基于語義和多ａｇｅｎｔ的電子政務協(xié)同工作模型研究

(浙江工商大學 計算機與信息工程學院， 杭州 310018)

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摘要：從電子政務的發(fā)展趨勢出發(fā)，在語義網(wǎng)技術的基礎上，采用XML/RDF描述協(xié)同過程中的語義信息；提出了任務—本體相關聯(lián)的思想，采用RM-SFCA算法，動態(tài)生成全局本體，形成部門本體—全局本體的雙本體層，用于構建語義約束。在上述基礎上，結(jié)合多agent技術構建了基于語義和多agent的電子政務協(xié)同工作模型，以支持政務服務的協(xié)同工作，為建立一個虛擬的一站式服務平臺奠定基礎。

關鍵詞：RM-SFCA； 本體； 多代理； 協(xié)同； 電子政務； 語義

中圖分類號：TP303文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2008)11-3218-03

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Research ofe-government cooperation work model

based on semantics and multi-agent

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JU Chun-hua， ZHANG Chao-hua

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（College of Computer Science Information Engineering， Zhejiang Gongshang University， Hangzhou 310018， China）

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Abstract:Discussed on development trend of e-government， this paper used XML / RDF to descript the semantic information in collaborative process， advanced the thinking oftask-ontology， and dynamically generated whole-ontology to format two-layer ontology， based on RM-SFCA. On that basis， this paper combined with multi-agent technology and the semantics， constructed the model of e-government cooperation work based on semantic and multi-agent to support cooperation of the chief services， which lays the foundation for the establishment of a virtual one-stop service platform.

Key words：RM-SFCA; ontology; multi-agent; cooperation; e-government; semantics

電子政務是通過網(wǎng)絡信息技術，實現(xiàn)政府工作的電子化、信息化。其目的是建立政府各部門、各機構之間高效的協(xié)同工作機制，最終目的是在政府與公眾之間構建一個虛擬的一站式服務平臺，為公眾提供一條快速的信息服務和政務服務通道，提供高效率、高質(zhì)量的政務服務。網(wǎng)絡技術和計算機科學技術的飛速發(fā)展，為電子政務協(xié)同工作的開展和信息溝通奠定了堅實的基礎。如何在各個合作機構之間建立一個成員協(xié)作、信息溝通無礙以及流程順暢的政務協(xié)同機制，是電子政務之后的研究方向，也是電子政務趨向完善的發(fā)展方向。

現(xiàn)在國內(nèi)外對協(xié)同工作的研究以及電子政務的協(xié)同工作研究都有了一定的成果。例如文獻[1]中提出了基于協(xié)作體的電子政務協(xié)同工作四層模型(E-GovCM)；文獻[2]討論了跨部門的電子政務協(xié)同工作模式，在一定程度上解決了政務協(xié)同過程中跨部門工作協(xié)同的問題；文獻[3]中新加坡政府提出了一個電子政務協(xié)同工作框架—政府服務技術框架的方案，強調(diào)建立一個虛擬的一站式機構；文獻[4]將網(wǎng)格技術和工作流思想應用在電子政務的協(xié)同工作系統(tǒng)，提出了一個QoS約束的政務協(xié)同工作模型，但是對于如何解決協(xié)作過程中不同機構和部門內(nèi)部以及之間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異構、資源異構及語義異構的問題分析得不夠深入。

本文提出的基于語義和多agent的協(xié)同工作模型，是建立在語義和多agent技術的基礎上。該模型在保證協(xié)同工作順利進行的同時，能夠有效地解決協(xié)同工作中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異構、資源異構以及語義一致性的問題。

1本體論及在模型中的應用

本體是在領域?qū)＜业膮⑴c下，確定相關領域知識內(nèi)可共享和交流的概念詞表及表示概念間關系的一個關系集，從而提供對該領域的共同理解^[5]。近幾年，本體已經(jīng)成為信息檢索、語義網(wǎng)、人工智能等研究領域的熱門課題^[5]。本體能夠解決協(xié)同工作過程中語義層次上知識的重用和共享，保證協(xié)同信息在交流過程中的語義一致性。本體論的一個重要應用是在語義網(wǎng)上的應用。語義網(wǎng)體系結(jié)構如圖1所示。

語義網(wǎng)使用XML來定義定制的標簽格式以及用RDF的靈活性來表達數(shù)據(jù)，使用ontology的網(wǎng)絡語言(如OWL)來描述網(wǎng)絡文檔中術語的明確含義和它們之間的關系。

借鑒了語義網(wǎng)的框架，本文的模型中，XML層規(guī)定了政務數(shù)據(jù)的標準化結(jié)構，它解決了不同部門之間數(shù)據(jù)資源的異構問題；RDF為不同部門提供了共同的資源描述框架；本體使跨部門的資源共享和知識重用成為可能。因此基于本體的語義技術能夠解決電子政務協(xié)同工作過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異構、資源共享、語義一致性等問題，提高電子政務的工作效率，為構建虛擬的一站式服務平臺提供了可參考的模型。

2模型結(jié)構

基于語義和多agent的電子政務協(xié)同工作模型保證了協(xié)同工作流暢以及信息交流的無礙性，提高了資源和數(shù)據(jù)的共享程度及工作效率。模型分為用戶層、agent層和服務器層。基于語義的協(xié)同工作模型如圖2所示。

21本體庫

由于政府的政務工作涉及到多個部門，各個部門之間交叉協(xié)作，流程復雜，單一的本體已經(jīng)滿足不了也概括不了如此多部門涉及到的各個概念之間的關系；而且隨著社會的進步和發(fā)展，每個部門的功能也會相應地改變，這樣，單一本體就愈加難以適應發(fā)展帶來的變化。本文在文獻[5]提出的雙本體概念的基礎上，結(jié)合電子政務協(xié)同工作模型的特點，采用Protege3.1幫助生成部門本體，在部門本體的基礎上，再集成為全局本體，動態(tài)存入本體庫。基于雙本體的信息交流如圖3所示。

1）部門本體本協(xié)同模型采取雙層本體架構：第一層本體是屬于各個部門獨有的本體。該本體主要作為同個部門內(nèi)部協(xié)同工作的語義基礎。單個部門本體使用Protege3.1生成，以交通部門的本體為例，如圖4所示。

2）全局本體第二層是全局本體。該本體參考各個部門本體，形成各個部門之間共同參考的全局本體。它描述了各個政務部門共用或共享的領域知識和概念，為各個部門本體提供語義約束和概念參照。文獻[6]中的頂層參照本體是由WordNet和STEP的相關應用協(xié)議的語義描述結(jié)果共同構成的，但是卻不能滿足電子政務協(xié)同過程中的實際需要。

文獻[7]中提到的SFCA算法能夠?qū)Ω拍铋g的關系進行分析，自動生成本體。但是，電子政務協(xié)同工作中涉及的部門繁多，假如在全部部門本體的基礎上，一次性使用SFCA算法，生成全局本體，顯然工作量過大。因為在實際工作過程中，許多部門并不存在協(xié)同工作的機會。為此，本文提出了任務—本體相關聯(lián)的概念，并結(jié)合SFCA算法，形成RM-SFCA(mission-relation SFCA)算法，封裝入WholeOntologyAgent(全局本體agent)。在執(zhí)行部門之間的協(xié)同任務之前，獲取任務agent中的部門信息(任務agent在從任務庫中獲取了任務信息的同時，也獲取了參與的部門信息)，根據(jù)任務涉及的部門信息，獲取本體庫中相關的部門本體，生成全局本體，并存入本體庫。這種全局本體的動態(tài)生成機制，既節(jié)約了生成全局本體的成本和開銷，又保證了全局本體的及時生成。下面詳細分析RM-SFCA算法。

根據(jù)當前的任務信息，獲得部門列表以及相應的部門本體，最后輸出全局本體。

輸入：任務類型為1的任務信息以及參與

//1表示該任務是跨部門的任務

輸出：當前協(xié)同任務需要的全局本體

方法：

獲取部門ID組合，D＝〈D1，D2，…，Dn〉(n=1，2，…，n)；

//D1，…，Dn分別對應參與任務的部門ID

遍歷本體庫，獲取所有全局本體信息列表WO＝〈WOid，D′〉

/*WOid表示全局本體在庫中的惟一編碼；D′是該本體參照的所有部門本體對應的部門ID*/

for每個選中的全局本體對應的部門ID列表D′ do begin

獲得D；

ifD=D′then //該全局本體已經(jīng)存在

break；//跳出程序，等待下次協(xié)同任務的展開

else 調(diào)用SFCA算法，生成全局本體 

end

存入全局本體，以及對應的D；

22模型中的agent

該模型中采用了多agent的智能代理技術，用于電子政務協(xié)同過程中的資源調(diào)配、任務協(xié)調(diào)以及信息的通信和交流，讓協(xié)同工作更具協(xié)調(diào)性。以下是模型中對應的agent所實現(xiàn)的相應功能。

221協(xié)同agent

協(xié)同agent主體是實施協(xié)同工作的人——稱為協(xié)同體，可以是相同部門內(nèi)部的一些成員，也可以是代表某個部門與其他部門實現(xiàn)跨部門合作的成員。對于協(xié)同體來說，該協(xié)同體具有一定的動態(tài)性和相對獨立性。

動態(tài)性：作為以部門成員為主體存在的協(xié)同體，其狀態(tài)主要由實施協(xié)同行為的人來決定，實施主體的身份、角色定義了該主體具有或者應該具有的責任和義務。而且部門成員的流動性(人員的變更、職位的變更)導致了系統(tǒng)體具有一定的動態(tài)性。該協(xié)同agent還可以增加、刪除和更改，一定程度上也體現(xiàn)了協(xié)同體的動態(tài)性。

相對獨立性：每個協(xié)同體都是一個區(qū)別于其他協(xié)同體的獨立個體，具有自主作出決策的能力。但是獨立卻是相對的，因為協(xié)同體在工作過程中與其他協(xié)同體是息息相關的。

協(xié)同agent結(jié)構如圖5所示。

1)用戶接口模塊主要面對實施協(xié)同任務的政府部門人員，提供人性化的人機互動界面，用于連接分布式網(wǎng)絡條件下用戶的接入。

2)任務模塊該模塊通過通信模塊實時地與任務agent獲得聯(lián)系，獲得任務的相關信息，確保任務的順利進行。

3)資源管理模塊管理任務相關的資源和設備。該模塊面向用戶，在顯示任務相關的資源狀態(tài)的同時，也從資源管理agent獲得相關的資源以及設備的使用狀態(tài)等信息，并呈現(xiàn)這些信息。

4）角色定義模塊

定義1U＝〈Ui，Ug，Ua〉。其中：Ui表示用戶的身份；Ug表示用戶所擁有的權限，不同的身份定義了不同的權限；Ua表示該用戶的網(wǎng)絡標志，即IP地址，網(wǎng)絡標志具有惟一性。

5）通信模塊協(xié)同agent通過它們的通信模塊與其他agent溝通。同時在XML/RDF/本體的基礎上保證協(xié)同信息在交流過程中信息交流的無障礙性——數(shù)據(jù)同構、語義一致。

6）控制模塊協(xié)調(diào)并控制各個模塊之間的工作。

222其他agent

1）任務管理agent基于任務庫，根據(jù)用戶需要的服務，尋找相應的部門agent并分配任務。它詳細定義了各個協(xié)同agent必須完成的任務，以及這些任務的相關信息，包括任務的類型(部門內(nèi)協(xié)同任務以及部門外部協(xié)同任務)、任務的流程序列、任務狀態(tài)和相關任務所需要的資源等，定義了總?cè)蝿障赂鱾€子任務的先后完成順序。對各個任務進行監(jiān)控，并根據(jù)任務的先后順序，及時地給協(xié)同agent發(fā)出任務狀態(tài)以及任務完成情況等信息。

2)資源管理agent該agent實現(xiàn)對資源的監(jiān)控和管理。通過資源庫獲得資源和設備的情況，并根據(jù)其使用情況和任務的緊急狀況合理分配資源。資源管理agent將資源使用情況發(fā)布給協(xié)同agent中的資源管理模塊，這樣協(xié)同體可以獲得資源使用消息，包括現(xiàn)在的使用者、申請者隊列等信息，協(xié)同人員可以根據(jù)資源使用情況相互協(xié)商，合理分配利用資源。

任務agent與資源agent之間的數(shù)據(jù)關聯(lián)如圖6所示。其中，剩余時間指該資源還需多少時間從當前的繁忙狀態(tài)轉(zhuǎn)為空閑狀態(tài)。

3）推理agent協(xié)同過程中會出現(xiàn)不同協(xié)同體對同個協(xié)同信息產(chǎn)生不同的語義理解。該agent在本體庫的基礎上實施語義推理，確保協(xié)同過程中的語義一致性。

4）監(jiān)控agent負責監(jiān)控整個協(xié)同過程，實時地向管理員提交協(xié)同工作狀況。

3結(jié)束語

為了解決電子政務協(xié)同過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異構、語義一致性問題，并保證協(xié)同過程的流暢無礙，本文采用了語義技術與多agent技術相結(jié)合的方式，提出了基于語義和多agent的電子政務協(xié)同工作模型。XML/RDF為數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的結(jié)構，為語義提供了統(tǒng)一的描述框架，為協(xié)作系統(tǒng)和工具提供了處理和理解協(xié)同信息的能力。基于RM-SFCA算法動態(tài)產(chǎn)生的雙本體具有更好的擴展性，同時為協(xié)作過程提供了語義約束。多agent技術的使用，保證了電子政務的協(xié)同工作，使其更流暢、更具協(xié)調(diào)性、更高效。但是RM-SFCA算法還需要進一步等待實踐的改善和提高。

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