系统集成与系统综合集成

系统集成与系统综合集成系统集成与系统综合集成 系统集成应该分为 4 个层次 网络连接 系统体系 应用方案和综合集成 系统综合集成 是集成的最高层次 它更强调对知识 能力和内容上的集成 在简要讨论了集成的基本分 类方法后 重点介绍了系统综合集成的概念和未来发展趋势 1 系统 集成与系统集成 系统集成应该首先从系统说起 什么是系统 系统就是为某一特定目标 具有特定功 能的 相互间具有有机联系的诸多元素所构成的一个整体 所以说 系统本身就是许多元 素的集成组合体 集成 integration 也有人译为 整合 就是为了实现系统的功能 而进行的再创造的过程 只有将系统中的各个成分都进行有机地连接 完成系统的特定功 能 达到系统的目标 才能称为 集成 所以 集成本身就是一个系统的概念 但是 系统集成不是简单部件的组合 例如计算机系统 就是由几十上百个部件组合起来的 这 些部件能够组合成计算机系统 虽然也可以称为集成 但并不是系统集成的原意 系统集 成也不是堆积 将一些系统放在一起 形不成整体的效果 达不到统一的目标 也不是系 统集成 所谓系统集成 integrated system 是针对某个应用目标而提出的全面解决方 案 total solution 的实施过程 也就是说 系统集成与具体的应用密切相关 一般说 来 信息系统的集成 是指为实现某一应用目标而进行的基于计算机网络 数据库 数据 处理等大型信息系统的建设过程 所谓 综合集成 meta synthesis 又是另外一个 更高层次的概念 它指的是在更大系统范围上的 在内容一级的集成 它不仅需要系统集 成的支持 而更需要对信息内容的综合 对系统集成概念的不清 造成了一些认识和做法上的混乱 有人认为 系统集成就是 联网 就是把一些产品进行堆积 而不管系统将要达到的目标是什么 那种 为网而网 把计算机当成打字机的现象 我们已经屡见不鲜了 特别当系统比较复杂时 可能我们 看到的就只是各种具有相当强能力的设备 而忘记了这些设备是干什么的了 那些为了 加快信息化进程 而一哄而上的局部网 园区网 计算中心等 就是最典型的代表 系统 集成概念的产生 就是从系统的角度把系统的目标突出了出来 系统集成可以分为 4 个层次 以网络连接为主的连接层 以系统体系为主的体系层 以应用为主的应用方案层 以及以内容为主的综合集成层 在网络连接层进行的系统集成 就是通过集成建立各计算机及相关设备的通信连接 例如采用网络适配器 电缆光缆 H UB 路由器 交换机等 将系统的各部分进行互连 使得信息能够在系统内畅通无阻 体 系层的系统集成 就是确立在系统中各子系统之间的体系组成方式 例如 采用客户 服务 器体系 分布对等交互体系 集中计算服务体系等 都是这些体系的例子 应用方案层的 系统集成 是通过对应用的分析建立起应用支持环境 也就是提供一个应用的解决方案 例如 建立起应用数据库 应用系统等 以上这三个层次的系统集成 是我们平常最常见 的系统集成方式 有时只进行最下面一层集成 有时三层集成同时都要做 这种系统集成 的基础是开放系统互连理论和标准化 早期的 ISO OSI 以及 90 年代普及的 TCP IP Clien t Server 体系 ODBC 等等 都是在系统集成领域的典型代表 随着信息化程度的不断提高 我们对系统的集成水平和期望也不断提高 我们不仅希 望系统能够在前三个层次上集成为有机的整体 而且 我们更希望系统能够帮助我们在解 决问题特别是复杂问题方面提供更强大的支持 我们已经不满足于系统能够为我们提供充 足的信息 我们希望系统能够帮助我们找到想要的信息 对泛如海洋般的信息进行分析 以帮助我们决策 这是从延伸我们的体力到延伸我们的能力和知识的变化 在这个层次上 的集成 就是综合集成 2 什么是系统综合集成 出于对信息社会的深刻理解和针对系统方法在发展和实践中的问题 著名科学家钱学 森提出了 定性定量综合集成 meta synthesis 的思想 即 将专家 群体 数据和 各种信息与计算机仿真有机地结合 把各种学科的理论和人的经验与知识结合起来 发挥 整体优势 随后又具体为建立支持定性与定量相结合的综合集成研讨厅的设想 是试图 解决对复杂系统的研究及研究方法论问题的一个很好的解决方案 这实际上是将现代的计 算机信息技术 多媒体技术 人工智能技术 现代模拟仿真技术 虚拟现实技术引入到系 统工程的领域 以解决许多用传统方法难以解决的问题 把定量的模型计算与主要是由专 家掌握的定性知识有机地结合起来 实现定性知识与定量数据之间的相互转化 由专家介 入到模拟过程之中解决那些计算机不好解决的非结构化问题 即人在回路中 发挥了 人 机一体 各取所长 的作用 在这里 人或组织利用研讨厅进行研讨 辩论和 对抗 从情况的认识 情况的判断 系统问题识别 问题解产生到论证评价 决策方案实施以及 反馈 都可以由此得到知识 认识和理论 这是科学实验 最终是为实践服务 而在系统 中提供的模拟仿真和虚拟现实表现出来的 身临其境 也是一种实验 但它提供的是未 来的 实践 这种把分析 判断和决策与决策后的 实践 闭合起来的方法 大大扩展 了系统方法论的范围 很好地调和了系统方法论中的矛盾 可以解决许多原先难以解决的 问题 在未来的知识经济发展中 综合集成技术将越来越显示出其强大的生命力 它将成 为知识经济社会的最重要的技术支柱之一 工业生产造就分工 信息生产专事融合 这是工业化社会走向信息化社会过程中非常 明显的变化 而综合集成技术为适应这种变化提供了相应的手段 将计算机用来打印报表 是对计算机的浪费 而将计算机简单地连入网络 也只是集成的最简单的行为 综合集成 的目标不仅仅是连入 而更重要的是关于信息的融合 这也就是称之为综合集成的道理 信息经济的理想状态是通过计算机网络进行充分的信息融合 减少不必要的迂回 达到生 产和消费的高度融合 综合集成的目的就是要将各种信息收集过来 然后进行分类 整理 抽取和融合 获取有用的信息 学到知识 最终为应用服务 知识与信息在本质上是完全不同的事物 信息系统技术为信息的使用提供了手段 而 综合集成技术为知识的管理和利用打开方便之门 信息系统技术建立了有效的信息传输 处理 分发和管理的手段 虽然至今来看在世界范围内既不均衡也不完善 但它确实改进 了信息的利用 知识只存在于使用者身上而并不存在于信息的集合当中 对知识的管理既 要对信息进行管理 也要对人管理 简单地说 知识管理 是这样一个过程 它对组织 或企业集成的知识和技能进行获取 不论这些知识和技能是存在于纸上 或是在数据库中 还是在人的脑海里 然后将这些知识和技能分布到能够帮助组织和企业实现最大产出的 地方 知识管理的目标就是力图将最恰当的知识 在最恰当的时候 传递给最恰当的人 使他们做出最好的决策 综合集成在很大程度上就是要在技术上实现这个过程 只有人类才能在知识的创新过程中扮演核心角色 而综合集成技术要为知识创新提供 人机和谐的环境 我们已经理解用机器取代人并不是一个明智的想法 人机分工是信息系 统的最佳形式 而创新必定要由人类完成 知识的创新也只能发生在人们社会的交互过程 之中 无论计算机能力有多大 它始终不过是人类的工具 综合集成与一般的集成的最直 接区别就是 人完全作为系统的组成部分 按照 人机分工 的原则在系统中发挥作用 如同其他工具一样 综合集成技术在为人的创造力提供一个人机有效结合的良好环境 3 综合集成技术发展趋势 为了达到对信息快速响应 辅助知识管理的目的 综合集成技术已经成为技术的热点 未来的许多发展潜力都蕴涵在这个领域当中 综合集成其实并不是什么新概念 早就有 人试图去建立这种环境 但就像理想中的乌托邦一样无一例外地失败了 这是因为条件尚 不具备 一朝分娩 尚需 十月怀胎 当时的环境并不适合 虽有网络 但范围太小 也没有多少信息 虽有人机接口 但技术尚未达到实用 虽有人工智能的应用 但只能 成为摆设 并无多少价值 但今天 无论从哪个方面 我们都已经走到了新时代的门槛上 了 综合集成又再一次地成为了热点 也成为我们在未来设计考虑中不可缺少的内容 第一 我们在信息系统设计时 必须把目光放到基于 Internet 网的 大信息环境 下去考虑 现在还有人在讨论这个问题 Internet 网出现在 70 年代 80 年代已经广为人 知 但为什么到了 90 年代才突然大放异彩 迅速得到发展呢 在这里 除了在网络技术上 多年的积累 技术逐步成熟以外 WWW 技术的产生和引爆起到了十分关键的作用 作为多 媒体技术的分支之一 超文本技术在网络上找到了其最具历史意义的应用 实在是很多人 没有想到的 现在我们反过来去研究 WWW 的作用 就很容易发现 WWW 所做到的最重要的 一点就是将复杂的网络操作 通过超文本技术和简单的协议 变换成了简单的 点击 其直接的结果就是使得用户不需要什么网络知识和约定 便可以很容易地访问任意地点的 计算机资源 用户群的扩大导致资源的增长 反过来又促进了用户群的再次扩大 如此循 环往复 就导致了 Internet 网的迅速发展 从原理上讲 这些技术都不是什么新的发明 也不复杂 但通过巧妙地组合 其实也是集成 就引发了一场变革 而这种变革带来的 就不仅仅是技术上的变化 更重要的是其引起了信息化社会 信息化产业等方面迅速进步 从这里我们可以发现 依托 Internet 网的 大信息环境 建立各类信息应用 将成为未 来最重要的发展趋势 在这个环境下实现各种多媒体技术的综合集成 是未来技术发展的 突破口 第二 建立系统各要素之间的关系 不同的系统要素需要建立统一的连接方法 超媒 体是建立系统各元素连接的可用的一种方法 早期的超文本 hypertext 建立的是文本字符 的 超链 后来的超媒体 hypermedia 把各种多媒体数据的关系也初步建立了起来 最著名的当属 WWW 它利用 Internet 网的统一资源定位器 URL uniform resource locator HTML 语言和 HTTP 协议 建立了在全网范围内多种媒体数据的相互连接关系 用户可以在 不用了解任何专业技术的基础上 就可以获得所要的数据和信息 这正是 WWW 之所以成功 的最重要的原因 WWW 的成功给我们一个启示 超文本建立的是文本的超链的连接 超媒 体建立的是多媒体之间的连接 那么在 大信息环境 下的应用要涉及到的各种要素远远 不仅仅是这一些内容 作为一个未来的复杂应用 特别是虚拟化 协同化和可视化的应用 可能要涉及到各类媒体数据 各种资源中心 参与协作的人员和专家 处理的单元 参与的任务和需要解决的问题等多种要素 在各种要素之间还存在着更为复杂的相互关系 建立起这些要素之间的关系 也要依靠超媒体技术 即未来的开放超媒体技术 将资源 的范围扩大 用超媒体建立起包括数据 信息 知识 模型 专家 处理等各种系统要素 之间的综合集成 超链 联系 通过能够自主工作和学习的所谓 智能代理 在信息媒体 协作空间上的相互影响 形成多媒体综合集成环境 形成以超媒体为基础的超级中间件 hy per midware 是综合集成环境所要研究的主要问题之一 第三 必须在 内容 一级上去实现综合集成技术 与之相关的技术将是未来竞争的 重点 要做到综合集成而非简单的集成 就必须能够在信息内容上有充分的操纵手段 包 括从多媒体信息源中挖掘知识 系统综合集成必然要涉及到对内容的综合 但对多媒体而 言 目前我们还缺乏完全实用的对媒体的理解或识别能力 例如 图像的理解 语音的识 别 视频的情节理解等等 但多年来在这些方面研究取得的进步也是有目共睹的 多媒体 的基于内容检索技术与传统的图像理解或语音识别不同 它首先要做的是不用任何领域知 识对大量的媒体进行识别和分类 在低层的物理特征的基础上检索出所需的内容 而将理 解其真正的含义的工作交给用户自己去做 不需领域知识的低层特征识别虽然可以大规模 地缩小目标空间 但在内容一级上实现综合还需要更高层次的特征和语义 这种更精细的 识别需要领域知识 层次愈高就愈需要人工智能技术的进步 但毕竟目前这方面离真正实 用还有相当大的距离 可以这样说 谁先掌握了对内容的实用处理能力 谁就会在未来的 竞争中占据主动 微软 IBM 等对相关的技术如语音识别 图像理解 视频处理 多媒体 技术等进行大量的投入 也说明了这一点 第四 综合集成环境必须是能够支持协同工作的环境 必须支持人的介入 复杂的问 题需要多人协作解决 协作本身就是一个难题 在大信息环境下 计算机支持的协同工作 要逐步发展为多媒体综合集成环境支持下的协同工作 即从 CSCW 发展为 M2SCW multimed ia metasynthesis supported cooperative work 这种支持将在很大程度上与多媒体会 议技术 虚拟现实技术 信息融合技术 协同感知技术等新技术的发展程度有关 例如 通过电话进行协作显然不如通过电视会议进行协作更直观和方便 而在未来可以将异地不 同的协作参与者合成到一个虚拟的空间之中 对虚拟的对象进行操作 那又更加不同 在 跨全球范围的 虚拟与真实交汇的 多对象多人的环境中实现一个智能化的协同工作环境 是综合集成技术未来所要达到的目标 第五 综合集成环境必须能够支持广泛的服务 对于 21 世纪的预测之一是各种信息 服务将会急剧发展 在很大程度上将像自来水 电 煤气一样引入到千家万户 用户可以 通过 Internet 网获得更多的信息服务 用户可以获得各种媒体 素材 数据 信息 可以 访问任何人 例如医生 专家或教授 可以获得在 大信息环境 中所具有的所有服务 但是 获得的这些服务除了要在用户的终端上集成外 很大程度上需要结合用户需求进行 综合 而不是一股脑地将这些堆给用户 使得用户面对汪洋大海般的信息反而无所适从 如果不加限制 可能连 信息垃圾 也堆给了用户 最后就会导致用户的拒绝 所以 对 从不同服务而来的各种信息服务 需要有智能化的寻找 检索 过滤和选择的手段 还需 要能够对这些信息进行组合 归纳和融合 生成新的信息和进行新的表现 多媒体综合集 成的目的就是为了达到这个目标 综合是服务集成的关键 第六 在综合集成环境下实现知识管理是综合集