超媒体技术（Hypermedia） 超媒体 超文本与多媒体的融合产生了超媒体.doc

超媒体技术（Hypermedia）超媒体超文本与多媒体的融合产生了超媒体:事实上,超媒体的原文Hypermedia就是超文本Hypertext和多媒体Multimedia结合词。简单地讲，允许超文本的信息结点存储多媒体信息(图形、图像、音频、视频、动画和程序)，并使用与超文本类似的机制进行组织和管理，就构成了超媒体。但在实际中，管理和组织多媒体信息比单纯的文本信息复杂得多，所以要将超文本的知识表示方法与多媒体对文本、图形、图像、音频、视频、动画等信息的存储和处理技术相结合。超媒体 = 超文本 多媒体数据库、超文本、多媒体的关系我们可以用图1.4简单地表示。 4、世界上第一个超媒体系统是什么？ 答：世界上第一个超媒体系统是美国麻省理工学院开发的白杨树镇电影地图（Aspen）。用户使用Aspen时，可以在全镇漫游，甚至浏览建筑物的内部。目前较知名的开放式超媒体系统有哪些？ 答：KHS（Konstanger Hypertext System）由德国研究学会用Visual Works面向对象程序设计语言开发。 DHM（DEBVISE HyperMedia）是丹麦Aarhus大学计算机系的项目，包括开发环境和一系列不同平台的应用。 Chimera由美国加利福尼亚大学信息与计算机科学系开发。它支持网络上不同类型的工具和应用之间的n向链接。 Microcosm是英国南开普顿大学计算机系开发的。它不在信息强加任何标志。所有的数据都可以自由访问、编辑。 广西计算中心开发的基于图形的超媒体系统(GBH)也是一个OHS。它将链和信息分开管理、兼容外部不同类型的媒体信息集成外部软件工具、节点和链具有良好的可扩充性。10、WWW和超媒体有关吗？ 答：WWW就是一个超媒体系统。WWW遵循的协议HTTP全称为超文本传输协议；制作WWW页的语言HTML即超文本标注语言。GBH的主要特点是什么？ 答：GBH(基于图形的超媒体系统)以图形作为表现信息与信息之间相互关系的基本手段，以图形簇集节点、链和锚信息。图形是GBH基础和核心。GBH无缝集成任何商用数据库，很好地解决了常见的超媒体系统在迷路、检索、统计等方面所遇到的问题。13、GBH的组成是什么？ 答：GBH由通用的多媒体创作平台及浏览器组成，并且是一个软件系列，目前有多个专业版本：地理信息、电子出版物制作、军事辅助、导医、城市导览、科学分类、演讲辅助等。这在国内是唯一的。此外，GBH可运行于多个环境：Unix、Windows 3.x/9x/NT。超媒体技术则是超文本与多媒体技术的结合，它是一种非线性的多媒体信息网络结构和信息管理技术。超媒体是以超文本的非顺序结构为基础，对各类教学信息，如图片、声音、图像以及动画等，可以进行有效的处理和管理。科学研究证明，人类的记忆结构是一种“联想式”的。联想式的记忆结构就要求知识元素的呈现和表达应该是非线性的。这就是说，多媒体课件或电子读物的教学内容安排不应该要求学习者按某个固定的顺序来学习，而是应由学习者按自己的意志来选择学习内容和顺序。由于超媒体技术完全可以使知识内容的连接和管理以非线性方式进行，所以目前在多媒体教学课件的设计上超媒体技术方法是必须采用的核心技术之一。尽管超媒体技术已比较成熟，但随着今后教育信息量的越来越多和教育信息网络化的趋势，必定会对超媒体技术提出新的要求超文本与超媒体发展的前景 由超文本向超媒体发展从超文本到超媒体是技术发展的进步，也是技术发展的必然性。超文本向超媒体的转变不仅是将文本媒体扩展到其它媒体，而且还要能使系统自动地判断媒体类型，并执行对应的操作。对图像的热区，视频的热点等都能引起类似于热字的反应，多媒体的表现及基本内容的检索等。超文本向超媒体的转变，大大地增强了功能和性能，也增加了系统实现的难度。 由超媒体向智能超媒体发展在超媒体技术的研究中,有人提出智能超媒体或专家超媒体（Expertext）。这种超媒体打破了常规超媒体文献内部和它们之间严格的链的限制，在超媒体的链和节点中嵌入知识或规则,允许链进行计算和推理,使得多媒体信息的表现具有智能化。 由超媒体向协作超媒体发展超媒体建立了信息之间的链接关系，那么也可用超媒体技术建立人与人之间的链接关系，这就是协作超媒体技术。超媒体节点与链的概念使之成为支持协同性工作的自然工具。协同工作使得多个用户可以同一组超媒体数据上共同进行操作。这样未来的电子邮政、公共提示板等都可能应用到超媒体系统中。超文本与超媒体存在的问题超文本与超媒体是一项正在发展中的技术，虽然它有许多独特的优点，但也存在许多不够完善的方面。信息组织超文本的信息是以节点作为单位。如何把一个复杂的信息系统划分成信息块是一个较困难的问题。例如一篇文章，一个主题，又可能分成几个观点，而不同主题的观点又相互联系，而为这些联系分割开来，就会破坏文章的本身表达的思想。这样节点的组织和安排就可能要反复调整和组织。 智能化虽然大多数超文本系统提供了许多帮助用户阅读的辅助信息和直观表示。但因超文本系统的控制权完全交给了用户，当用户接触一个不熟悉的题目时，可能会在网络中迷失方向。要彻底解决这一问题，还需要研究更有效的方法，这实际上是要超文本系统具有某种智能性，而不是只能被动地沿链跳转。超文本在结构上是人工智能有着相似之处，使它们有机的结合将成为超文本与超媒体系统的必然趋势。 数据转换超文本系统数据的组织与现有的各种数据库文件系统的格式完全不一样。引入超文本系统后，如何为传统的数据库数据转换到超文本中也是一个问题。 兼容性目前的超文本系统大都是根据用户的要求分别设计的，它们之间没有考虑到兼容性问题，也没有统一的标准可循。所以要尽快制定标准并加强对版本的控制。标准化是超文本系统的一个重要问题，没有标准化，各个超文本系统之间就无法沟通，信息就不能共享。 扩充性现有的超文本系统，有待于提高检索和查询速度，增强信息管理结构和组织的灵活性，以便提供方便的系统扩充手段。 媒体间协调性超文本向超媒体的发展也带来了一系列需要深入研究的问题，如多媒体数据如何组织，各种媒体间如何协调，节点和链如何表示；对音频和视频这一类与时间有密切关系的媒体引入到超文本中，对系统的体系结构将产生什么样的影响，当各种媒体数据作为节点和链的内容时，媒体信息时间和空间的划分，内容之间的合理组织都是在多媒体数据模型建立时要认真解决的问题。超文本与超媒体系统的两个模型 超文本和超媒体的系统结构较著名的是Campbell和Goodman模型,另一个是从事超文本标准化研究Dexter小组提出的Dexter模型。1. 数据库层数据库层是模型中的最低层，它涉及所有传统的有关信息存储的问题，实际上这一层并不构成超文本系统的特殊性。但是它以庞大的数据库作为基础，而且在超文本系统中的信息量大，需要存储的信息量也就大。一般要用到磁盘、光盘等大容量存储器，或把信息存放在经过网络访问的远程服务器上，不管信息如何存放，必须要保证信息的快速存取。 2. 超文本抽象机层超文本抽象机层（Hypertext Abstact Machine）简称HAM是三层模型中的中间层，这一层决定了超文本系统节点和链的基本特点，记录了节点之间链的关系，并保存了有关节点和链的结构信息。在这一层中可以了解到每个相关联的属性。例如节点的“物主”属性，这一属性指明该节点由谁创建的，谁有修改权限、版本号或关键词等。3. 用户接口层用户接口层也称表示层或用户界面层，是三层模型中的最高层，也是超文本系统特殊性的重要表现，并直接影响着超文本系统的成功。它应该具有简明、直观、生动、灵活、方便等特点。用户接口层是超文本和超媒体系统人机交互的界面。用户接口层决定了信息的表现方式、交互操作方式以及导航方式等。 超文本与超媒体的组成要素1. 节点超文本是由节点和链构成的信息网络。节点是表达信息的单位，是围绕一个特殊主题组织起来和数据集合。节点的内容可是文本、图形、图像、动画、音频、视频等，也可以是一般计算机程序。节点分为两种类型：一种称为表现型、记录各种媒体信息，表现型节点按其内容的不同又可分为许多类别，如文本节点和图文节点等；另一种称为组织型，用于组织并记录节点间的联结关系，它实际起索引目录的作用，是连结超文本网络结构的纽带，即组织节点的节点。 节点的基本类型归纳如下： 文本节点 图形节点 图像节点 音频节点 视频节点 混合媒体节点 按钮节点 组织型节点 推理型节点2. 链链是固定节点间的信息联系，它以某种形式将一个节点与其它节点连接起来。由于超文本没有规定链的规范与形式，因此，超文本与超媒体系统的链也是各异的，信息间的联系丰富多彩引起链的种类复杂多样。但最终达到效果却是一致的，即建立起节点之间的联系。链的一般结构可分为三个部分：链源、链宿及链的属性。 各类链的特点基本结构链是构成超媒体的主要形式，在建立超媒体系统前需创建基本结构链。它的特点是层次与分支明确。索引链是超文本所特有的推理链用于系统的机器推理与程序化。隐形链又称关键字链或查询链。 3. 网络超文本由节点和链构成网络是一个有向图，这种有向图与人工智能中的语义网有类似之处。语义网是一种知识表示法，也是一种有向图。节点和链构成网络具有如下特性功能超文本的数据库是由声、文、图各类节点组成的网络。屏幕中的窗口和数据库中的节点是一一对应的，即一个窗口只显示一个节点，每一个节点都有名字或标题显示在窗口中，屏幕上只能包含有限个同时打开的窗口。支持标准窗口的操作，窗口能被重定位、调整大小，关闭或缩小成一个图符。窗口中可含有许多链标示符，它们表示链接到数据库中其它节点的链，常包含一个文域，指明被链接节点的内容。作者可以很容易地创建节点和链接新的节点的链。用户对数据库进行浏览和查询。 超文本与超媒体的应用随着多媒体技术的发展，超文本与超媒体技术，具有广阔的应用前景。超文本与超媒体组织和管理信息方式符合人们的“联想”思维习惯。适合于非线性的数据组织形式，以它独特的表现方式，得到了广泛的应用。 办公自动化Apple公司的Hypercard软件展示了把Hypercard用于办公室的日常工作的一个方面，它以卡片的形式提供了形象的电话簿、备忘录、日历、价格表与文献摘要等，是应用多媒体管理技术的一个实例。 大型文献资料信息库由超文本与超媒体技术独特优点，广泛应用于大型文献资料信息库的建设，目前已经研制出来的中英文字典系统，就是按照超文本与超媒体的方式组织和构造，它收录了25万条目，计4181万字，186万个记号，采用这种方式的存储的30卷百科全书，查询时间只需几秒钟。 综合数据库应用在各类工程应用中，要求用图纸、图形、文字、动画或视频表达概念和设计，一般数据库系统是无法表达的，而超文本与超媒体技术为这类工程提供了强有力的信息管理工具，不少系统已将它应用于联机文档的设计和软件项目的管理友好的用户界面超文本与超媒体不仅是一项信息管理技术，也是一项界面技术。图形用户接口GUI使用户桌面由字符命令菜单方式转为图形菜单方式，而超文本技术在GUI基础上再上了一个新台阶，即多媒体用户口接口MMGUI，不仅数字和图形、图像、动画、音频、视频等信息均能展现在用户的面前 适应性超媒体系统（AHS）21 什么是适应性超媒体系统？在Brusilovsky 1996a中，Brusilovsky给出了适应性超媒体系统的一个定义：所谓的适应性超媒体（超文本）是指该超媒体系统反映了用户的某些特征，这些特征存放于用户模型中，该模型在系统的运行过程中被用来使系统的表现适应于不同的用户。即区分一个适应性超媒体（超文本），系统应该：1、是一个超媒体（超文本）系统；2、应当包含用户模型；3、系统应当利用该模型来适应于用户（即同一个系统对于不同的用户看起来是不一样的）。Brusilovsky 1996a区分了六种不同的适应性超媒体系统的应用领域，其中教育超媒体系统、在线信息系统、在线帮助系统是其中三种主要的超媒体应用领域。22 为什么要适应性？ 在超媒体系统中，系统是由结点（页面）和链组成，每个页面上包含许多链，用户通过点击其中的一个链而引出一个新的页面，传统的超媒体系统其页面的内容和链都是固定不变的，由创作人员在设计时确定。超媒体/超文本系统的主要特征是用户驱动的信息获取过程，网络课程也不例外，在网络课程的学习中，主要是以自学为主的，学生在超媒体空间中孤独的航行，不同于普通的线性文稿（比如课本或论文），对于作者往往以自己认为的最佳次序设定了课本的编排顺序，他对读者的阅读顺序也有预先的设定，但对于超媒体系统，读者的阅读顺序是难以事先设定。心理学研究表明，一个结点、链丰富的超媒体系统容易带来认知过载和迷航的问题。就网络课程而言，页面表示了该课程的学习内容，一般来说超媒体空间相对较少，学生的学习目标通常是学完这些教学材料或其中的一部分，网络课程的另外一个特征是学生往往在开始的时候对该门课程的内容知之甚少，但随着学习的进行学生的知识状态变化得很快。由于不同的学生，其背景知识水平、学习习惯、和爱好都不相同，同一个页面的内容有时对于新手来说不甚清楚，需要更多一点解释，可是对于一个有经验的用户又觉得过于简单，需要更深入的了解；另一方面，对于在页面上的链，由于缺乏必要的提示信息，用户无法预知其指向的页面是否具备阅读的条件，无关的内容、丰富的链会给初学者学生带来一定的心理负担，用户需要在超媒体空间的航行中得到方向上的指引，缺乏指引，在一个小的超媒体空间里都可能迷失方向。由于无法预知链所指向的页面内容，以及避免浏览过多的不具备条件阅读的内容所带来的心理负荷，一些实验研究表明，用户往往趋向于按照目录表的结构顺序阅读，就象阅读传统线形课本一样。适应性的超媒体系统就是为了解决上述的问题：1、同一套多媒体空间面临着大量用户使用的情形，不同的用户有不同的需求；2、在超媒体系统浏览过程中面临的导航方向问题，对这些问题的解决将使得超媒体/超文本系统变得更有用。23 什么能被适应？前面讲过，适应性超媒体系统是为了适应用户的知识水平、用户目标、背景和经验以及爱好与习惯，使得同一套超媒体空间在不同的用户面前有不同的表现形式，那么在一个超媒体系统中，什么能被适应，系统的哪些特征可以有不同的表现呢？实际上，一个超媒体系统是有结点（页面）和链组成，每一个页面上除了内容信息外，还包括指向其它页面的链，因此能被适应的方面就是大体可分为两大类：内容级的适应性和链级的适应性，在Brusilovsky 1996a中，分别称之为：适应性的内容呈现（adaptive presentation）和适应性的导航支持（adaptive navigation support），前者解决上面提到的第一个问题，后者则针对第二个问题。3、适应性超媒体系统的方法与技术方法是指策略和思路级，技术是指实现级，同一个方法可以不同的技术去实现，下面分别从适应性的内容呈现和适应性的导航支持两个方面来介绍。(Brusilovsky 1996a, Brusilovsky 1998b。31适应性内容呈现的方法与技术适应性的内容呈现是指在超媒体系统中所呈现的页面内容能够适应用户的知识水平、学习目标及其他用户特征，即不同的用户所看到的页面内容可能不一样。所采用的方法有： 附加解释（additional explanations）,它的目的是对于某个特定的概念，根据用户的知识水平隐藏一些无关的信息，例如，同一个页面，对于一个低级的用户，隐藏那些用户目前还不能理解的低层的细节，同时给予更多的解释和指导；而对于有较好知识基础的用户，可以阅读到更多深入的知识。前提知识解释（prerequisite explanations）或比较性解释（comparative explanations）,前者利用概念之间的前提关系链，当访问某概念时，系统在该概念知识的前面插入用户还未掌握的有关前提知识；后者利用概念之间的比较关系链，当访问某概念时，用户可以得到与该概念相似的其他概念的比较性知识以比较它们之间的异同。 解释变体（explanation variant）,由于不同的用户对同一概念可能需要不同的信息，因此，系统可能对同一概念存储了几种不同的解释内容，不同类型的用户可以得到不同的解释方式。信息排序，对页面上的信息片段进行排序，按照用户的习惯与背静知识选择不同的排序方式。适应性内容呈现的有关实现技术分别有：条件文本（conditional text）,这是一种简单有效的方式，利用这种技术，将页面中的内容组织成若干片段，通过插入条件语句根据用户模型有选择性的呈现某些片段。这是一种低级的技术，但是非常灵活，需要超媒体系统创作人员设置各种条件，另外，由于html语言没有设定条件语句这一功能，因此利用这种方式，系统的实现通常是页面在发布前，利用CGI程序进行预处理，执行有关的条件语句，发布到用户方页面已经是普通的html文件了；另外在页面中插入javascript语句，也能实现条件文本的作用，但创作的难度更大了。伸缩文本（stretchtext）,意思是页面中的片段信息可以依据用户的知识状态展开和收缩，收缩时呈现成热区状态，其初始状态根据当时用户模型中的有关信息决定，在使用过程中用户还能主动的去收缩和展开，系统将记录下用户的操作以便下一次适应用户，即它不仅是系统适应性的（adaptive），而且还是可适应的（adaptable）。解释变体可以用片段变体（fragment variants）或页面变体(page variants)技术来实现，页面变体相对比较简单，即同一个概念可以用不同的页面来描述；片段变体控制的粒度就更精细一些，需要用条件文本的方式选择不同的片段。另外一种功能更强大的技术是采用基于框架的技术（frame-based）,这种方法采用框架结构来描述页面，框架的槽(slot)填充了该概念的若干片段信息、解释变体、指向其它页面的链、范例、练习等，另外还包含一些规则规定了这些信息如何呈现或以什么次序呈现。这些方法和技术在具体的实现上可以综合使用，互相补充。3 2 适应性导航支持的方法与技术适应性导航主要是为了解决用户在超媒体/超文本空间航行过程中的方向性问题，系统根据用户的知识状态，引导着用户浏览合适的页面内容， 避开当时无关的干扰信息或者在当时还不具备条件去查看的内容，以一条最合适的路径引导着用户在超媒体系统中航行。主要的方式有：直接导航（direct guidance）,系统为每个用户推荐一条最佳的学习路径以引导着用户在超媒体空间航行。通常的方式是：当用户学完某个页面后，系统根据用户当前的知识状态，推荐一条最优的下一步的路径，以下一步等按纽形式指引着用户学习下一结点（页面）。当然，在网页中如果只有直接导航的话，用户对超媒体系统的浏览就失去了自由，因此这种技术一般和其他导航技术相结合。链排序，对多个链按照重要程度排序，最合适的链排在最上面，这种方式对于信息检索系统或以目标为导向的教学系统中更为有用，如对搜索出来的多个结果或菜单中的链排序。，对上下文链则失去了作用。链标记：根据用户的知识水平对页面上的链进行分类，分别加上不同的标记（如不同的颜色、图标、字体或字型等），不同的标记代表不同的含义，例如：用绿色代表目前适合去访问的链接；红色表示目前不太适合去访问的地方；灰色代表已经掌握的内容等。标记的产生是由AHS根据当前的用户模型状态决定，这种标记对用户下一步的行动有着指导和定向的作用。实际上，普通的浏览器默认方式就采用了链标记技术，对用户访问过的链、正在访问的链、和未访问过的链分别采用不同的颜色显示，即使这种简单的标记方式也对用户的信息浏览带来了方便。链隐藏：根据当前用户的知识状态，系统通过这种方式对超文本空间进行适度的剪裁，例如阻止用户访问无关的内容或访问尚未具备访问条件的内容，这种方式可以进一步分为：1、隐藏链接，即锚点和周围的普通文本变成一样，没有突出显示，但链接依旧存在，熟练的用户依旧可以去访问链接的页面；2、链接失能，虽然还能看出该锚点的存在，但已失效，不能去访问原来指向的结点。3、链接删除：锚点处已变成和周围普通文本完全一致，完全不能区分开来。心理学表明，链隐藏容易形成错误的关于超媒体空间结点关系的心理模型，采用链标记技术的效果可以部分取代链隐藏的功能（例如用变暗来取代隐藏），而不会有这种副作用。直接导航、排序、隐藏、标记是实现适应性导航支持的主要技术。大多数系统采用了其中几种方式，特别地，直接导航技术往往和其他几种方法结合使用。4、适应性超媒体系统的结构适应性超媒体系统是一个相对较新的研究领域，处于超媒体系统和用户模型研究的交叉点上。教育超媒体系统是其中的一个主要研究对象，大多数的适应性系统的案例都来自教育领域，96年以后主要是基于Web的教育超媒体系统（网络课程），这些系统展示了适应性超媒体系统的有关技术和应用案例(Brusilovsky 1998c ,Brusilovsky 1996c, De Bra 1998, Kay 1994, Pilar 1998, Specht 1997)，它们所采取的技术和呈现的形式各有不同，但系统的组成与结构则包含着一些共同的成分。在De Bra 1999中，De Bra明确地提出了AHS的参考模型AHAM(图1)，在这个参考模型 中，AHS包含了这4个基本成分：领域模型DM（Domain Model）、用户模型UM(User Model)、教学模型或适应性模型AM（teaching model , adaptation model）、适应性引擎AE（adaptive engine）。下面分别论述之。Fig -1 AHAM: Structure of adaptive hypermedia application图1 AHAM：适应性超媒体系统的结构 41 领域模型(DM)适应性超媒体系统的领域模型由该应用领域的概念和概念之间的关系组成。 简单的领域模型就是一些离散概念的集合。复杂的用户模型区分了不同的概念类型和不同的关系类型，这些概念相互关联构成了一个语义网络。概念的类型及关系的类型往往因不同的系统和作者的设计选择而有所区别，在AHAM中，概念分成原子概念（atomic concept）和复合概念(composite concept)，前者对应一个不可再分的信息片段；后者由一系列的子概念和构成复合概念的构造规则组成。这些子概念要么都是原子概念，它就是一个页面（page）；要么都是复合概念；对既有原子概念和复合概念的情形通过引如中间结点转换成上述两种情形，这样处理简化了领域模型的结构，领域模型呈现成一个树状的有向无环图，叶子结点是原子概念，非叶子结点是复合概念。 在De Bra 1999中，概念之间的关系包含两类，一类是反应了超文本系统之间的链的指向关系（link）; 另外一类关系反应了概念之间的内在逻辑关系，区分了两种类型：前提关系（prerequisite）和禁止关系（inhibitor）, 前者假设C1是C2的前提关系，则表明学习C2 之前先要掌握C1的内容；后者假设C4 禁止C1，表明当掌握了C4的内容之后，用户不愿再访问C1了，即表明C1相对于C4是太初级的内容了。在其它一些AHS中，概念之间的关系可能定义了specialized_by关系（表示后一概念是前一概念的特例）、is_related_to（相关）关系、contrasts_with（对比）关系或part of 关系等；进一步可以对关系附加权值，例如is_prereq_of关系附加一个进入值（threshold），表示只有前一概念获得一定的权值之后才能学习后一概念；所采取的领域模型越复杂，可采取的适应性技术和手段也就可以更多。在InterbookBrusilovsky 1998c中，课程的结构组织成章、节、知识点的形式，对每个页面指定了其进入的前提概念集合和输出概念集合。在AHMPilar 1998中，领域模型由若干概念组成，概念之间规定了前提（prerequisite）关系和进入值（即前提概念必须获得适当的分值后才能进入后面的概念），每个概念有若干个页面与其关联，每个页面为该概念贡献一定的分值。根据页面与概念之间的关系，BrusilovskyBrusilovsky 1996b区分了三种AHS的组织方法：页面索引（page indexing）利用领域模型中的概念对页面进行索引，可以用本页面所论述的概念来索引（content-based）(ISIS-Tutor) Brusilovsky 1994，也可用前提概念进行索引（prerequisite-based）,另外可以用多个概念来索引，并指明各个概念的作用（如内容概念或前提概念等）（ELM-ART）Brusilovsky 1996c。片段索引(fragment indexing)片段索引是将页面上的内容分成了小的片段，对每个片段进行索引，提供了比页面索引更小粒度的索引方法，因而可支持更丰富的适应性手段，例如页面内容的适应性。基于知识的方法（Knowledge-base Approach）这种方法不同于前面两种，它的特征是，通常并没有一个现成的组装好的页面存在，只是用领域概念描述了该页面的结构(一套规则)，比如用框架来描述，页面的产生是根据框架内的描述在运行时刻动态产生的。这种方式提供更为灵活的描述页面内容的方法，因而支持更丰富灵活的适应性手段。上面的三种方法并不相互矛盾，而是可以综合运用到一个系统中。42 用户模型（UM）用户模型是对用户信息的抽象描述，系统是利用用户模型中的信息来对用户表现出适应性的。在特定系统中，用户模型是根据系统的需要，有选择性描述用户的若干特征信息，在适应性超媒体系统中，需要描述的用户特征可能有：用户的知识状态、目标、背景和经历、爱好等。在适应性教育超媒体系统中，知识状态是用户模型中重点描述的对象，通常是采取覆盖模型（overlay model），即在领域知识模型中的每个概念上附加一个权值来表示用户对该概念的掌握程度。因此，用户模型是序偶对（Concept-Value）的集合，其中Concept代表概念，Value是一个值代表掌握程度，一般地，Value可以是一个二进制值（知道、不知道），或定性描述（好、一般、差）或统计值（0100），在一些系统中，可能有多个因素来描述一个概念，如阅读情况、练习得分情况、或能从其他概念可以推算出对的该概念的掌握情况，综合这些因素，得出该概念的整体分值Gerhard 2001另外还有一种简单的描述用户知识状态的模型，叫做铅版模型（stereotype model）,它实际上是一个组用户模型，将用户分成几组。例如，某系统对用户进行分类，有两个维度，一个维度有新手、初学者、中级、高级4个值，另外一个维度有掌握初步计算机基础知识、懂unix两个值，这样就将用户分成了8种不同的类型，铅版模型同样可以用序偶对（stereotype-value）来。铅版模型比较简单，容易实现，但是适应的粒度不够细。往往将两者结合起来，铅版模型用来对覆盖模型赋初值，在系统运行过程中利用覆盖模型来表现出对用户的适应。用户模型的维护一般是通系统记录下用户的交互经历（比如对页面的访问次数与时间，练习/测试的得分情况）来维护，显然后者更可靠些。另外还可以通过用户查看自己的模型，主动的去设置自己的有关概念的知识状态，系统的这种能力是必要的，体现了系统的可适应性（adaptable）。用户的目标特性也可以用序偶对（goal-value），用户的其他特征可以类似地表示。43 适应模型（AM）适应模型定义了系统如何实施内容的适应性、链的适应性以及如何修改用户模型的一套规则。在适应性教育超媒体中，这些规则实际上体现了作者对课程的教学设计的思想。在许多AHS中，这些规则通常和系统的实现融合在一起，没有单独的抽取出来。在AHAM模型中，将适应模型分离出来，在Wu 2001中，提出了一套独立于AHS的适应性规则描述语言，以方便创作人员进行规则的设计。44 适应性引擎(AE)DM、UM、AM构成了AHS中的存储层，是系统的数据部分，AE则对应着系统的实现，是执行部件。它的功能包括：响应用户的请求，根据用户模型选择和组装及呈现页面，执行适应性规则（体现内容及链的适应性），根据用户与系统的交互记录修改与维护用户模型等。5、 适应性超媒体系统的实验与结论适用性超媒体系统的实验研究仍是当前研究的一个薄弱环节，在文Brusilovsky 1998a Brusilovsky 1998b中总结了几个重要的实验研究报告。包括演示适应性内容呈现、适应性链标记和隐藏等技术的实际应用效果。 最早的研究报告是由Boyle 和Encarnaction在1994用MetaDoc系统作出的，实验的目标是比较三种形式的超文本：正常的超文本、具有伸缩功能的超文本、适应性伸缩的超文本。要求实验的对象回答5个搜索浏览问题和8个阅读理解问题，结果表明，适应性伸缩的超文本有助于阅读理解性能的提高，利用这种技术，阅读理解所需的时间明显减少，同时表明，内容适应性对用户的浏览航行无明显影响。利用隐藏和标记技术来适应性导航的实验研究首先由Brusilovsky（1994）利用ISIS-Tutor在莫斯科国立大学进行的，实验利用了三个版本的ISIS-Tutor: 无适用功能的正常版本A, 采用链标记技术的版本B, 采用链隐藏技术的版本C。实验的结果表明，采用后两者的适应性导航技术，浏览的步数，对以前学过概念的重复阅读次数明显减少，用户通过较少的浏览步骤和访问次数可以达到同样的学习效果。在其它的一些实验中，也得到了大致相同的结论，采用适应性技术的网络课程可以提高用户的学习效率，节省学习时间，学习过程中的方向性更明确，学生在自学过程中感觉更舒适。6、 相关研究及发展趋势Web技术的迅速发展，导致近几年大量的网络课程及综合性的教学支撑平台陆续出现。比如WebCT, TopClass, Learning等，国内随着网络学院的成立，也出现了一批网络课程及教学支撑平台，但这些网络课程基本上缺乏适应性的特征。一方面，是因为Web技术的迅猛发展，使得一些商用的教学支撑平台因为占领市场的需要，还未能来得及加入这一功能，另一方面也是由于适应性系统的理论与技术研究尚未成熟的缘故。但是，自96年以后，基于适应性的超媒体教育系统逐渐增多起来，首先是和具体的课程相结合，展示出各种适应性技术的运用，如适用性内容呈现、各种适应性导航技术，特别是链标记与隐藏等技术。在近几年来，研究的方向一方面趋向于通用适用性系统框架的理论研究和形式描述（De Bra 1999，Wu 2001，Wu 1999a，Wu 1999b），另一方面出现了一些通用性的适应性网络课程的创作工具，如InterbookBrusilovsky 1998c, AHADe Bra 1998, NetCoachGerhard 2001等，有的接近于商品化的程度。因为篇幅的关系，关于适应性网络课程创作工具的介绍将另外撰文论述。可以预见，随着研究的进行，在不久的将来，适应性网络课程的创作工具将从研究阶段走向成熟阶段，并和教学支撑平台相结合。3 超媒体通信技术 超媒体通信技术是传统视频通信技术进一步发展的产物，主要包括7个方面的内容。 3.1 支持ITU-T H.320/H.323标准的多媒体通信系统 视频通信区别于个人计算机应用的最主要的一点在于它是满足ITU-T标准的通信系统。标准性保障了区内、国内或国际通信的互通性和互控性，就像打电话时用户不需要考虑交换机和对端电话机的型号一样，因为是基于通信标准的，所以H.320/H.323标准仍将是超媒体通信技术的基础。 3.2 视频编码技术 视频编码需要将100 Mbit/s的图像数据压缩到2Mbit/s甚至更低，这样视频通信技术才能够使用。1976年，陈文雄博士提出了基于离散余弦变换（DCT）实现数字视频编码的算法，奠定了视频编码技术的基础。而1990年ITU-T通过的H.261标准则成为视频编码的经典技术标准，这一点从1990年至今视频编码技术的演进情况就能看出。 1990年，H.261：帧间预测编码和帧内DCT的混合编码方法。 1995年，H.263：是H.261的发展，重点在于改善了低码率（384kbit/s），H.263的图像编码质量则与H.261的图像编码质量判别不明显。 1998年，H.263+（H.263版本2）：是H.263的增强版，提出了16个可选项（Annex I，J，K，L），通过提高编码的效率和灵活性、支持编码质量可扩展性及提高容错和抗误码性，从而改进了编码的质量和效率。 H.263+：常谈到的H.263+并不是ITU-T标准的名称，而是对H.263+在增加了Annex U（增强的参考图像选择）、Annex V（数据分割）、Annex W（增强的补充信息）选项后的通称。H.263+/H.263+提出的众多选项往往令使用者无所适从，因此目前市场上的产品也都是根据需要实现其中的部分选项。 2003年，H.264：与以前的标准一样，H.264也是采用帧间预测编码和帧间变换编码的混合编码方式。H.264标准的亮点在于高精度、多模式的运动估计、44块的整数变换、统一的VLC、帧内预测以及容错性和抗误码能力。理论上，H.264的编码效率应比H.263的编码效率高50，但实际产品中图像质量的改善量目前并不乐观，权威估计在1540之间。从另一方面讲，H.264性能的改进是以增加复杂性为代价而获得的，而且目前市场上新推出的产品还没有经过兼容性、稳定性等实际应用的考验。综合以往新标准、新产品投入市场应用实际的经验，到2005年，H.264的应用会逐步发展起来并趋向成熟。 3.3 语音编码技术 在H.320/H.323体系结构下，目前语音编码采用的是G.711/G.722/G.728编码算法，能够较好地满足语音传输的要求。对于H.323中新推出的G.723和G.729，因为语音质量较差，所以更多地应用于Internet的个人通信，而未被企业型应用采用。 3.4 T.120数据应用 H.320/H.323体系结构下数据应用标准T.120，可以支持T.126交互式电子白板、文件传输、应用程序共享。它的优点在于：数据传输无失真，从而可以保证传输白板或图片的高清晰度；支持交互式操作（能够实现远程协作功能，如对文档的共享、查看和修改等），这对于远程教学和远程讨论是非常重要的。 3.5 远程协作技术 在远程办公应用中，用户往往需要通过远程协作实现对文档的共亨、查看或修改。远程协作技术支持常用的办公软什，如MS Word、Excel、PowerPoint文档的远程共享，支持共享桌面（Desktop Sharing），支持Internet浏览、Web会议、论坛或者聊天室应用。远程协作将会真正使人们能够实现异地办公或远程教学。 3.6 流媒体技术 流媒体技术简单、易实现和易扩展等特性，使得它在计算机网络得到了广泛的应用。在视频通信中，结合流媒体技术，利用单播（Unicast）或组描（Multieast）等网络技术，更容易将交互式的视频内容单向广播到办公局域网或校园网，使更多的人非常方便地接收到视频通信的内容。另一方面，它还可以把实时的视频通信的内容进行非实叫的存储、点播或回放。 3.7 多媒体信息传输 在人们交流的过程中，单纯音视频之外的信息占的比例越来越大，如教师的电子课件、气象部门的动态气象云图、医生的医学图片等。因此，在视频通信中需要全面地支持各种多媒体信息的传输，包括多媒体视频擂放，支持常见的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和RM、AVI、MOV等视频格式；多媒体音频的播放，支持WAV、MIDI、MP3等音频格式；支持BMP、GIF、JPEC像素格式的图像，支持Visio、Flash、CG等矢量格式的图形；支持超文本的共享，如ASCIIPDFHTML等文本格式。 4 视频技术和应用的发展趋势 首先，标准化问题仍然是视频通信厂商，尤其是国内/商在技术发展过程中需要特别注意和解决的问题。符合ITU-T利国家相互通信标准，旨在保证设备的互通和互控性。虽然H.320/H.323还不完善或存在技术瓶颈，但在可预见的二三年内，仍然会是电路交换/包交换网络上的视频通信框架标准，而标准化的产品才能确保市场应用的普及和推广。 其次，作为视频通信技术的重点和难点，信息压缩技术在近两年内会缓慢发展。员然它的目标是在尽可能低的码率下获得尽可能好的图像质量，但以目前的技术水平和通用CPU处理能力，基于软件的音视频编码器还很难满足企业、尤其是专业领域用户的需求。所以，软，硬件结合的产品仍将是上流。 再次，超媒体应用技术的普及将为未来视频通信应用的迅速推广奠定基础。视频通信技术要跳出传统的“会议电视”。超媒体技术将解决“会议电视”功能单一的问题，实现远程教学、远程医疗、远程办公、气象、电力、水利和企业等专业领域对于视频通信丰富的应用需求。 另外，从市场应用细分的角度来看，视频通信的专业应用仍将是主流。它通过专用的DSP完成高质量的视音频编码，同时通过软件支持超媒体技术应用。个人视频通信应用范围将逐渐扩大，纯软件或类似可视电话的简单、易用、低价产品在未来将会逐渐得到普及，方便人们的沟通、交流和娱乐。 总而言之，技术发展是永无止境的，但是技术不是为了技术本身而存在和发展，现代通信技术发展的目的是满足每个人在任何时间、任何地点的获取和表达各种信息的要求。所以视频通信技术的发展方向在于突破传统的功能单一的“会议电视”，实现满足专业需求的“超媒体”应用，真正地融入到人们的日常工作、生活中。这将是视频通信应用取得发展、业内厂商得以在市场立足的必然趋势。CSPM 开放式软件（CSPM OSS）具备超媒体用户界面的纳米操纵工具（点击进入） CSPM开放式软件系统(CSPM Open Source Software)的目的是让二次开发用户可以从复杂的仪器功能编程中解脱出来，将精力集中在具体的功能扩展上，大幅度降低开发成本、缩短开发周期。 CSPM扫描探针显微镜系统的架构如下图: SPM 开放式软件系统（CSPM OSS）被划分为两个部分：SPM Console和SPM Kernel。 SPM Console软件负责向用户提供一个界面,让用户输入各种指令,并将各种仪器的状态和信息显示给用户。例如，SPM Console软件上有一个激光电源按钮，用户可以用鼠标按下该按钮，指示仪器打开激光电源；SPM Console软件也可以将显微镜所采集到的图像显示在计算机屏幕上。 SPM Kernel软件在用户界面软件（SPM Console）和扫描探针显微镜系统硬件之间架起一道桥梁，SPM Console软件将用户的指令发送给SPM Kernel软件，SPM Kernel软件对收到的软件进行解释，并对SPM硬件进行相应操作，实现用户指令。同时，SPM Kernel对SPM硬件系统的状态进行采集和调度，以保证硬件正常运作，并向SPM Console报告各种信息，让用户可以实时了解仪器状态并观察实验结果。 系统软件划分为两个层次，可以将复杂的、高要求的、难以理解的硬件流程封装在SPM Kernel软件中，用户不需要全面了解系统硬件的技术信息，就可以快速高效地编写满足自己需要的软件。 一般情况下，SPM Console软件的源代码是向用户开放的，用户可以对源代码进行修改和补充，实现新的功能。 SPM Console采用Microsoft Visual C#语言编写。选择C#的原因是：C#是一门设计简单、面向对象、类型安全、灵活兼容（.Net框架的支持）的新型面向组件编程语言。其语法风格源自C/C+家族，并融合了Visual Basic的高效和C/C+的灵活性、强大底层控制能力，是Microsoft.Net平台的主流语言。 SPM Console OS1.0软件是一个开放源代码的软件，为用户提供了一个全面完整的范例。用户可以对该软件进行修改和扩充，以满足自己的特殊要求。 下面举一个例子，以说明用户在CSPM OSS上进行二次开发的简易性。