(yōu)化整合各高校數(shù)字化教學(xué)資源管理部門，并且加強各高校管理部門之間的相互協(xié)調(diào)，統(tǒng)一規(guī)劃與管理。要求組建一個“區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源管理小組”，小組成員由區(qū)域內(nèi)教育主管部門領(lǐng)導(dǎo)和各高校教學(xué)資源管理部門的領(lǐng)導(dǎo)組成，這樣的領(lǐng)導(dǎo)小組具有一定的決策權(quán)，便于資源建設(shè)和管理的實施，其次還要求在各高校設(shè)立教學(xué)資源管理小組的分支，形式一個系統(tǒng)的管理機制。領(lǐng)導(dǎo)小組成立后，根據(jù)不同的工作形式，組內(nèi)成員分成三個不同的子部門：監(jiān)督指導(dǎo)部門、資源建設(shè)部門、技術(shù)實施部門。如圖2所示。
監(jiān)督指導(dǎo)部門：組內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)層次，主要負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源建設(shè)和管理等各種規(guī)章制度的制定以及資源規(guī)劃和調(diào)配措施的建立，并定期召開各高校數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)和共享的協(xié)調(diào)會，指導(dǎo)各高校數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)和共享的實施。有著監(jiān)督、指導(dǎo)、決策和檢查的功能。
資源建設(shè)部門：組內(nèi)資源建設(shè)和管理人員層次，主要負(fù)責(zé)資源庫中各種教學(xué)資源的建設(shè)和管理，即采用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對上傳的各類教學(xué)資源進(jìn)行審定，交流，篩選和評價。如針對教師上傳的課件、教案、視頻課程等教學(xué)資源的篩選，確保建設(shè)優(yōu)質(zhì)的數(shù)字教學(xué)資源。
技術(shù)實施部門：組內(nèi)技術(shù)人員層次，主要負(fù)責(zé)該服務(wù)體系的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，云計算服務(wù)平臺的構(gòu)建，運行環(huán)境的設(shè)計開發(fā)以及后期的軟硬件設(shè)備和服務(wù)器的管理與維護(hù)等。
2 模式的邏輯模型構(gòu)建
目前大多數(shù)高校使用的仍是基于校園網(wǎng)的教學(xué)資源，校際之間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)籌規(guī)劃，系統(tǒng)性和兼容性較差，導(dǎo)致校際之間的數(shù)字教學(xué)資源很難實現(xiàn)共享。其次是區(qū)域內(nèi)各高校之間普遍存在著應(yīng)用系統(tǒng)水平低下，缺乏統(tǒng)一的資源管理器。因此，從區(qū)域內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源共建共享視角看，各高校現(xiàn)有的教學(xué)資源建設(shè)模式已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)習(xí)者的需求，出于此原因筆者提出了基于云計算建設(shè)區(qū)域內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源的邏輯模型，即各高校采用分布式共建、共享、共用數(shù)字教學(xué)資源的模式，具體模式構(gòu)成如圖3所示。
區(qū)域內(nèi)各高校根據(jù)自身的學(xué)科優(yōu)勢和特色專業(yè)建設(shè)相關(guān)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，并將其統(tǒng)一上傳到云端服務(wù)器上進(jìn)行集中的管理，作為訪問端的各高校師生無需知道所需的教學(xué)資源在哪臺服務(wù)器上，只需要通過Web瀏覽器即可打開服務(wù)目錄(學(xué)資源目錄)就可以不再受時間和地點限制訪問云端的教學(xué)資源。
3 模式的“兩大主體”構(gòu)建
(1)區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源的構(gòu)建
區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)是該服務(wù)體系構(gòu)建的兩大主體之一，其建設(shè)的目的就是將該區(qū)域內(nèi)各高校的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合，進(jìn)行集中的管理和分配。以實現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源的均衡配置，減小校際之間在教學(xué)資源上存在“差距”。不過區(qū)域內(nèi)的大部分資源分布在各高校、教育部門以及部分教師的手中，沒有得到充分的利用和資源的有效共享，形成了資源“孤島”現(xiàn)象。眾所周知在一定區(qū)域內(nèi)各所高校的數(shù)字教學(xué)資源差異性很大，存在其優(yōu)勢的學(xué)科資源也必然存在相對薄弱的學(xué)科資源，如何在校際之間實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的優(yōu)勢互補、取長補短，達(dá)到優(yōu)質(zhì)資源使用效果的最大化，提高區(qū)域內(nèi)各高校教學(xué)質(zhì)量，是各高校值得思考的地方。針對上述問題，筆者認(rèn)真思考后提出一種基于云計算的整合優(yōu)勢來促進(jìn)區(qū)域內(nèi)高校數(shù)字教學(xué)資源的共建、共享。具體的模型如圖4所示。
在區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源構(gòu)建中，要求在充分調(diào)研論證，做好師生需求分析的基礎(chǔ)上，由各高校根據(jù)其自身的優(yōu)勢學(xué)科和特色專業(yè)分布式建設(shè)相應(yīng)的數(shù)字教學(xué)資源，然后通過網(wǎng)絡(luò)上傳到云端服務(wù)器上，最后在云端利用云計算的高度擴展性將各高校上傳的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源進(jìn)行有效整合，根據(jù)學(xué)科類型進(jìn)行模塊化設(shè)計，形成各學(xué)科類獨有的教學(xué)資源，例如，理學(xué)資源、哲學(xué)資源、文學(xué)資源等。每個學(xué)科資源庫中都有相應(yīng)的媒體素材、試題、試卷、教案、課件等素材類教學(xué)資源庫。而作為云客戶端的各高校師生只需要可以聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備就能夠通過Internet訪問和使用云端各種數(shù)字教學(xué)資源。
(2)云計算服務(wù)平臺的構(gòu)建
云計算服務(wù)平臺是其服務(wù)體系構(gòu)建的另一個建設(shè)主體，即從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)層次促進(jìn)數(shù)字教學(xué)資源共建共享，它是高校數(shù)字教學(xué)資源的載體。服務(wù)平臺的搭建要考慮到教學(xué)資源的因素，二者是相互支撐的，缺一不可。不僅如此，還要充分利用好“區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源管理小組”的職能，根據(jù)各高校現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施狀況進(jìn)行合理分配資源來構(gòu)建。
圖5所示的位于架構(gòu)最底層的是物理層也稱為資源層，主要包含服務(wù)平臺中所有物理設(shè)備，包括服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備和其他硬件設(shè)備。這些硬件設(shè)備主要有區(qū)域內(nèi)各高校集體提供。虛擬層位于資源層之上，其作用是按照高校師生及其服務(wù)的需求從底層選擇資源，從而形成不同規(guī)格的計算資源，即虛擬機。平臺層位于虛擬層和應(yīng)用層之間，主要任務(wù)是提供云服務(wù)開發(fā)和運行的環(huán)境，方便高校師生對教學(xué)資源的開發(fā)和使用，也方便技術(shù)人員對云服務(wù)平臺的管理和維護(hù)。應(yīng)用層位于最上層，提供各類教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用軟件，是高校師生和云服務(wù)體系的接口，提供最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、計算服務(wù)、存儲服務(wù)等。云計算操作系統(tǒng)包含各個管理中心，是負(fù)責(zé)云計算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)軟件、硬件資源管理監(jiān)控的系統(tǒng)軟件。通過其系統(tǒng)性的管理實現(xiàn)云計算的三層服務(wù)，即云基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Iaas)、云平臺即服務(wù)(Paas)、云軟件即服務(wù)(Saas)。云計算服務(wù)平臺的搭建為區(qū)域內(nèi)高校師生提供了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的高效獲取途徑。
4 模式的實現(xiàn)機制
客戶端的交互接口是以Web Services方式向訪問者提供各種應(yīng)用服務(wù)，這種方式無論對教師教學(xué)還是學(xué)生學(xué)習(xí)，使用設(shè)備都是要求最低的，即可用最低配置獲得最大化的教與學(xué)效果。然而設(shè)備要求降低也擴大了訪問終端設(shè)備的范疇，不再局限于筆記本電腦，各高校師生通過移動手機、I口ad等移動設(shè)備即可進(jìn)行隨時隨地地學(xué)習(xí)，擴展了室內(nèi)課堂教與學(xué)，真正使移動學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)得到了踐行。
高校師生基于云計算服務(wù)體系獲取數(shù)字教學(xué)資源的方式很簡單，只需要注冊即可獲取相應(yīng)的權(quán)限，然后進(jìn)入虛擬化的桌面，獲得一定的虛擬化計算資源和存儲資源，對該用戶權(quán)限內(nèi)的可用資源進(jìn)行管理和分配。
5 模式的評價機制
哈瑞頓曾經(jīng)指出：評價是關(guān)鍵，如果不能評價就不能控制，如果不能控制，你就不能管理，你就不能提高。如此看來評價的重要性不言而喻。基于云計算的數(shù)字教學(xué)資源獲取也可以看成是社會服務(wù)的一種新型服務(wù)模式，也應(yīng)該具備社會服務(wù)評價的各種指標(biāo)。在市場營銷的領(lǐng)域中，客戶對于服務(wù)質(zhì)量的評價主要關(guān)注于兩個因素：一是服務(wù)過程質(zhì)量與服務(wù)結(jié)果質(zhì)量的區(qū)別；二是服務(wù)質(zhì)量的五個維度。下面以市場營銷角度來評價云計算服務(wù)的質(zhì)量：
(1)云計算服務(wù)過程質(zhì)量與服務(wù)結(jié)果質(zhì)量
第一層面是云計算服務(wù)結(jié)果，基于云計算的區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)是否對各高校教師的教學(xué)、科研有幫助；是否對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)有幫助。
第二層面是各高校師生對服務(wù)過程的總體印象，主要來源于服務(wù)平臺和服務(wù)的數(shù)字教學(xué)資源兩大建設(shè)主體。服務(wù)平臺要關(guān)注其訪問速度、信息檢索簡易程度、導(dǎo)航的清晰度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性等。服務(wù)教學(xué)資源評價是針對數(shù)字化教學(xué)資源自身的一些特點評價，主要有內(nèi)容的科學(xué)性、客觀性、全面性、可行性、導(dǎo)向性等。還要關(guān)注內(nèi)容的更新程度。
(2)云服務(wù)質(zhì)量的五個維度
一是可靠性，從云計算系統(tǒng)構(gòu)建要實現(xiàn)的目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行評價，主要考慮區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源共建、共享、共用的程度；二是對高校師生的回應(yīng)，主要從回應(yīng)要及時，提高師生交流的互動性維度進(jìn)行評價；三是可信任度，主要從系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性和資源的科學(xué)性方面進(jìn)行評價；四是對高校師生的個人關(guān)注，主要從高校師生對數(shù)字教學(xué)資源需求分析角度進(jìn)行評價；五是有形資源，主要從服務(wù)平臺軟硬件和服務(wù)器等物理設(shè)備出發(fā)進(jìn)行評價。
五 基于云計算的區(qū)域性高校數(shù)學(xué)資源建設(shè)注意我問題
1 教學(xué)資源建設(shè)要整體規(guī)劃，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)
區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)要求各高校在資源建設(shè)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計。不僅僅局限于各高校教學(xué)資源的簡單堆積，而是要依據(jù)其自身的學(xué)科優(yōu)勢分布式建設(shè)各類的優(yōu)質(zhì)學(xué)科資源庫，防止資源的低質(zhì)、重復(fù)的建設(shè)。其次要將云端的資源分學(xué)科集中式的建設(shè)和管理，即采取集中式和分布式相結(jié)合的方式促進(jìn)該區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享，要充分發(fā)揮“區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源管理小組”在宏觀調(diào)控和戰(zhàn)略指導(dǎo)上的作用。另一方面對于各高校數(shù)字教學(xué)資源的建設(shè)要符合一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對于共享的各類教學(xué)資源要進(jìn)行審定，交流，篩選和評價，確保建設(shè)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)數(shù)字資源。
2 云計算平臺建設(shè)要符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)共建共享
云計算服務(wù)平臺的建設(shè)要求各高校在技術(shù)實施部門的領(lǐng)導(dǎo)下，采用相同的軟硬件設(shè)備和同一種網(wǎng)絡(luò)編程語言進(jìn)行搭建，建設(shè)成本區(qū)域內(nèi)各類數(shù)字教學(xué)資源共享的標(biāo)準(zhǔn)平臺，有利于各類教學(xué)資源的系統(tǒng)開放性和靈活共享性。
3 重視任務(wù)與激勵相結(jié)合，促進(jìn)主動建設(shè)
基于云計算建設(shè)區(qū)域性高校數(shù)字教學(xué)資源，一般有兩種不同的方式：一是各高校現(xiàn)有資源的上傳；二是各高校的對新資源的開發(fā)。相比于前者，后者對于資源的更新和可持續(xù)使用顯得更為重要。資源的建設(shè)多采用任務(wù)驅(qū)動的形式，各高校師生在“區(qū)域性數(shù)字教學(xué)資源管理小組”協(xié)調(diào)和統(tǒng)一規(guī)劃下，合理安排各學(xué)科教學(xué)資源的開發(fā)任務(wù)，避免教學(xué)資源的重復(fù)建設(shè)。不僅如此，還要充分調(diào)動和鼓勵各高校師生開發(fā)教學(xué)資源的積極性，如提供一定的資源開發(fā)資助經(jīng)費，培養(yǎng)師生在建設(shè)教學(xué)資過程源中的主人公意識等。這樣，不僅可以強化和鍛煉教師、學(xué)生的實踐動手能力，還能夠有效提升學(xué)科教師的信息化教學(xué)能力和學(xué)生的信息技術(shù)能力，實現(xiàn)學(xué)校、教師和學(xué)生三者的共同發(fā)展。
4 重視應(yīng)用，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量有效提升
目前，在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)和使用上普遍存在一種傾向，即重開發(fā)而輕應(yīng)用。各高校和教育部門對資源的開發(fā)研究相當(dāng)重視，反而對資源后續(xù)的使用研究關(guān)注較少。因此，在資源開發(fā)后要加強對平臺和資源的應(yīng)用，只有在應(yīng)用過程中，才能檢測教學(xué)資源對各高校教學(xué)質(zhì)量的提高程度。也只有重視對其的應(yīng)用，才能最大限度地發(fā)揮教學(xué)資源的功能和作用，有效的提升各高校的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：MVC備份模式；機器學(xué)習(xí)；數(shù)據(jù)災(zāi)備；信息安全
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2016）01-0056-04
一、引言
數(shù)據(jù)中心容災(zāi)備份系統(tǒng)簡稱“災(zāi)備系統(tǒng)”，又稱為災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)或災(zāi)難備份系統(tǒng)。災(zāi)備系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心保護(hù)數(shù)據(jù)的最后手段， 其建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，不但涉及數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)，而且涉及組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、規(guī)章制度、外部協(xié)作關(guān)系、資金投入等各個方面。災(zāi)備系統(tǒng)需要對可能遭受的風(fēng)險進(jìn)行風(fēng)險分析和業(yè)務(wù)影響分析，結(jié)合數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀進(jìn)行設(shè)計，同時籌備所需的各種資源，制定詳細(xì)的任務(wù)進(jìn)度計劃，通過嚴(yán)格的項目設(shè)施管理措施，才能保證項目的質(zhì)量和進(jìn)度的要求。
1.項目背景
數(shù)據(jù)資源中心項目作為天津市教委“十一五”和“十二五”規(guī)劃教育信息化的重點建設(shè)項目之一，已基本完成軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，正在進(jìn)入應(yīng)用服務(wù)體系建設(shè)階段，為支撐各類應(yīng)用系統(tǒng)的正常部署和穩(wěn)定運行，需建立起滿足要求并符合發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)支撐環(huán)境，更重要的是制定系統(tǒng)安全規(guī)范、逐步完善備份體系，以形成數(shù)據(jù)資源中心的完整業(yè)務(wù)流程，以支撐未來數(shù)據(jù)資源中心作為全市教育行業(yè)承載各級各類應(yīng)用系統(tǒng)的省級數(shù)據(jù)中心。
隨著天津市教委教育信息化建設(shè)工作的不斷深入開展，數(shù)據(jù)的重要性越來越重要，保護(hù)天津市教育信息化數(shù)據(jù)資源中心的數(shù)據(jù)安全保障即數(shù)據(jù)備份迫在眉睫。數(shù)據(jù)資源中心遂擬構(gòu)建數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)盡量貼近天津市教委數(shù)據(jù)資源中心的需求，在用戶量、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)軟件及安全需求等各方面，盡量接近或者類似資源中心的未來需求。
2.系統(tǒng)要求
（1）數(shù)據(jù)保護(hù)覆蓋率高，恢復(fù)有保障。保證保護(hù)后的數(shù)據(jù)可以被恢復(fù)，保證數(shù)據(jù)恢復(fù)的影響最低。要讓所有系統(tǒng)納入備份系統(tǒng)，并保證納入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)得到了充分地保護(hù)。
（2）備份策略滿足資源中心未來的RTO/RPO的需求。RTO/RPO的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與天津市教委數(shù)據(jù)資源中心的要求類似。RTO是指業(yè)務(wù)恢復(fù)的時間間隔，即恢復(fù)系統(tǒng)需要當(dāng)機多長時間；RPO是指系統(tǒng)恢復(fù)的粒度大小，即能夠恢復(fù)到什么級別的目錄。總體來說RTO的時間越短越好，RPO的粒度越小越好。
（3）數(shù)據(jù)管理成本低。滿足目標(biāo)的前提下，維護(hù)工作應(yīng)盡可能簡化。制定備份策略或者進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的時候，無需寫入腳本，點擊鼠標(biāo)便可完成所有操作并自動歸檔。
（4）考慮未來擴展性。應(yīng)采用統(tǒng)一架構(gòu)的軟件，未來添加歸檔、異地容災(zāi)等功能的擴展應(yīng)非常簡便。
3.現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)
圖1描述了數(shù)據(jù)資源中心現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境，包括部署方式和各種設(shè)備的數(shù)量。
二、模型設(shè)計概要
1.項目總體目標(biāo)
數(shù)據(jù)資源中心的備份系統(tǒng)建設(shè)在基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境與發(fā)展理念上改變了原有的教育信息化建設(shè)思路，本著“物理相對集中、邏輯集中”的原則開展統(tǒng)籌規(guī)劃的信息化建設(shè)，由此引發(fā)了針對IT資源備份管理、備份標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)的新需求，圖2描述了數(shù)據(jù)資源中心建設(shè)帶來的新挑戰(zhàn)。
2.系統(tǒng)設(shè)計概要
“省級MVC備份策略制定中心”要滿足上面提到的所有需求，概要模式圖如圖3所示。
圖3為系統(tǒng)模式圖，系統(tǒng)分為三層：呈現(xiàn)層、分析層、操作層。其中中間部分的分析層應(yīng)建設(shè)成企業(yè)級MVC模式的黑盒子，外部參與者無需窺見內(nèi)部運維方式，直接輸入系統(tǒng)需求即可。系統(tǒng)會自動輸出備份策略及標(biāo)準(zhǔn)化文檔，以供雙方確認(rèn)。
3.模型流程說明
①實例化項目需求，提交模擬化數(shù)據(jù)流；②分析數(shù)據(jù)，模擬化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)提交；③視圖及文檔模板建立；④備份策略及數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫向技術(shù)操作及應(yīng)用實施模塊輸出數(shù)據(jù)流；⑤技術(shù)操作及應(yīng)用實施模塊反饋操作結(jié)果，更新備份策略及數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫；⑥技術(shù)操作及應(yīng)用實施模塊操作數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份；⑦數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)反饋備份結(jié)果；⑧備份策略及數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫傳送視圖及文檔所需數(shù)據(jù)；⑨視圖及文檔生成模塊傳送視圖及文檔，送交備案。
三、模型用例解析與系統(tǒng)時序
1.模型用例解析
項目備份模型用例如圖4所示：①針對主流業(yè)務(wù)系統(tǒng)，分別制定適合的備份策略并生成標(biāo)準(zhǔn)化文檔，提交專家論證；②建立統(tǒng)一的“備份數(shù)學(xué)模型庫”。每當(dāng)新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求提交至系統(tǒng)管理員處，由建設(shè)單位和托管單位聯(lián)合進(jìn)行需求分析，將系統(tǒng)各方面數(shù)據(jù)數(shù)字化之后，建立數(shù)學(xué)模型；③管理員將需求數(shù)學(xué)模型的參數(shù)表輸入MVC系統(tǒng)，系統(tǒng)將模型數(shù)據(jù)提交給系統(tǒng)“系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型庫”進(jìn)行庫內(nèi)模型比對；④系統(tǒng)找到匹配的數(shù)學(xué)模型。如沒有合適的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)需自動跨模型搜索并建立匹配的新模型，如圖5所示（初期建立系統(tǒng)基本功能即可，具體功能可以后期完善）。
2.系統(tǒng)時序
如圖4所示，系統(tǒng)時序為：項目申報方->提交需求->項目受理方->需求分析->提交分析結(jié)果->數(shù)學(xué)模型比對->合成備份策略及文檔->申報方和受理方雙方確認(rèn)->操作備份系統(tǒng)實現(xiàn)備份->備份結(jié)果實時和階段性反饋->反饋結(jié)果存檔->指導(dǎo)擴充備份策略及數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫。
四、系統(tǒng)實現(xiàn)
根據(jù)數(shù)據(jù)資源中心備份系統(tǒng)建設(shè)要求，天津市教育數(shù)據(jù)資源中心自主創(chuàng)新、研發(fā)建設(shè)了“省級備份策略分析及控制系統(tǒng)”（以下簡稱系統(tǒng)）。系統(tǒng)共分四個子模塊，完整實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源中心，從備份項目申報到最終備份方案確認(rèn)、生成及歸檔的全流程體系建設(shè)。四個子模塊即為①“項目申報管理”模塊：通過可配置化的業(yè)務(wù)審核流程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源中心從項目申報到項目受理審核業(yè)務(wù)的流程審批管理。②“備份方案管理”模塊：通過對備份方案的規(guī)則預(yù)設(shè)，實現(xiàn)系統(tǒng)自動對申報項目的需求匹配，依照計算模型算法，自動計算出該項目最優(yōu)的備份方案，并記錄在案。③“備份預(yù)警管理”模塊：通過對各個項目數(shù)據(jù)庫的備份情況實時監(jiān)聽，及時發(fā)現(xiàn)在項目日常備份過程發(fā)生的突發(fā)備份問題，預(yù)警告知管理部門及時響應(yīng)處理，降低系統(tǒng)問題風(fēng)險。④“基礎(chǔ)信息管理”模塊：主要實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、代碼及常規(guī)設(shè)置的日常管理。
其中，“備份方案管理”模塊是本次“省級備份策略分析及控制系統(tǒng)”建設(shè)的重點、核心價值功能。由“項目檔案管理”、“備份規(guī)則設(shè)置”及“備份方案生成”三個部分組成。
1.項目檔案管理
“項目檔案管理”實現(xiàn)了對全部申報項目的檔案信息進(jìn)行集中管理，系統(tǒng)用戶可以隨時查閱每個申報項目的原始需求，數(shù)據(jù)庫基本信息以及已經(jīng)制定生成的備份方案。
2.備份規(guī)則設(shè)置
通過對各個項目系統(tǒng)抽象的備份需求進(jìn)行具化，總結(jié)提煉如“系統(tǒng)安全級別”、“用戶數(shù)量”、“數(shù)據(jù)量”、“數(shù)據(jù)增長量”等多項需求規(guī)則，每個需求規(guī)則下又細(xì)分不同級別的需求規(guī)則參數(shù)。用戶針對不同的規(guī)則參數(shù)進(jìn)行“備份規(guī)則”的設(shè)置，形成“系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型庫”。同時“備份需求規(guī)則參數(shù)”，亦可以根據(jù)備份需求的增加要求不斷豐富、調(diào)整。
系統(tǒng)亦實現(xiàn)了針對不同的“備份需求規(guī)則參數(shù)”，配置不同的“備份規(guī)則”。系統(tǒng)目前支持不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)按“備份周期”、“執(zhí)行間隔”、“每日備份頻次”、“備份完整性”及“備份過期”五個方面設(shè)置其備份的詳細(xì)規(guī)則。
3.備份方案生成
根據(jù)申報項目的需求，管理員將其需求轉(zhuǎn)化為需求數(shù)學(xué)模型，并參數(shù)化輸入到系統(tǒng)中。系統(tǒng)根據(jù)錄入的參數(shù)化需求模型數(shù)據(jù)，提交給系統(tǒng)“系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型庫”進(jìn)行庫內(nèi)模型比對，并使用系統(tǒng)內(nèi)置的“動態(tài)規(guī)劃”算法，計算出最優(yōu)的備份方案提供給用戶。
五、備份方案生成模型核心算法實現(xiàn)
系統(tǒng)利用“動態(tài)規(guī)劃”算法，實現(xiàn)申報系統(tǒng)需求模型數(shù)據(jù)與“系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型庫”進(jìn)行庫內(nèi)模型比對時，獲得最優(yōu)的備份方案。
動態(tài)規(guī)劃（dynamic？programming）是運籌學(xué)的一個分支，是求解決策過程（decision process）最優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。
在決定是用哪種數(shù)據(jù)庫備份策略的過程中，可將過程分成若干個互相聯(lián)系的階段，在它的每一階段都需要作出決策，從而使整個過程達(dá)到最好的活動效果。基于此方法，先將各個條件（如系統(tǒng)安全級別、系統(tǒng)用戶數(shù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)增長量等等）兩兩拆分開來，求出每個階段的最優(yōu)策略，再求出最終的最優(yōu)策略。
“備份方案生成”功能實現(xiàn)調(diào)用“動態(tài)規(guī)劃算法”代碼實現(xiàn)如下：
/* 申報項目備份方案生成 */
@Controller
@RequestMapping（"dataBaseBakController"）
public class DataBaseBakController {
@Autowired
private DataBaseService dataBaseService；
/**
* 根據(jù)輸入獲取返回策略
* @param request 前臺參數(shù)，包括：“系統(tǒng)用戶級別”、“用戶數(shù)”、“在線用戶數(shù)”、“數(shù)據(jù)量”等參數(shù)信息
* @return strResult 返回最優(yōu)備份方案，包括：“備份周期”、“執(zhí)行間隔”、“每日備份頻次”、“備份完整性”及“備份過期”等結(jié)果信息
*/
@RequestMapping（"/getStrategy"）
@ResponseBody
public List getStrategy（HttpServletRequest request） {
// 根據(jù)request獲取前臺輸入的參數(shù)
List strParam = new ArrayList（） ； // 定義輸入數(shù)據(jù)模型參數(shù)變量
strParam.add（request.getParameter（"safeLvl"）.toString（）） ； // 系統(tǒng)安全級別
strParam.add（request.getParameter（"userCnt"）.toString（）） ； // 系統(tǒng)用戶數(shù)
strParam.add（request.getParameter（"onlineCnts"）.toString（）） ； // 在線用戶數(shù) strParam.add（request.getParameter（"dataCnts"）.toString（）） ； // 系統(tǒng)數(shù)據(jù)量
strParam.add（request.getParameter（"dataUpCnt"）.toString（）） ； // 數(shù)據(jù)增長量
strParam.add（request.getParameter（"LogUpCnt"）.toString（）） ； // 日志增長量
//參數(shù)輸入格式合法性檢查
string strError = "" ；
strError = dataBaseService.CheckParam （strParam） //判斷輸入?yún)?shù)格式是否合法
if （！"".equals（strError）） {
return strError ； // 返回格式錯誤信息
}
//計算數(shù)據(jù)模型參數(shù)對比決策優(yōu)先級
List strParamPriority = new ArrayList（） ； //定義參數(shù)決策優(yōu)先級
// 獲取決策優(yōu)先級
strParamPriority = dataBaseService.ParamPriority （） ；
//調(diào)用“動態(tài)規(guī)劃”算法，獲取最優(yōu)備份方案
List strResult = new ArrayList（） ； //定義最優(yōu)備份方案返回結(jié)果
//根據(jù)參數(shù)及決策優(yōu)先級，計算最優(yōu)方案
strResult = dataBaseService. dynamicProgramming （strParam ， strParamPriority） ；
return strResult ； //返回最優(yōu)備份方案
}
}
六、系統(tǒng)優(yōu)缺點
優(yōu)點：①責(zé)任明確化、分工精細(xì)化、成果共享化、項目數(shù)字化、模型實例化、管理自動化。②建立標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)模式，離開信息孤島和傳統(tǒng)的政府衙門式服務(wù)方式，開創(chuàng)教育行業(yè)的“云服務(wù)”時代。模型建立好之后可以向多方面推廣，如，橫向推廣至其他省市或縱向推廣至本市其他應(yīng)用。③為后期數(shù)據(jù)資源中心監(jiān)控項目創(chuàng)造數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)接口和工作模式等有利條件。
可能出現(xiàn)的問題：①項目初期企業(yè)利益相對較少，有實力的技術(shù)團隊不愿參與技術(shù)指導(dǎo)。②政策支持力度欠缺，新工作模式胎死腹中。③技術(shù)支持力度欠缺，MVC模式架設(shè)出現(xiàn)缺陷。
七、結(jié)束語
基于MVC架構(gòu)的備份模式，是在數(shù)據(jù)及信息安全理論基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)備份模型的嘗試。它最大的優(yōu)點就是實現(xiàn)了利用數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，建立了基于數(shù)據(jù)及信息安全理論的“MVC架構(gòu)”備份模式，它代替了以往數(shù)據(jù)中心管理員的繁雜而低效地工作，它使得備份技術(shù)無需編寫針對特定類型頁面的分析器程序。它采用MVC模型化算法的數(shù)據(jù)及信息安全能力使此技術(shù)能夠提供更加準(zhǔn)確的結(jié)果。它提供給人們應(yīng)用技術(shù)手段制定工作方法和策略的難題。
雖然它無法保證像編寫分析器程序一樣獲取百分之百準(zhǔn)確的結(jié)果，但它顯著提升了數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)及信息安全的準(zhǔn)確性，從一定程度上彌補了以往我們在數(shù)據(jù)備份工作中的部分人為因素帶來的缺陷，使人為的錯誤備份策略和備份中的錯誤率控制在一個更小的范圍內(nèi)。實際上，即使是人有時候也無法肯定目標(biāo)頁面的特定部分是否是有效文本。另外，這種技術(shù)的通用性使它擁有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，未來有望應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心其他業(yè)務(wù)中。
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在Caprioli看來，這一點解釋了質(zhì)譜成像技術(shù)（MSI）為什么越來越受歡迎。尤其是這項技術(shù)可以幫助組織學(xué)家獲得原本需要數(shù)年才能掌握的專業(yè)知識。“它采用的不是顏色維度，而是分子維度。但這個事實并不是那么重要，只要分子維度有足夠的信息量。”他說。
質(zhì)譜成像技術(shù)就像是免疫組織化學(xué)的高通量版本，只是沒有抗體而已。質(zhì)譜成像技術(shù)并沒有為組織切片事先染上特殊標(biāo)記，它使用質(zhì)譜儀一次性挑選并繪制成百上千種分子的空間排列。研究者無需提前知道哪個分子比較重要，就可以利用該技術(shù)進(jìn)行繪制挑選，而且速度很快。“我們的儀器有激光，每秒可以做5000個質(zhì)譜。”Capfioli表示，這一速度足以在一個小時之內(nèi)掃描包括數(shù)百個病患活組織在內(nèi)的組織微陣列整體。
但是，質(zhì)譜成像技術(shù)的應(yīng)用也存在明顯的障礙。比方說，圖像分辨率隨著光點尺寸的減小而升高，但卻降低了離子材料的產(chǎn)量。該技術(shù)并沒有初步分離的步驟，因此可能會只抽取豐度最高的分子。而在計算方面，研究人員面臨的挑戰(zhàn)則是如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，特別是如何能夠真正理解這些數(shù)據(jù)。但是不管怎么說，研究人員正在使用質(zhì)譜成像技術(shù)進(jìn)行研究，無論是確定亞細(xì)胞分辨率下組織切片中的藥物代謝產(chǎn)物，證實疾病的生物標(biāo)記，還是鑒別腫瘤的邊界等等。他們甚至正在將該技術(shù)引入臨床，至少是接近于臨床研究。
質(zhì)譜成像技術(shù)的策略
那么，什么是質(zhì)譜成像技術(shù)？就像是一張標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)碼照片，數(shù)字成像的色彩是通過紅綠藍(lán)3個顏色通道疊加而成的，屏幕上每個小像素的顏色都是由這三個顏色的密度所構(gòu)成的。
現(xiàn)在，想象一張擁有成千上萬個顏色通道的圖片。這就是質(zhì)譜成像技術(shù)，Capfioli說，每個通道都是你想要展示的那個分子種類或質(zhì)譜峰。研究人員將這些不同的通道互相覆蓋，便可以產(chǎn)生一個針對組織分子構(gòu)成和空間分布的彩色繪圖，無論是對蛋白質(zhì)、神經(jīng)肽、代謝分子還是脂類等組織――顯然脂類的需求正在增加。
研究人員為質(zhì)譜成像技術(shù)設(shè)計了幾十套方案，但正如2012年的綜述中所說的（1.Proteomics，75：4883，2012），只有三種是最常見的。Capfiofi的基質(zhì)輔助激光解析質(zhì)譜成像技術(shù)（MALDI-MSI）通過紫外線激光光柵掃描一個基質(zhì)包膜的組織切片來建立圖像。該技術(shù)的像素大小一般近似于1到10個微米，意味著它可以達(dá)到亞細(xì)胞分辨率。但由于它需要使用MALDI基質(zhì)和真空環(huán)境，所以MALDI-MSI不適用于活體樣本。同時，基質(zhì)是用來吸收激光能量并轉(zhuǎn)移到樣本上去，但是這種基質(zhì)可能會很難在樣本上操作并產(chǎn)生大量的小分子量的電離物，這會遮蔽生成光譜的代謝區(qū)域。
賓夕法尼亞州立大學(xué)埃文?普名譽化學(xué)教授Nick Winograd采用了第二種方法――次級離子質(zhì)譜法（SIMS）。這種方法通過在樣品表面噴鍍離子束讓樣品產(chǎn)生電離作用（比方說，英國Ionoptika公司的帶電C60分子或氬團簇束），不使用激光。Winograd稱，這種方法有兩大優(yōu)點，第一個是分辨率：SIMS得出的像素約有300納米，而MALDI充其量只有1毫米。另一個是通過分子深度剖析，研究人員可以使用碰撞而成的坑痕去“深挖”這個樣本，通過三維立體化繪制其分子組成物。
第三種是電噴霧解析電離技術(shù)（DESI），這種（非真空的）電離技術(shù)通過噴射溶劑，將溶劑覆蓋在未經(jīng)處理的組織表面上，溶解表面的分子。然后再繼續(xù)往上滴溶劑，以使溶解物濺到質(zhì)譜儀上，進(jìn)行電離和分析。（Prosofia公司對DESI技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化，該公司由該技術(shù)的發(fā)明者、普度大學(xué)化學(xué)家R.Graham Cooks共同創(chuàng)辦。）
DESI、MALDI、SIMS這三種技術(shù)以及他們的變體都采用阿姆斯特丹FOM研究所AMOLF學(xué)院RonHeeren所謂的“微探針”模式，分辨率隨著像素尺寸減小而升高。這里面的問題是如何從盡可能小的光點中最大化樣品的電離作用。但是較小的光電也就意味著檢測到的離子會更少，且不要說成像時間會更長了（因為里面的像素會變多）。
Heeren更喜歡“顯微”模式。這種模式可以用散焦像素更快成像，再加上像素檢測器如CCD，可以有效地一次性捕獲262144（512x512）個光譜。
“這就像個相機。”Heeren解釋道，“就是一點，我們制造的是分子閃光照片。”
Heeren認(rèn)為這個“質(zhì)譜顯微鏡”的關(guān)鍵是Timepix探測器，這個探測器是CCD和飛行時間質(zhì)譜分析器的結(jié)合。（Heeren共同創(chuàng)立的Omics2Image擁有Timepix探測器）。他解釋，大多數(shù)質(zhì)譜檢測裝置將探測器視為一個大的像素，將所有到達(dá)表面的離子碰撞整合為一個單一的信號。Timepix將這個信號分成262000個空間分辨的點，這樣在探測到成像表面分子時，它們可以保持并記錄自己的空間定位，成像速度非常快。
有多快？Heeren說，MALDI-MSI儀器可以產(chǎn)生每秒鐘一個像素，達(dá)到一微米的分辨率。因此在一個100x100毫米的區(qū)域中，要想生成1萬個像素需要花費2.7個小時。但使用質(zhì)量顯微鏡和Timepix探測器，“我們可以在一秒鐘內(nèi)得到這些信息。”
顯微鏡上還有物理電子學(xué)TRIFTSIMS-TOF系統(tǒng)，上面還有一個MALDI技術(shù)，Heeren團隊最近正在使用這一技術(shù)探索骨關(guān)節(jié)炎下的生理變化。“我們甚至可以證實，在蛋白質(zhì)水平和脂代謝水平上的生理變化以及軟骨礦化，會導(dǎo)致軟骨機械強度的流失。”他說。
常態(tài)MSI
與MALDI和SIMS相比，DESI和激光燒蝕電噴霧技術(shù)（LAESI，由Protea Biosciences推出的激光技術(shù)）這些正常大氣壓下的電離技術(shù)擁有一些特殊的優(yōu)勢。最明顯的優(yōu)勢是，他們不需要進(jìn)行樣品處理，在正常空氣中操作即可，不需要真空。因此，他們可以用在活體樣本上，甚至可以在患者身上進(jìn)行操作。
“我自己這輩子的追求就是：用未處理過的樣品就可以進(jìn)行質(zhì)譜分析。”這是Cooks幾十年來的目標(biāo)。
作為一個研究者，Cooks的工作是提取并測定植物生物堿的結(jié)構(gòu)。很長的一段時間內(nèi)，研究都非常艱辛，他只提取了一點“不純的生物堿，而且也沒有做出結(jié)構(gòu)方面的進(jìn)展”。直到他遇到了從斯坦福大學(xué)來演講的Carl Djetassi。他說，Djerassi把他的材料樣品帶回了實驗室，并收集它們的質(zhì)譜，十天后又把結(jié)構(gòu)發(fā)了回來。“這讓我相信質(zhì)譜分析法的強大。”Cooks說，“同時，我也發(fā)現(xiàn)提取方法學(xué)中存在的局限性。”
從那以后，他開始從那些在生物上不怎么好操作的技術(shù)限制中脫出來，進(jìn)行質(zhì)譜分析，發(fā)展了正常氣壓下的電離技術(shù)，特別是DESI。2011年，由Cooks和哈佛醫(yī)學(xué)院Nathalie Agar共同領(lǐng)導(dǎo)的團隊，使用電噴霧解析電離質(zhì)譜技術(shù)（DESI-MS）來存儲腦腫瘤組織，使用脂類特征檢測結(jié)果幫助電腦區(qū)分不同形式和組織病理學(xué)分級的神經(jīng)膠質(zhì)瘤（一種腦瘤）。
對于這種分析來說，脂類是一個古怪的選擇。的確，脂類對于MSI從業(yè)者來說就是無奈之舉，但他們必須從中獲取最大的價值。在標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞分析中，研究人員可以分離細(xì)胞提取物，并去掉不想要的部分，這其中往往就包括脂類。但是在MSI及其他原位應(yīng)用中，研究人員必須知道自己面前擺著的是什么。他們面前擺著的主要是脂類。但幸運的是，脂類不僅豐度高，非常容易電離，而且信息量也很大。
“如果你只看脂類的話，它的組織特征比蛋白質(zhì)要好得多。”倫敦帝國學(xué)院醫(yī)療質(zhì)譜部門研究員ZoltanTakats這樣說。
最近，Cooks和Agar將這一方法應(yīng)用到5個正在進(jìn)行治療的腦癌病人的32個手術(shù)標(biāo)本當(dāng)中。該系統(tǒng)通過逐個像素報告了腫瘤的亞型、分級以及癌細(xì)胞的部分。Cooks說，這些數(shù)據(jù)可以讓他們的團隊在繪制腫瘤邊界時找出不同組織病理學(xué)級別的各個區(qū)域，補充MRI數(shù)據(jù)。他還強調(diào)，他們使用的是“最便宜的”質(zhì)譜分析儀器，Thermo Fisher公司的單級（與串聯(lián)相對）低分辨率LTQ離子阱。
但Agar也指出，這還是一個研究項目，團隊不能實時將這些結(jié)果傳遞給外科醫(yī)生，他們在波士頓收集樣本，但真正成像卻是在印第安納州。自那以后，她的團隊在布萊罕婦女醫(yī)院的AMIGO手術(shù)室安裝了Bruker公司利用DESI技術(shù)的amaZon Speed離子阱，用來進(jìn)行腦瘤案例的測試。該手術(shù)室是醫(yī)院的影像引導(dǎo)治療國家中心。Agar說，很快他們會研制出乳腺癌測試，但是團隊仍然不能指導(dǎo)外科醫(yī)生真正操刀。這種方法首先必須經(jīng)過驗證，
“這最終會需要經(jīng)過臨床試驗進(jìn)行驗證。”
簡化數(shù)據(jù)分析
最終，要想把MSI推向臨床，就必須要跨越質(zhì)譜儀專家，讓真正需要使用它的人掌握這門技術(shù)。然而，沒有幾個臨床醫(yī)生能夠掌握MSI技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和信息學(xué)的精妙，而且更沒有人愿意花時間學(xué)習(xí)了。在Cooks看來，如果這項技術(shù)“又嬌貴，而且這項質(zhì)譜技術(shù)需要博士才能掌握”的話，就很難進(jìn)行推廣，“它需要全自動，儀器也不能那么嬌貴，必須要可靠而且相對簡單。”
對于典型的組織病理學(xué)應(yīng)用來說，這不是什么問題，因為這個系統(tǒng)可以配置成智能盒子（turnkeyboxes），只有通過特定的生物標(biāo)記才能打開。全球的各大臨床實驗室已經(jīng)在常規(guī)地使用非成像質(zhì)譜儀，包括Bruker公司的MALDI BioTyper和Sequenom公司MassARRAY。Caprioli想要為組織學(xué)家和病理學(xué)家設(shè)計一款類似于顯微鏡的MSI，儀器小到甚至可以塞在桌下。實驗室技術(shù)員只需要學(xué)會如何準(zhǔn)備樣本、操作機器，軟件就可以進(jìn)行剩下的操作。
但是像生物標(biāo)志物鑒定等更為復(fù)雜的應(yīng)用則是另一回事兒。“質(zhì)譜成像技術(shù)數(shù)據(jù)集的大小取決于圖像像素的數(shù)量和質(zhì)譜儀的分辨率。而近年來，它倆發(fā)生了巨大的變化。”勞倫斯一伯克利國家實驗室科學(xué)家Ben Bowen說，他發(fā)明了質(zhì)譜成像技術(shù)的數(shù)據(jù)分析軟件。
隨著分辨率的提高，像素就會收縮。同時，進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)模式”實驗的研究人員預(yù)先不知道哪個分子更為重要，所以他們要將所有分子都考慮進(jìn)去，在成千上萬個顏色通道上進(jìn)行兩兩比較。
所有這些像素加起來的數(shù)據(jù)是驚人的。Bowen說，他的同事TrentNorthen在自己的工作中使用質(zhì)譜成像技術(shù)，這些年已經(jīng)收集了幾百萬兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。對于初學(xué)者來說，打開數(shù)據(jù)文件都是個問題，這讓他們非常依賴更精通于這項技術(shù)的專家。“你就會知道為什么它i～iX些科學(xué)家如此不悅了。”Bowen說。
為了減輕他們的負(fù)擔(dān)，Northen和Bowen與伯克利實驗室數(shù)據(jù)可視化專家Oliver Ruebel一同研發(fā)了OpenMSI的云計算平臺，用戶可以直接在瀏覽器上瀏覽和操作質(zhì)譜成像技術(shù)的云計算數(shù)據(jù)。Bowen介紹，美國能源部國家能源研究科學(xué)計算機中心（NERSC）的超級計算機用于支持該系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)處理時間從幾天減少到幾分鐘。
Bowen說，他和Northen的合作者之一可以使用OpenlVISI詳細(xì)研究50千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)集，這個數(shù)據(jù)集他在一年半前就收集到了，但是一直沒有辦法進(jìn)行研究。“現(xiàn)在他就在（谷歌）瀏覽器中使用這項技術(shù)。”他舉例說，包括瀏覽RGB圖像，檢驗下面的光譜，并與同事分享數(shù)據(jù)，“所有你能想到的21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)所提供的功能，我們都能在OpenMSI上實現(xiàn)質(zhì)譜成像技術(shù)的這一功能。”
手術(shù)室的質(zhì)譜儀
但是要想達(dá)到臨床可譯性的最優(yōu)化，研究人員可能必須要脫離MSI的成像部分。這就是倫敦帝國學(xué)院Taka ts的研究成果。
Takats是Cooks之前的博士后，作為論文第一作者首次對DESI進(jìn)行描述。他研發(fā)并正在檢測一種新的非真空電離技術(shù)――快速蒸氣電離質(zhì)譜儀（REIMS），并設(shè)計了iKnife智能手術(shù)刀，外科醫(yī)生可以在手術(shù)室就搞定組織的組織學(xué)和組織病理學(xué)問題。
“最終的設(shè)備非常簡單。”Takats解釋道，而且還依賴電外科技術(shù)，這種切割技術(shù)使用電流氣化組織。這個過程釋放的煙霧是焦油、微粒物質(zhì)和電離脂質(zhì)的組合，iKnife持續(xù)提取樣本放入附在旁邊的聚四氟乙烯管，然后放入質(zhì)譜儀。
在過去幾年內(nèi)，Takats建立的數(shù)據(jù)庫包括了近20萬人類癌癥和健康組織的脂類樣本。通過這些數(shù)據(jù)，他證實了可以通過脂類生物標(biāo)記區(qū)別不同的樣本。因此，使用在電外科過程中產(chǎn)生的離子化的脂類特征，他的系統(tǒng)可以基本上實時地確定iKnife下面的組織是健康的還是癌變的，以及其組織學(xué)狀態(tài)。
但要說明的是，這里面沒有成像。
“出來的診斷結(jié)果是組織學(xué)水平的鑒定。”Takdts說，“這個系統(tǒng)會告訴你這是非小細(xì)胞肺癌，2期之類的。'’
在匈牙利、德國和英國，iKnife（MediMass公司和帝國學(xué)院的研發(fā)成果）已經(jīng)在超過500個手術(shù)中進(jìn)行檢測，“在絕大多數(shù)案例中，能夠達(dá)到100%的分類正確率。”Takats說，涵蓋了胃腸道癌、肝癌、肺癌、乳腺癌和腦癌。在有些案例中，醫(yī)生本以為是腫瘤，但是該技術(shù)卻證明只是良性組織或炎癥性疾病。現(xiàn)在，Takats正在研發(fā)一種新的系統(tǒng)，可以為內(nèi)窺鏡檢查進(jìn)行類似的評估。
Takdts表示，最終，這種應(yīng)用可能會讓MSI變得“意義非凡”，不僅是作為一個研究工具，更是作為常規(guī)的臨床技術(shù)。他指出，組織病理學(xué)研究者可能不愿意接受這種相對較慢、而且價格高昂的技術(shù)。但他也表示，是這款儀器的速度和價格都會有所改善。以往，要想進(jìn)行這項檢測，最好的時機是要在解剖后等待半個小時才能進(jìn)行檢測。如果這項技術(shù)能夠醫(yī)生在幾秒鐘內(nèi)提供診斷，并且是體內(nèi)的，那么人們就會更傾向于這項技術(shù)。
關(guān)鍵詞: 異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；跨層；MAC協(xié)議
中圖分類號:TP 393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1672-8513(2011)05-0381-07
Review on Cross-Layer MAC Protocol of Heterogeneous Wireless Sensor Networks
FAN Jing1, XIE Jianbin2, TAO Zhiqing1, GAO Fei1
(1.Key Lab of Wireless Sensor Networks, Yunnan University of Nationalities，Kunming 650031, China;2.School of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091, China)
Abstract: In heterogeneous wireless sensor networks (HWSN), nodes, links and protocol are all heterogeneity, which has aroused much attention to the research on media access control protocol (MAC Protocol) of HWSN. In order to improve the overall network performance, the relevant theory and methodology for the cross-layer design emerged. But the research of cross-layer MAC protocol for HWSN is just at the initial stage and the practical application of cross-layer MAC protocol for HWSN is still immature. In this paper, the current cross-layer MAC protocol of HWSN was summarized, classified and compared, and the typical protocol selected from the channel access strategy and related layers were analyzed in detail. Moreover, the possible development and existing problems of the cross-layer MAC protocol design were discussed to provide reference for future research.
Key words: heterogeneous wireless sensor networks; cross-layer; MAC protocol
當(dāng)前，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，泛在式異構(gòu)一體化綜合網(wǎng)絡(luò)［1］已成為各種通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo).無線傳感器網(wǎng)絡(luò)［2］、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)［3］、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)以及UMB、WiFi等各種新興無線網(wǎng)絡(luò)［1］技術(shù)也由于各自不同的特性得到了應(yīng)用和發(fā)展.
根據(jù)WSN和WMN特點，將無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入的骨干網(wǎng)絡(luò)，并將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為泛在網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)絡(luò)，可形成基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的由多種不同類型傳感器節(jié)點構(gòu)成的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)［4-5］（Heterogeneous Wireless Sensor Network, HWSN）.異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（HWSN）的異構(gòu)特性主要體現(xiàn)在節(jié)點異構(gòu)性（包括感知能力、計算能力、通信能力和能量等）、鏈路異構(gòu)性和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議異構(gòu)性等方面.目前關(guān)于基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究則主要集中在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、能量、定位、帶寬分配、可靠性、數(shù)據(jù)處理等方面，其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一直是研究重點.在協(xié)議研究中，因介質(zhì)訪問控制協(xié)議(簡稱MAC協(xié)議)負(fù)責(zé)分配節(jié)點的無線信道網(wǎng)絡(luò)資源、控制無線信道使用方式，且較直接影響無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能而備受關(guān)注.與此同時，為兼顧網(wǎng)絡(luò)整體性能提升，跨層協(xié)議設(shè)計理論及方法運應(yīng)而生.為提高HWSN性能、更有效地分配和利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源，研究基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的HWSN層間通信機制并進(jìn)行相應(yīng)的跨層設(shè)計是關(guān)鍵.因此跨層MAC協(xié)議的研究已成為目前HWSN研究重點和熱點.
目前已有少量針對不同需求和應(yīng)用對象的HWSN跨層MAC協(xié)議研究成果，但相應(yīng)的跨層MAC協(xié)議各有利弊.為更好地探討未來HWSN跨層MAC協(xié)議設(shè)計的研究發(fā)展方向，進(jìn)一步促進(jìn)跨層MAC協(xié)議實驗平臺設(shè)計和跨層MAC協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的實際應(yīng)用，本文針對當(dāng)前HWSN中的跨層MAC協(xié)議進(jìn)行了總結(jié)、分類和比較，選取較典型的協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為HWSN跨層MAC協(xié)議的進(jìn)一步研究提供參考.
1 跨層MAC協(xié)議分類
由于異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（HWSN）的異構(gòu)特性使無線網(wǎng)絡(luò)具有拓?fù)湎鄬討B(tài)、鏈路質(zhì)量變化大、能量有限等特點，因此針對有線網(wǎng)絡(luò)而提出的分層、改進(jìn)MAC協(xié)議的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不適用.為促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用，在兼顧公平性、實時性的前提下，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能量有效性、高吞吐量和高帶寬利用率等應(yīng)用需求，研究人員從不同角度提出了多種跨層MAC協(xié)議，但目前尚無統(tǒng)一的分類方式.本文從信道分配方式、數(shù)據(jù)處理方式、跨層涉及方式等方面將跨層MAC協(xié)議進(jìn)行如下分類：
1) 鑒于信道分配策略與網(wǎng)絡(luò)層的路由層關(guān)系密切，信道分配策略將影響網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸亩绊懧酚蛇x擇；路由將影響不同信道流量分布從而影響信道分配策略.因此，根據(jù)信道訪問策略不同可將HWSN跨層MAC協(xié)議分為按需分配接入方式跨層MAC協(xié)議、固定接入方式跨層MAC協(xié)議和混合型跨多層跨層MAC協(xié)議3種方式；
2) 鑒于HWSN使用了大量多載波和多信道的物理層技術(shù)，因此可根據(jù)信道共享方式將HWSN跨層MAC協(xié)議分為單一共享信道跨層MAC協(xié)議和多信道跨層MAC協(xié)議2種方式；
3) 鑒于HWSN中MAC層跨層設(shè)計既可在物理層與MAC層間進(jìn)行，也可在MAC層和網(wǎng)絡(luò)層間進(jìn)行，因此可根據(jù)HWSN中MAC協(xié)議所涉及的跨涉層次將HWSN跨層MAC協(xié)議分為跨越一層的跨層MAC協(xié)議和多跨層的跨層MAC協(xié)議；
此外，根據(jù)應(yīng)用需求，還有部分跨層MAC協(xié)議是混合型并具有安全性［6］、移動適應(yīng)性［7］、環(huán)境位置感知能力［8］等.
2 典型跨層MAC協(xié)議分析
2.1 按需分配接入方式的跨層MAC協(xié)議
當(dāng)前按需分配接入方式的跨層MAC協(xié)議主要思想是：當(dāng)節(jié)點需發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)拓?fù)洹⑿诺罓顟B(tài)等信息并結(jié)合路由計算數(shù)據(jù)，設(shè)定相應(yīng)競爭方式使用無線信道.在采用競爭的方式使用無線信道時，若發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，則按照綜合優(yōu)選策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功或丟棄為止.此類算法的優(yōu)點是算法能及時有效地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量、規(guī)模和拓?fù)渥兓赃m應(yīng)地調(diào)整信道接入方式從而獲得較好的QoS保證.目前相關(guān)研究已提出了諸如CAEM［9］、SS-Trees［10］、MISIC(2006)［11］和CLPC［12］等基于競爭的傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議.
2.1.1 CAEM信道自適應(yīng)能量管理算法
CAEM信道自適應(yīng)能量管理算法的基本思想是：為優(yōu)化能量管理，通過CAEM算法協(xié)同調(diào)節(jié)物理層和MAC層的信息交互，使每個傳感器能基于接收信號的衰減程度進(jìn)行自我調(diào)整以持續(xù)監(jiān)測信道狀態(tài)信息，并改變相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸信道，從而保證能量有效分配.此外，CAEM算法還采用了CSMA-CD（帶沖撞檢測的載波偵聽多路接入）作為信道接入方法的跨層能量管理方法.當(dāng)采用CAEM協(xié)議時，網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器持續(xù)感知信道狀態(tài)，若網(wǎng)絡(luò)中一節(jié)點需傳輸包，則在信道狀態(tài)好時傳輸；當(dāng)信道狀態(tài)不好時，包被緩沖，傳感器進(jìn)入睡眠模式.CAEM協(xié)議的公平調(diào)度和隊列機制有效避免了信道狀態(tài)長時間不好時的能耗.因此，采用CAEM協(xié)議時的網(wǎng)絡(luò)能量消耗和通信質(zhì)量可平衡，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)壽命比不采用CAEM協(xié)議時增加40%.
2.1.2 SS-Trees（感知休眠樹）
SS-Trees的基本思想是：為最大化能效，采用深度優(yōu)先貪婪方法，自底向上逐枝生成休眠感知樹(SS-Trees), 并根據(jù)SS-Tree對傳感器休眠調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，同時采用CSMA接入信道，在偵聽請求時通過區(qū)分上游和下游階段減少包沖撞次數(shù)以減少能耗.
SS-Trees計算過程為：以sink節(jié)點為根，運用Dijkstra算法，經(jīng)多次巡航進(jìn)程計算出端到端的最小路徑從而形成一個SS-Trees.具體過程是，初始時所有節(jié)點待定，每次巡航沿路徑逐跳增加，形成過程如圖1所示.圖1中有25個節(jié)點形成監(jiān)測矩陣，不同灰度顏色表示形成不同的SS-Trees.在圖1所示的SS-Trees樹中，每顆SS-Trees采用不同的休眠調(diào)度以減少數(shù)據(jù)發(fā)送沖突，并在多跳沿路上采用如圖2所示的時間協(xié)作型休眠周期模式，進(jìn)一步節(jié)省了在同一顆樹上的傳送延時.
SS-Trees算法通過精確計算，優(yōu)化協(xié)作了節(jié)點的休眠調(diào)度機制，更有效地節(jié)省了能量.SS-Trees算法可適用于多跳傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)，但算法的計算復(fù)雜性隨著節(jié)點和跳數(shù)的增加也進(jìn)一步加大.
2.2 固定接入方式跨層MAC協(xié)議
目前，固定接入方式的跨層MAC協(xié)議即分配調(diào)度型的跨層MAC協(xié)議主要采用TDMA方式進(jìn)行信道分配.通常在固定接入方式跨層MAC協(xié)議中，物理信道被分為多個子信道，子信道又被靜態(tài)或動態(tài)地分配給需要通信的節(jié)點.這類協(xié)議可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信流量情況最大限度地避免沖突、節(jié)省能量且無隱藏終端問題，有利于休眠的準(zhǔn)確調(diào)度.當(dāng)前比較典型的固定接入方式跨層MAC協(xié)議有Nikolaos(2009)［13］、IMAM (2011)［14］、SU H (2009)［15］、SHI L (2010)［16］、WANG H(2008)［17］等.
2.2.1 TDMA Scheduling for WSN
文獻(xiàn)［13］表述了一種TDMA Scheduling for WSN算法，這種算法的基本思想是：為減少休眠延遲，提高能量有效性，采用收集跨層路由信息方式，在TDMA信道上有序分配休眠時隙和數(shù)據(jù)發(fā)送時隙，該算法的機制如圖3所示.在這種算法中，為保證端到端的延遲盡可能小，算法根據(jù)沿途不同跳數(shù)設(shè)定節(jié)點的喚醒時間并基于路徑喚醒策略允許轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點采用更長的喚醒間隔.此外，該算法還在考慮路由信息和鄰居節(jié)點信息的基礎(chǔ)上，采用沖突避免的時隙分配方法以避免發(fā)送與接收的相互干擾，從而進(jìn)一步保證了能量的有效性.
文獻(xiàn)［13］提出的路徑喚醒機制有效地減少了休眠延遲和端到端的延遲并大大減少了在延遲中消耗能量的可能性，因而網(wǎng)絡(luò)生命得到有效的延長.但算法采用的是集中式的信道接入機制，因而算法不適用于規(guī)模較大的無線網(wǎng)絡(luò).但在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，可采用能力較強的節(jié)點承擔(dān)復(fù)雜集中的計算任務(wù)，其它節(jié)點動態(tài)執(zhí)行路徑喚醒與沖突避免機制.另外，在如圖所示的喚醒機制中，空閑等待的能耗可進(jìn)一步優(yōu)化，這將是未來無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一個研究內(nèi)容.
2.2.2 TDMA Scheduling for WMN
文獻(xiàn)［14］提出了一種TDMA Scheduling for WMN思路,針對無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)分別設(shè)計了基于圖4和圖5所示的聯(lián)合STDMA分配算法和動態(tài)分配STDMA算法，并將STDMA算法與基于空間TDMA的最佳跨層路由相結(jié)合形成最佳路由分配和最佳容量分配機制，實現(xiàn)了端到端的延時最小化.此外，論文還基于拓?fù)涓淖儠r網(wǎng)絡(luò)的連通性，研究了無線信道和包傳輸概率下端到端的平均時延和時延抖動情況.文獻(xiàn)［14］的研究結(jié)果表明，當(dāng)MESH網(wǎng)絡(luò)密集時，STDMA算法性能不佳；但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較稀疏時，STDMA算法的性能則比較好.因此，TDMA Scheduling for WMN算法較適合于節(jié)點具有較少能量、連接鏈路稀疏的情況.
2.3 混合型信道分配跨層MAC協(xié)議
目前，混合型信道分配跨層MAC協(xié)議一般采用CSMA機制作為信道分配方法.但當(dāng)信道競爭加劇時，混合型信道分配跨層MAC協(xié)議則大量使用TDMA信道分配機制并引入時間幀和跨層信息，為節(jié)點分配時隙.因此，節(jié)點可以選擇任何時隙發(fā)送數(shù)據(jù)并在所分配的時隙發(fā)送過程中享有更高優(yōu)先級.混合型信道分配跨層MAC協(xié)議組合了按需分配和調(diào)度型MAC協(xié)議的優(yōu)點，并適度地避免了按需分配和調(diào)度型MAC協(xié)議各自的缺點.由于引入了跨層信息，混合型跨層MAC協(xié)議可進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)整體性能.研究成果表明，當(dāng)前混合型接入方式跨層MAC協(xié)議主要有TDMA/CDMA［18］、FMH-MAC［19］、TM-MAC［20］和LEMMA［21］等.
2.3.1 TDMA/CDMA混合型
文獻(xiàn)［18］研究并設(shè)計了一種混合型的跨層TDMA/CDMA媒體訪問控制機制.在該機制中，通過在簇間采用TDMA分配不同超級幀來干擾簇的方式以避免簇間干擾，應(yīng)用頂點染色模型解決基于STDMA的簇內(nèi)干擾問題，并通過啟發(fā)式搜索算法解決簇間時隙優(yōu)化分配問題，根據(jù)能量和時間控制情況將CDMA調(diào)度應(yīng)用于簇內(nèi)傳感器節(jié)點集合以減少簇內(nèi)能量耗損.
在文獻(xiàn)［18］的混合型跨層TDMA/CDMA媒體訪問控制機制中，時間被劃分為幀，幀又被劃分為上行和下行子幀，同時根據(jù)簇內(nèi)不同節(jié)點的訪問窗口給幀依次分配了相應(yīng)時隙，具體劃分方法如圖6所示.文獻(xiàn)［18］的研究結(jié)果表明，簇間TDMA機制可有效避免能量的干擾損耗，針對每個簇內(nèi)的CDMA機制又可保證簇內(nèi)成員的傳輸同步，從而進(jìn)一步節(jié)省能耗.
2.3.2 多跳多頻多信道混合型
文獻(xiàn)［19］設(shè)計了一個信道分配和快速MAC架構(gòu)――CAFMA.CAFMA有效地利用了多頻多信道的優(yōu)越性，CAFMA提供了多渠道協(xié)調(diào)、基于多跳中繼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速數(shù)據(jù)通信機制以及與路由協(xié)議聯(lián)合的分布式信道分配方案.文獻(xiàn)［19］還在CAFMA框架下具體設(shè)計了一個多跳MAC協(xié)議――FMH-MAC協(xié)議.FMH-MAC協(xié)議跨涉了網(wǎng)絡(luò)層和MAC層，F(xiàn)MH-MAC協(xié)議允許一個正在從某個干擾頻率接收數(shù)據(jù)的節(jié)點提前與下一跳節(jié)點進(jìn)行信道分配協(xié)商，并立即在第2個頻段轉(zhuǎn)發(fā)所收到的包.FMH-MAC協(xié)議通過一個包含跳數(shù)、信道控制干擾數(shù)的CAM矩陣與下層的MAC機制進(jìn)行協(xié)同工作以避免沖突和分布式的信道分配.與單層MAC協(xié)議相比，文獻(xiàn)［19］提出的CAFMA算法支持服務(wù)區(qū)分、計算簡單且有更好的QoS，較適用于多跳網(wǎng)絡(luò).
2.4 涉及不同層次的跨層MAC協(xié)議
2.4.1 涉及網(wǎng)絡(luò)層的跨層MAC協(xié)議
為解決HWSN中由于MAC協(xié)議利用監(jiān)聽和睡眠方案而導(dǎo)致的端到端延遲增加、網(wǎng)絡(luò)吞吐量降低以及節(jié)點數(shù)目過大導(dǎo)致的sink節(jié)點附近擁塞問題，文獻(xiàn)［22］設(shè)計了一種混合型跨層傳輸控制MAC協(xié)議――TC-MAC.TC-MAC基于周期性偵聽和休眠，在偵聽階段進(jìn)行多跳信道分配并在休眠階段進(jìn)行數(shù)據(jù)多跳轉(zhuǎn)發(fā)；在TC-MAC中，監(jiān)聽時段被預(yù)留給多跳信道，擁塞由反壓算法控制，特定信息就近轉(zhuǎn)發(fā)以阻止臨近節(jié)點競爭信道，由流量監(jiān)測器監(jiān)控?fù)砣麪顩r以保證相對公平，并根據(jù)數(shù)據(jù)流的變化需求來分配相應(yīng)的信道資源.TC-MAC中通過捎帶和Schedule方法以實現(xiàn)沖突溶解的過程如圖7所示，TC-MAC中的擁塞控制過程如圖8所示.文獻(xiàn)［22］的研究結(jié)果表明，當(dāng)采用TC-MAC協(xié)議時，網(wǎng)絡(luò)能耗可大大減少.
顯然，文獻(xiàn)［22］設(shè)計的TC-MAC涉及了網(wǎng)絡(luò)層的擁塞控制和路由信息.此外，UMB-MAC［23］、MACRO［24］等跨層協(xié)議同樣涉及了網(wǎng)絡(luò)層的擁塞控制和路由信息.TC-MAC、UMB-MAC和MACRO的共同點是在MAC協(xié)議中都涉及了網(wǎng)絡(luò)路由的相關(guān)計算，路由和接入控制協(xié)同計算以網(wǎng)絡(luò)整體性能優(yōu)化等方面.不同點是由于面向的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同、針對的應(yīng)用對象不同，協(xié)議的設(shè)計方法和運行方式也不盡相同.
2.4.2 涉及物理層的跨層MAC協(xié)議
目前，涉及物理層的跨層MAC協(xié)議類型很多.由于面向不同的先進(jìn)物理層技術(shù)，針對不同的應(yīng)用需求，涉及物理層的跨層MAC協(xié)議有不同的設(shè)計方法.例如，文獻(xiàn)［25］提出了2種k覆蓋的調(diào)度機制，一種是每個節(jié)點根據(jù)探測當(dāng)?shù)剜従有畔⑿枰詣娱_啟自己以實現(xiàn)k覆蓋，另一種是允許一個節(jié)點激發(fā)周邊必要的鄰居節(jié)點數(shù)進(jìn)行主動探測并實現(xiàn)k覆蓋.協(xié)議的實現(xiàn)主要采用探測切片和主動節(jié)點調(diào)度方法，與此同時每個節(jié)點根據(jù)探測地信息和鄰居狀態(tài)信息自主設(shè)置開啟狀態(tài).此外，文獻(xiàn)［26］提出了一種用于超寬帶（UWB）的跨層鏈路自適應(yīng)能量有效的路由協(xié)議.文獻(xiàn)［26］提出的協(xié)議使用了物理層和多種接入層的聯(lián)合審議以減少網(wǎng)絡(luò)能耗，并使用了多址作為UWB多跳信令結(jié)構(gòu)，進(jìn)而優(yōu)化了多跳路由的能耗.文獻(xiàn)［27］基于兩物理層重要參數(shù)可被MAC協(xié)議所用的實際，提出了基于物理層參數(shù)調(diào)整的跨層方案.文獻(xiàn)［27］的跨層方案主要原理是根據(jù)信道狀態(tài)信息(CSI)和殘余能量信息(REI)進(jìn)行調(diào)度傳輸.文獻(xiàn)［28］提出了一個帶寬和元素分配聯(lián)合調(diào)度的跨層設(shè)計方案.文獻(xiàn)［28］的方案在滿足帶寬優(yōu)化分配的同時，采用了代價意識的元素分配技術(shù)以減小總的天線元素，并通過一流量意識流控制鏈路分配機制來分配調(diào)度網(wǎng)絡(luò)帶寬.
3 各類跨層MAC協(xié)議比較
HWSN是一個比較新的研究領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣泛，涉及的先進(jìn)技術(shù)較多，因此HWSN中跨層MAC協(xié)議的研究也呈現(xiàn)出多樣性的特點.在當(dāng)前眾多的HWSN跨層MAC協(xié)議設(shè)計中，沒有通用的優(yōu)化協(xié)議，無論哪種設(shè)計都有著自身的優(yōu)點和不足.為對跨層MAC協(xié)議有一個整體直觀認(rèn)識，現(xiàn)將主要的跨層MAC協(xié)議進(jìn)行了比較，表1列出了當(dāng)前主要跨層MAC協(xié)議的基本情況.
4 總結(jié)與展望
當(dāng)前尚無統(tǒng)一的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議分類方式，但歸結(jié)起來異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議分大致可按信道分配方式、數(shù)據(jù)處理方式和跨層涉及方式等進(jìn)行劃分.在當(dāng)前眾多的HWSN跨層MAC協(xié)議設(shè)計中，沒有通用的優(yōu)化協(xié)議，無論哪種設(shè)計都有著自身的優(yōu)點和不足.
隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新，基于跨層設(shè)計的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計與優(yōu)化還有許多需要進(jìn)一步研究的問題：①如何評估異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議中由于跨層引起的開銷和由于跨層所節(jié)約的開銷是一個值得長期探討的問題；②現(xiàn)有的跨層MAC協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化、網(wǎng)絡(luò)移動性的支持明顯不足，限制了跨層MAC協(xié)議的擴展性和可用性，因此移動跨層MAC協(xié)議的研究亟待深入；③由于進(jìn)行跨層設(shè)計的同時引入了更為嚴(yán)峻的無線網(wǎng)絡(luò)安全性問題.因此，如何在節(jié)能前提下提高跨層MAC協(xié)議的安全性、健壯性是今后研究的一個重點和難點；④研究既適用于異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，又能與認(rèn)知無線電技術(shù)、超寬帶技術(shù)、定向天線技術(shù)等當(dāng)前快速發(fā)展的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)同工作的跨層MAC協(xié)議是今后研究的重點方向；⑤目前大多數(shù)關(guān)于異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層MAC協(xié)議的研究成果處于理論和仿真研究水平，將理論成果進(jìn)一步應(yīng)用于實際網(wǎng)絡(luò)仍需深入工作.
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收稿日期:2011-06-20.
