“并行”與“交互”：物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的核心問題

【摘 要】 事物是通過物質(zhì)、能量、信息同時地、不斷地相互作用。文章在介紹“并行”與“交互”的含義與種類的基礎(chǔ)上，指出“并行與交互”是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的核心問題，并提出解決的思路。

【關(guān)鍵詞】 并行； 交互； 協(xié)同管理； 物聯(lián)網(wǎng)

如果說，互聯(lián)網(wǎng)讓我們長上了“千里眼”、“順風(fēng)耳”，那么，物聯(lián)網(wǎng)又讓我們練成了“劈空掌”，可以“隔空打?！保瑢⑽覀兊男袨橥ㄟ^網(wǎng)絡(luò)越過空間，掌控異地目標(biāo)事物。如果說，互聯(lián)網(wǎng)讓人們面向一個虛擬世界，而物聯(lián)網(wǎng)又把人們拉回到現(xiàn)實(shí)世界。物聯(lián)網(wǎng)把世界轉(zhuǎn)變成一個廣泛聯(lián)接的大世界。這個世界把人們從“小數(shù)據(jù)時代”轉(zhuǎn)變到“大數(shù)據(jù)時代”。那么，世人應(yīng)該如何通過對“大數(shù)據(jù)”的協(xié)同與控制，在人與物的“并行與交互”中實(shí)現(xiàn)“大合作”？本文在介紹“并行”與“交互”的含義與種類的基礎(chǔ)上，指出“并行與交互”是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的核心問題，并提出解決的思路。

一、“并行”與“交互”的含義

物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性是“開放與合作”，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主要目的不是“互聯(lián)互通”，而是遠(yuǎn)程智能控制。世間的事物是平等并行的，它們都是按其內(nèi)在規(guī)律自在地運(yùn)作。也就是說，物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，呈現(xiàn)在人們面前的問題是人與物之間的“并行”與“交互”。

（一）交互的含義

交互（Transaction）一般是指事物之間相互作用。從科學(xué)的角度，它是有兩個或兩個以上的自變量，當(dāng)一個自變量的效果在另一個自變量的每一個水平上不一樣時，我們就說存在著自變量的交互作用。當(dāng)存在交互作用時，單純研究某個因素的作用是沒有意義的，必須區(qū)分其他因素的不同水平研究該因素的作用大小。交互作用表示當(dāng)兩種或幾種因素水平同時作用時的效果較單一水平因素作用的效果加強(qiáng)或者減弱的作用。

（二）并行性的含義

并行性（Parallelism）（陳智勇，2012）是指數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、信息處理或人工智能求解過程中可能存在某些可同時進(jìn)行運(yùn)算或操作的特性。它主要有兩個方面的含義：同時性（Simultaneity）和并發(fā)性（Concurrency）。同時性是指多個事件在同一時刻發(fā)生；并發(fā)性是指多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。并行處理，是相對于串行處理的一種信息處理方式。

（三）物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中“并行”與“交互”的內(nèi)容

基于上面的分析，“并行交互”主要是指多個事件在同一時刻或在同一時間段內(nèi)發(fā)生相互的交互，從而導(dǎo)致有兩個或兩個以上的變量，存在一個自變量的效果在另一個自變量的每一個水平上不一樣。

醫(yī)學(xué)（心理治療）、教育、咨詢、企業(yè)管理等方面都關(guān)注交互作用的研究，自20世紀(jì)80年代初，人們開始研究人與計(jì)算機(jī)的交互作用?，F(xiàn)在，人與計(jì)算機(jī)交互作用的實(shí)踐已不僅僅局限于人機(jī)交互技術(shù)和用戶界面的設(shè)計(jì)以及可用性測評，而且人們開始關(guān)注人與計(jì)算機(jī)（網(wǎng)絡(luò)）間的數(shù)據(jù)與信息內(nèi)容的交互作用。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，由于智能物件不能夠如人一樣進(jìn)行思維與判斷，特別是情感等形象思考，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中“并行”與“交互”的內(nèi)容主要關(guān)注數(shù)據(jù)與信息的“并行”與“交互”。

二、物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中“并行”與“交互”的種類

“互聯(lián)、互通”僅是物聯(lián)網(wǎng)的低級階段。物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)以決策智能自動化為主的遠(yuǎn)程控制。因此，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層之間“并行”與“交互”物聯(lián)網(wǎng)中的所有信息（包括數(shù)量信息，也包括價值信息）；同時，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算背景下，云端企業(yè)所構(gòu)成的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要包括供應(yīng)商、制造商、分銷商，最終用戶，還包括物流企業(yè)、銀行、與信息流相關(guān)（云服務(wù)的提供商、應(yīng)用商等）的企業(yè)、工商、稅務(wù)、銀行及金融機(jī)構(gòu)?！安⑿薪换ァ笔窃贫似髽I(yè)生態(tài)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與管理的基本存在方式。在云計(jì)算平臺上云端企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)由于各個利益的差異，它們很難如企業(yè)內(nèi)部企業(yè)運(yùn)作與管理可以安排協(xié)調(diào)在“串行”條件下運(yùn)行交互，只能是“并行交互”。這里有必要對云端企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與管理的“并行交互”進(jìn)行分類認(rèn)識。

（一）人機(jī)（云）并行交互、機(jī)（云）人并行交互、物機(jī)（云）并行交互、機(jī)（云）物并行交互：按照人與云交互的發(fā)起主動性劃分

按照人與云交互的發(fā)起主動性劃分，可將“并行交互”簡單①分為人機(jī)（云）并行交互、機(jī)（云）人并行交互、物機(jī)（云）并行交互、機(jī)（云）物并行交互。人機(jī)（云）并行交互主要是由人向“云”發(fā)起的任務(wù)需求，“云”響應(yīng)并提供相應(yīng)的服務(wù)。比較典型的人機(jī)交互形式主要有信息檢索、數(shù)字互動媒體、在線專家系統(tǒng)等。機(jī)人交互主要是由“云”向人主動發(fā)起的任務(wù)需求，人響應(yīng)“云”并提供相應(yīng)的服務(wù)。比較典型的人機(jī)交互形式主要有人群計(jì)算、大眾計(jì)算和社會計(jì)算等。物機(jī)（云）交互主要是由“物”向“云”主動發(fā)起的任務(wù)需求，主要是物把感應(yīng)器收集的數(shù)據(jù)及信息通過發(fā)射器向“云”傳遞，“云”響應(yīng)該任務(wù)的計(jì)算。機(jī)（云）物交互主要是“云”向“物”主要發(fā)起的任務(wù)需求，“物”的感應(yīng)器根據(jù)任務(wù)需求進(jìn)行工作。

（二）信息拉?。↖nformation Pull）模式、信息“推送”（Information Push）模式、智能信息推拉（IIPP）模式：根據(jù)數(shù)據(jù)、信息交互的方向劃分

根據(jù)并行交互的數(shù)據(jù)流動方向劃分，大數(shù)據(jù)、信息的交互方式有信息拉取模式、信息推送模式和智能信息推拉模式。

信息“拉取”（Information Pull）模式即用戶有目的性地主動查詢，發(fā)出請求，系統(tǒng)根據(jù)請求將信息送回用戶端。這種模式可以讓用戶根據(jù)自己的信息需求，方便地找到在信息內(nèi)容上與之匹配的網(wǎng)絡(luò)資源。用戶每次進(jìn)行信息獲取時，都要明確地表達(dá)出個人的需求。目前，通過搜索引擎等工具，根據(jù)關(guān)鍵詞或目錄服務(wù)來獲取信息。這種模式主要優(yōu)點(diǎn)是針對性好、信源任務(wù)輕；其缺點(diǎn)是及時性差、要求用戶有一定的專業(yè)知識。

信息“推送”（Information Push）模式是系統(tǒng)根據(jù)用戶的需求，有針對性和目的性地按時將用戶感興趣的信息主動發(fā)送給用戶。信息推送模式是主動將最新的資料推送給用戶，使用者不必去搜索。信息“推送”模式的優(yōu)點(diǎn)是主動性（即信源不需要用戶及時請求而主動地將信息傳送給用戶方）、智能性（系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的要求自動搜集用戶感興趣的信息并定期“推送”給客戶）、高效性（系統(tǒng)可在網(wǎng)絡(luò)空閑時啟動，有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，比較適合傳送大數(shù)據(jù)量的多媒體信息）、靈活性（指用戶可以完全根據(jù)自己的方便和需要，靈活地設(shè)置連接時間，通過E-mail、手機(jī)短信、PDA、MP4等方式獲取網(wǎng)上特定信息資源）等特征；其缺點(diǎn)是針對性差。

智能信息推拉（IIPP）模式是在信息“推送”與信息“拉取”兩項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上取長補(bǔ)短、相互結(jié)合，再融入人工智能、知識發(fā)現(xiàn)、Internet及數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，從而形成智能信息推拉技術(shù)。智能信息推拉模式除了具有智能信息推送（應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法、人工智能可以識別和預(yù)測各種用戶的興趣和偏好，從而有針對性地、及時向用戶主動推送所需信息，以滿足不同用戶的個性化需求）和智能信息拉?。☉?yīng)用知識工程的知識推理搜索方法，可提高搜索引擎的快速性和準(zhǔn)確度，從而用戶可以更及時地拉取所需的最新動態(tài)信息）外，還具有信息推拉結(jié)合（信息推送與信息拉取相結(jié)合，既可及時地、主動地將最新信息推送給用戶，又可有針對性、選擇性地滿足用戶個性化需求）和知識發(fā)現(xiàn)功能（采用知識發(fā)現(xiàn)KDD的方法和技術(shù)，可從所“推送—拉取”的信息中提取有用知識，發(fā)現(xiàn)隱藏在大量數(shù)據(jù)中的內(nèi)在規(guī)律）等特點(diǎn)。

“交互與協(xié)同”是物聯(lián)網(wǎng)下經(jīng)濟(jì)主體（包括人與物）主要行為特征。設(shè)備的互聯(lián)性、數(shù)據(jù)的共享性、服務(wù)的主動性、用戶的移動性、計(jì)算的分布性、交互的自然性要求信息的普適交互與協(xié)同。因此，本文認(rèn)為，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算背景下企業(yè)業(yè)務(wù)及其管理的核心方式應(yīng)該是以數(shù)據(jù)及信息為內(nèi)容的并行交互，它主要應(yīng)該采用智能信息推拉（IIPP）模式。在云環(huán)境中，計(jì)算主體（進(jìn)程）在與外界不斷交互的過程中完成所指定的計(jì)算任務(wù)，同時，在同一時間內(nèi)，實(shí)時滿足客戶所需，實(shí)現(xiàn)客戶、供應(yīng)商、合作伙伴以及企業(yè)內(nèi)部各部門在關(guān)鍵流程中更為緊密地協(xié)同，通過數(shù)據(jù)實(shí)時獲取、關(guān)鍵信息的實(shí)時與精確傳遞，使得業(yè)務(wù)得到及時處理、信息得到實(shí)時反饋、市場得到及時響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時的業(yè)務(wù)管理與決策。

（三）Web1.0、Web2.0、Web3.0：依據(jù)交互影響信息內(nèi)容的程度劃分

按照交互影響信息內(nèi)容的程度，信息交互可分為三種：Web1.0、Web2.0和Web3.0。

Web1.0主要是信息傳播者單方傳播信息內(nèi)容，用戶只能接受信息。它是以集中編輯、發(fā)布信息為主，相對信息傳播者來說就是集中提供給用戶信息（這些信息不一定是用戶需要的），而對于用戶來說只是簡單地被動閱讀。這些門戶站點(diǎn)很多，比如新浪、搜狐等。這種交互是靜止的、單向的。

Web2.0主要通過去中心化把用戶和信息傳播者放在同一平臺，用戶不僅是信息使用者，也是信息的產(chǎn)生者。交互互動是Web2.0的主要特點(diǎn)，交互不是單向的，而是雙向、動態(tài)的。這類網(wǎng)站如博客、播客。

Web3.0主要強(qiáng)調(diào)語義網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時獲得自己需要的信息。網(wǎng)站內(nèi)信息可以直接和其他網(wǎng)站信息進(jìn)行交互，能通過第三方信息平臺同時對多家網(wǎng)站信息進(jìn)行整合使用；用戶在互聯(lián)網(wǎng)上擁有自己的數(shù)據(jù)，并能在不同的網(wǎng)站上使用；Web3.0的信息可以實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)實(shí)生成同步。在信息的同步、聚合、遷移的基礎(chǔ)上加入了信息平臺集中效驗(yàn)并分類存儲，使分布信息能和平臺信息進(jìn)行智能交互，并能對原始信息進(jìn)行提煉并加工。

正如李開復(fù)所說，Web1.0是一個廠商發(fā)布了內(nèi)容給很多人看，Web2.0是把發(fā)布的權(quán)利同時放給普通人，Web3.0的概念則是可以隨時通過互聯(lián)網(wǎng)獲得自己需要的信息。

三、“并行”與“交互”是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的核心問題

（一）“并行交互”：物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的難點(diǎn)問題之一

從哲學(xué)角度上說，事物是普遍聯(lián)系的。事物之間不斷通過物質(zhì)、能量、信息發(fā)生聯(lián)系與相互作用。由于人類信息化技術(shù)發(fā)展的限制，傳統(tǒng)企業(yè)信息化條件下，企業(yè)業(yè)務(wù)及管理只能朝單方向發(fā)生作用，或雖有雙方業(yè)務(wù)及管理發(fā)生了交互作用，但從沒有同時發(fā)生并行交互作用，只有“串行交互”作用。這個根源是企業(yè)業(yè)務(wù)及管理的運(yùn)行軟件是“串行編程”而不是“并行編程”。嚴(yán)格說來，企業(yè)每個業(yè)務(wù)及管理都是依據(jù)自身的特點(diǎn)運(yùn)行的。它們可以依次進(jìn)行（串行），但是更為普遍的是同時進(jìn)行（并行）；它們可以單方向發(fā)生作用，但是更為普遍的是交互作用。這就需要信息條件（硬件或軟件資源）來支持企業(yè)這些業(yè)務(wù)及管理的運(yùn)行。只有這樣才能夠保證企業(yè)行為的順暢進(jìn)行。同時，一方面，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)業(yè)務(wù)及管理產(chǎn)生巨量非結(jié)構(gòu)化的大數(shù)據(jù)，這些計(jì)算問題使企業(yè)很難依靠自身力量來實(shí)現(xiàn)，只好購買云計(jì)算的服務(wù)；另一方面，物的感知與智能反應(yīng)都需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“并行交互”，由于物未能像人那樣具有復(fù)雜理性判斷和情感感悟，物的“并行交互”是很難進(jìn)行“串行編程”安排的。因此，“并行交互”：企業(yè)會計(jì)云計(jì)算建設(shè)的難點(diǎn)問題之一。

（二）“并行交互”所導(dǎo)致涌現(xiàn)性：物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中協(xié)同與控制的難點(diǎn)問題之二

涌現(xiàn)性是一種復(fù)雜性現(xiàn)象。復(fù)雜性科學(xué)把系統(tǒng)整體具有而部分不具有或者部分之和所不具有的屬性、特征、行為、功能等特性稱為涌現(xiàn)性。我國古代思想家老子的“有生于無”的論斷，便是對涌現(xiàn)性古老而又深刻的理解和表達(dá)。雖然涌現(xiàn)性是整體的一種現(xiàn)象和特性，但是整體的現(xiàn)象和特性不一定都是涌現(xiàn)?！耙粋€和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝”的故事說明復(fù)雜性（一個和尚到三個和尚產(chǎn)生了復(fù)雜性）所導(dǎo)致的涌現(xiàn)性現(xiàn)象（沒有水喝）。

在沒有信息技術(shù)條件下，人與人、人與物的交互作用主要依靠人腦來計(jì)算并控制。由于人腦的特殊功能，人與人的交互作用并不產(chǎn)生非價值取舍下的涌現(xiàn)性現(xiàn)象②。隨著物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算的產(chǎn)生與發(fā)展③，人與人、人與物的交互作用開始通過網(wǎng)絡(luò)媒介來實(shí)現(xiàn)，而且產(chǎn)生了物與物通過網(wǎng)絡(luò)媒介的交互作用。

那么，企業(yè)的業(yè)務(wù)及其管理所涉及的交互作用就因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)、云計(jì)算產(chǎn)生了復(fù)雜性。企業(yè)的業(yè)務(wù)及其管理的交互作用不僅增添了物與物的交互作用，而且各個交互作用中產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)的媒介，同時，這個網(wǎng)絡(luò)媒介是由云計(jì)算來擔(dān)當(dāng)。企業(yè)業(yè)務(wù)及其管理的交互作用復(fù)雜性增加必然會產(chǎn)生涌現(xiàn)性，涌現(xiàn)出未知的復(fù)雜性現(xiàn)象。這些涌現(xiàn)的復(fù)雜性可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。例如：2011年我國溫州動車事故就是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

四、協(xié)同管理：基于大數(shù)據(jù)“并行交互”的解決思路

上文已經(jīng)分析了，事物是相互聯(lián)系并通過物質(zhì)、能量、信息同時地不斷相互作用。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的發(fā)展，企業(yè)事務(wù)及其管理上的交互呈現(xiàn)復(fù)雜性等特征，為消除因大數(shù)據(jù)“并行交互”而產(chǎn)生涌現(xiàn)性等難點(diǎn)問題，除了從信息技術(shù)上，如虛擬技術(shù)、基于開源基礎(chǔ)上“并行編程”而不是“串行編程”的軟件設(shè)計(jì)等，本文著重從管理的角度，提出協(xié)同管理是企業(yè)業(yè)務(wù)及管理的基于大數(shù)據(jù)“并行交互”的解決思路。

（一）基于大數(shù)據(jù)“并行交互”的性質(zhì)特征

企業(yè)業(yè)務(wù)及管理中以大數(shù)據(jù)“并行交互”的順利進(jìn)行，主要與三種情形相關(guān)：資源相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)。

1.資源相關(guān)

企業(yè)業(yè)務(wù)及管理的多條數(shù)據(jù)或信息在同一個相對少時間（△t）爭用同一個功能部件（可能是硬件資源，也可能是軟件資源）。由于資源的稀缺性，企業(yè)業(yè)務(wù)與管理的交互就產(chǎn)生問題。

2.數(shù)據(jù)相關(guān)

企業(yè)業(yè)務(wù)及管理的多條數(shù)據(jù)或信息的“并行交互”使用了相同的數(shù)據(jù)而發(fā)生的關(guān)聯(lián)，也就是數(shù)據(jù)同步（Data Synchronization），它是指某動作執(zhí)行一個數(shù)據(jù)同步操作的進(jìn)程處于等待狀態(tài)，直到另一動作執(zhí)行到達(dá)某種數(shù)據(jù)狀態(tài)。

3.控制相關(guān)

企業(yè)業(yè)務(wù)及管理的多條數(shù)據(jù)或信息的“并行交互”執(zhí)行同一控制指令引起的相關(guān)，也就是說執(zhí)行控制同步（Control Synchronization）操作的進(jìn)程將處于等待狀態(tài)，直到程序的執(zhí)行達(dá)到某種控制狀態(tài)。

（二）基于大數(shù)據(jù)“并行交互”的協(xié)同控制的思路

協(xié)同控制是大系統(tǒng)控制的主要特征。業(yè)務(wù)及管理的多條數(shù)據(jù)或信息的“并行交互”也需要執(zhí)行協(xié)同管理。具體思路主要有兩類：一是資源協(xié)調(diào)；二是任務(wù)協(xié)調(diào)。

1.資源協(xié)調(diào)

業(yè)務(wù)及管理的多條數(shù)據(jù)或信息的“并行交互”的資源協(xié)調(diào)主要有兩種：一是時間資源重疊協(xié)調(diào)；二是空間資源協(xié)調(diào)。時間資源重疊協(xié)調(diào)，是指在并行概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度；空間資源重疊協(xié)調(diào)，是指在并行概念中引入空間因素，通過重復(fù)設(shè)置硬件資源來提高可靠性或性能。如多機(jī)處理就是資源重復(fù)。讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。

2.任務(wù)協(xié)調(diào)

大數(shù)據(jù)并行性已經(jīng)從順序標(biāo)量計(jì)算機(jī)中的完全順序處理，逐步向重疊、流水、多功能部件并行、多數(shù)據(jù)并行、多任務(wù)并行的并行方向發(fā)展。任務(wù)協(xié)調(diào)是指利用軟件的方法讓多個任務(wù)按一定時間順序輪流使用的一套資源，以提高其利用率，并提高整個系統(tǒng)的性能。

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