數據倉庫技術與信息加工理論鏡像關聯分析

王偉 寧麗

摘 要 數據倉庫技術的內涵即企業根據決策需求對外部數據進行處理，對獲取數據作體系結構化集成、裝載處理，以支持企業決策分析。信息加工理論將人類學習過程比擬為計算機對信息的加工過程，學習內容（信息）進入學習者大腦，經大腦聯結、加工而實現知識的學習。就兩者在對象處理邏輯形式上表現出的鏡像邏輯關聯作相關論述。

關鍵詞 數據倉庫技術；信息加工理論；鏡像邏輯關聯性

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）10-0032-03

1 前言

數據倉庫（Data Warehouse，DW）技術對數據的處理過程，即在一定的體系結構與物理環境下，通過數據集成、組織、架構和更新，實現對異構數據源的數據處理，并裝載入數據庫，供決策者作決策使用[1]。美國教育心理學家羅伯特·加涅（R.M.Gagne）認為，學習者大腦內存在感受器、發生器以及反應器等用于信息加工的結構和系統，在期望和執行控制對信息流程的激活和調節下，這些大腦結構和系統對源自外界的各種信息（刺激）進行注意、登記、記憶和反應，最終實現信息的聯結、加工與反饋，學習就此產生。

宏觀層面，結合信息與數據間關系的概念，即信息是數據的內涵，數據是信息的載體，故二者邏輯鏡像關聯從處理對象的一致性上得到體現。微觀層面，以下將從數據倉庫技術與信息加工理論的定義和概念、實際對象（數據或信息）處理過程以及現實意義三個方面，論述其鏡像邏輯關聯性。

2 數據倉庫技術與信息加工理論定義和概念的鏡像關聯性

著名數據庫專家W.H.Inmon在Building the Data Ware-house一書中提出的概念比較具有代表性：數據倉庫是一個面向主題的、集成的、非易失的，且隨時間變化的數據集合，用以支持獲取企業管理決策[2]。按照該概念，可將數據倉庫技術的特性描述為以下幾個方面。

面向主題性 面向主題性，即數據倉庫存儲面向管理應用與綜合分析的集成化和綜合性信息。換言之，數據倉庫中的數據是以面向主題的方式進行組織的[3]。主題是一個抽象概念，用于表示某一宏觀分析領域所涉及的對象，以及與對象有關數據的集合。不同類型的企業或機構有不同的主題集合。

集成性 集成性是數據倉庫最為重要的特性，即基于傳統的面向業務的數據庫或外界數據庫作為數據源，經過提煉、加工、匯總和歸一化整理，生成符合數據庫應用語義規范要求的數據集合[3]。完成上述四項任務后，即按照目標數據模型要求對數據進行轉換，并清除錯誤或無效數據后，將其裝載到目標數據體系中。

隨時間變化特性 從歷史的角度描述系統結構和狀態的變化，要求采用能夠反應時間維度的數據[3]，即數據倉庫技術要求數據庫在運行過程中必須不斷捕捉操作型環境中產生的新數據，并將其歸納整理后追加到其中，保證決策支持系統（Decision Support System，DSS）能夠支持多種復雜的數據應用和綜合性管理的決策分析。

20世紀70年代，心理學家加涅建立的信息加工理論揭示了課堂教學的一般規律，并把人腦設想為由不同功能的構造體組成，把學習的過程比擬為信息的加工過程。信息加工理論提出的目的在于優化學習效果，提高學習績效，加工過程即對信息（學習內容）的處理，故該理論存在學習過程的一般特性。

學習內容目的性 傳統學習四要素包括學習者、教師、學習內容和學習環境。首先，學習內容是學習過程產生的基礎，是聯系學習者與教師的中介；其次，最佳的學習內容是目的性與對象性的統一，學習內容內在地包含學習目標，學習目標是學習內容的出發點和歸宿，貫穿整個學習過程始末。由此可看出，信息加工理論在采集和輸入外界環境信息時，主題性體現在對信息進行有意注意或選擇性知覺的篩選，到實現輸入信息的處理和感覺登錄。這與上述數據倉庫技術對采集的數據要求具有面向主題性是鏡像一致的。

學習過程漸進性 信息加工理論認為，對于輸入學習者大腦內部的信息（刺激），除了具有上述滿足學習者學習水平和學習需要的目的性外，經感受器進行感覺登記后的信息，再將選擇性知覺轉換成可辨別的形式并輸入短時記憶；后經語義編碼轉化成有意義的模式，形成可長期保存的長時記憶，學習過程完成。其中所涉及信息知覺、轉化、編碼和形成有意義信息聯結（知識），與前者集成性（數據提煉、匯總和集成）突顯出鏡像一致性。

學習定義三要素 根據學習心理學，對教育情境中的學習進行定義：學習是指學習者在教育目標指引下，通過與其環境相互作用，所產生的比較持久的性能或傾向的變化[4]。歸納起來，學習的產生具備三個要點：主體產生變

化；變化保持相對持久；主體變化是由他與環境相互作用產生的。信息加工理論對學習過程進行闡述的最終目的是促進學習有效發生，因此，該理論中信息的加工處理過程同樣涉及與數據倉庫技術類似的時間特性，兩者在數據（信息）的時間特性上表現出鏡像一致性。

3 數據倉庫技術與信息加工理論在對象處理過程上的鏡像關聯

數據倉庫體系結構 決策支持系統的不斷發展和演變促進了數據倉庫技術的產生。對于數據倉庫技術的數據處理過程，可以依據其數據體系結構作相應闡述。該體系結構所包含的功能可分為數據處理、數據管理、數據提取與數據應用四個層次（如圖1所示[2]）。數據倉庫技術將其體系結構從下到上劃分為四個層次。

1）數據源，即在操作型系統，如企業資源計劃（Enter-

prise Resource Plan，ERP）系統等的支持下，對外部數據、文檔資料和業務需要或產生的數據等進行獲取和采集，生成操作型數據存儲。

2）數據存儲管理，即將操作型系統（如ERP）采集的數據正式向數據倉庫裝載。在此過程中，涉及數據的抽取、轉換、集成和清理等數據處理流程，也是整個數據倉庫系統的核心。即在操作型系統的基礎上，對數據進行抽取、清理，并有效集成，按照主題進行重新組織，加工存儲DW元數據（包括數據字典、記錄系統定義以及數據轉換規則等信息），并最終確定DW的物理存儲結構[5]。

3）數據提取：企業按照數據的覆蓋范圍，將加工處理后的數據分類提取，裝載到企業級DW和部門級DW（通常稱為“數據集市”），以支持用戶多角度、多層次分析，確定數據的趨勢。

4）數據服務與應用：將數據倉庫中的數據在前端工具（如OLAP服務器）、數據挖掘工具等配合下，實現數據面向主題、集成性使用，發揮DW在DSS中的決策支持作用。

此外，DW體系結構中的元數據是其重要數據，是關于數據的數據，與信息加工理論中的“元方法”具有相似性。管理工具集中涵蓋了數據倉庫技術對于數據監控與管理的各類工具，如監視器，用于翻譯和檢測數據源的變化，與信息加工理論中的“執行控制”與“期望事項”具有一致性。

加涅的信息加工理論模型 信息加工理論是隨著信息論和現代通信技術特別是計算機技術的發展而發展起來的，著重運用認知心理學的理論觀點特別是信息加工模式來解釋人類學習活動。該理論模型如圖2所示[6]。

信息加工理論把學習者大腦設想為由不同功能的構造體組成，把學習過程比擬為信息的加工過程：外界環境中的信息經由感受器注意并選擇后，在一個感受記錄器內短暫停留，并由選擇性知覺轉換為可辨認的形式輸入短時記憶；隨后轉換成有意義的模式，才能進入長時記憶；長時記憶將信息重新提取到短時記憶，并和其他信息聯結形成新知識，最終通過學習者肌肉等反應器表現出來[6]。圖中“執行控制”和“期望事項”兩個部分起著激活和調節學習中信息流程的作用。并將學習行動分解成八個階段：動機階段（期望）、領會階段（注意）、習得階段（編碼）、保持階段（記憶）、回憶階段（提取）、概括階段（遷移）、作業階段（反應）、反饋階段（強化）。括號內的內容為與階段相對應的內部心理加工過程[6]。如圖3所示，本文將上述八個階段概括為學習過程四個層次。

1）學習準備層。學習動機即學習動力，為了促進學習，必須設法誘導學習者的學習動機，培養學習興趣。此外，根據學習心理學原理，該層上給予學習者足夠豐富的刺激（輸入信息）同樣重要，豐富刺激環境可為學習者提供更多學習準備信息，賦予學習者更豐富的學習期望，促進學習的發生。這與數據倉庫中數據源獲取階段具有一致性。

2）學習發生層。在學習動機和期望的促使下，學習者將面向學習目標、具有主題性架構的學習內容提供的信息進行注意、選擇性知覺、編碼和形成穩定性系統架構。結合上述提及概念，即涵蓋了領會、習得和保持三個階段，體現出信息加工與數據倉庫技術中數據處理階段對數據轉換和集成有鏡像相似性。

3）學習總結層。長久保持的信息在一段時間后也會消退，因此，對信息不斷總結和反復是知識學習的基礎性、反復性環節。任何優秀的學習者都需要對所學知識反復練習。信息的不斷總結過程類似于數據倉庫技術的數據提取，是信息在學習者大腦內反復重現和在實踐中進行信息反復運用并促進知識遷移。

4）學習反饋層。反饋原理是系統科學基本原理之一，如圖3所示，貫穿所有層次。任何系統都需要通過信息反饋，才能實現對系統的有效控制，從而達到整個系統想要實現的功能和目的。通過信息反饋，教師才能把控教學效果，進而對學習進一步強化和提升。數據倉庫技術前端服務器對于數據庫內數據的完整性、更新情況和傳輸效率等也具有逆向指引功能，即同樣存在反饋機制。

自此可以看出，數據倉庫技術原理中四個層次間存在的從數據源到數據抽取、轉換、集成、清理、裝載、提取與運用的關系。信息加工原理層次涉及信息的選擇性知覺、編碼和記憶，再到反饋與運用；系統層次既相互獨立又相互滲透，前者的輸出作為后者的輸入，后者的輸入充當前者的輸出，反饋與交換貫穿各個層次的系統間。兩者在對象處理過程邏輯上表現出鏡像一致性。

4 數據倉庫技術與信息加工理論在現實意義上的鏡像關聯分析

綜合上述對數據倉庫技術特性、數據處理過程的闡述和對信息加工理論的概述，不難看出，兩者都是為了使數據或信息能更好地滿足實際對數據的需求，對其進行架構性和模式化處理、加工，實現原本錯綜復雜的數據源和信息源形成結構化、有意義的數據庫和系統認知，使企業或主體能更加便捷有效地運用數據和信息。這便是數據倉庫技術和信息加工理論在面對現實需要時表現出的實際意義鏡像邏輯關聯性。

5 結語

計算機技術的出現和發展是人類認知發展過程的必然階段，計算機理論的發展離不開人類認知基本理論的支撐，同樣，計算機技術的發展同樣推動社會學、心理學等基礎學科的發展。本文通過對數據倉庫技術和信息加工理論基本概念和特性、實現過程模型和實際意義三方面的論述，闡述兩者在各個層面上表現出的鏡像一致性。筆者在論述中使用的“鏡像”一詞是一種嘗試性定義，不妥之處還請同行多多批評，予以改善。

參考文獻

[1]Inmo W H.數據倉庫[M].北京：機械工業出版社，2003：

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[2]何玉潔，劉乃嘉.數據庫技術[M].北京：高等教育出版社，2017：271-275.

[3]李敏強，潘振江，等.基于數據倉庫技術的決策支持系統的研究與應用[J].系統工程理論與實踐，1998（3）：14-19.

[4]皮連生.教育心理學[M].上海：上海教育出版社，

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[5]張寧，李強嬌.基于ERP的企業數據倉庫設計[J].計算機工程與設計，2005（2）：351-353，374.

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