基于服務發現算法的普洱學院智慧校園構建

鄢翔

（普洱學院信息中心 云南省普洱市 665000）

1 人工智能在智慧校園建設中應用研究綜述

從上世紀50年代起人工智能的研究經歷了四個大的研究階段：推理期、知識期、機器學習、深度學習。應該說進入深度學習階段后，人工智能技術才在真正意義上形成了生產力，能被廣泛應用于實踐。目前，國內對人工智能的研究方興未艾，以人工智能為關鍵詞對中國知網1950年至2018年的文獻檢索后可知從1993年起我國人工智能方面的研究文獻數量開始出現第一波上漲，2011年至今出現了第二波暴漲并呈井噴狀，如圖1 所示。

對搜索結果進行詞頻分析發現與人工智能關系最緊密的詞分別是機器人（伴隨出現12100 次）、人工智能技術（伴隨出現2989 次）、人工智能時代（伴隨出現2411 次）、決策系統（伴隨出現2373 次）、計算機視覺（伴隨出現1718 次）。使用人工智能與智慧校園作為主題詞對中國知網查詢，得305 篇文獻，說明人工智能在智慧校園建設的關聯研究并不多，是一個新的研究領域。但對人工智能教育價值的探討卻如火如荼，“智能+”校園作為一個新名詞已經出現在了許多核心期刊上。曹曉明認為“所謂‘智能+’校園，指的是以人工智能為基礎的智能化的校園工作、學習、生活和家校連接的一體化環境，以更高水平接近人的智能形態，為師生提供個性化的支持與服務?！盵2]李東歡認為“人工智能尚未給教育帶來突破性的變革作用。但不可否認，人工智能已經成為教育創新的一大源泉。我們認為，人工智能對教育的作用，可以大致體現在感知、知識和認知三個層面上。目前，各種形式的‘自適應學習系統’為其主要應用形態。”[3]

2 普洱學院智慧校園的“智慧”——服務發現算法設計與應用

圖1：人工智能研究趨勢圖 （相關資料來源于中國知網）

圖2：普洱學院智慧校園服務發現角色關系圖

圖3：基于服務發現算法的普洱學院智慧校園總體框架圖

人工智能的重要特點之一就是變被動的應答式服務為主動服務和靠前服務。因此普洱學院智慧校園建設要有效體現其“智慧”的關鍵就在于如何高效的主動為師生提供合適的、可用的靠前服務。服務發現是指在校園網中根據設備的差異性來管理服務、配置不同的應用以及動態發現可用的服務。

2.1 智慧校園服務發現算法框架設計

普洱學院智慧校園服務發現模型可以參考成熟的服務發現模型進行構建，使其符合智慧校園特征的服務模型。為了能接受來自智慧校園的服務注冊申請，必須建立一個服務索引數據庫。同時建立一個接口網關來向師生提供當前活躍的服務信息。由此畫出角色關系模式圖，如圖2 所示。

圖2 所示，服務索引數據庫主要負責向普洱學院師生提供請求服務的索引信息，且智慧校園的服務可以根據師生的偏好靈活的予以配置資源?；谝延袑Ψ兆园l現模型的研究，結合普洱學院的實際，服務發現模型的運行流程為：

（1）普洱學院信息中心負責在校園網中對服務索引數據庫進行部署并負責運維，及時將智慧校園中的服務通過校園服務接口網關將服務的細信息和服務對象寫到服務索引數據庫中。外部服務提供商需要提供服務的需聯系信息中心進行寫入。

（2）普洱學院校內人員P 使用各類終端登錄普洱學院信息中心頁面進入智慧校園服務應用查詢頁面來獲得索引服務器的位置或直接訪問索引服務器IP 地址，繼而得到服務列表Listp，Listp不是索引數據庫中的所有服務列表List，而是根據P 所處的區域Area和情景Environment 條件下智慧校園所能提供服務列表。Listp也可能是普洱學院師生利用關鍵字Key 使用模糊匹配計算函數f(x)算出來的服務列表。則對于師生最終獲得的列表Listp有下式成立：

Listp=f(List, Key, Environment, Area)

（3）普洱學院智慧校園用戶在終端上從服務列表中選擇當前情景下能提供的服務Service，然后根據自身需要輸入服務參數C1、C2…Cn，服務請求攜帶相關參數進行服務封裝后提交到具體的服務代理服務器進行計算或處理，處理完畢后將服務結果Result 返回給用戶。若設其計算抽象結果為Result 則有下式成立：

Result=Service（C1、C2…Cn）

用戶根據服務結果（成功或失?。┻M行下一步操作。

2.2 基于情景感知的服務發現模型

服務索引數據庫的設計需要充分考慮用戶提交服務時的情景因素，根據用戶所處的情景類型對普洱學院智慧校園中的服務進行分類。任意服務的分類都是根據具體時點和情景進行相互交叉，即某一服務Service1 在不同情景下可有不同的分類，A 情景中分為A 類，B 情景中分為B 類。基于情景感知下的在服務發現算法步驟可以總結如下：

（1）普洱學院信息中心將智慧校園所能提供的服務進行全面的歸類，并將各個服務通過校園服務接口網關寫入到服務索引數據庫中。

（2）校園服務接口網關在接受寫入請求時，需要明確記錄各個服務的觸發條件和參數，并將觸發條件和參數寫入到服務索引數據庫中，以便用戶請求服務時準確為用戶提供服務或輪詢用戶狀態時對照觸發條件和參數來確定是否主動向用戶提供服務。

（3）在服務安全方面，普洱學院智慧校園索引服務對校外請求的響應，應首先判斷該請求是否是使用VPN 專用通道進行，若不是則直接拒絕。對使用VPN 通道和校內服務查詢請求的響應的用戶則應對其賬號進行權限級別控制或設置相應的訪問策略。

（4）服務索引數據庫在接受到請求后，首先比對用戶賬戶權限級別Level 和服務級別Right 的大小，當Level ≥Right 時，則根據用戶請求提交的區域的IP 地址和用戶提交服務時的情景因素來預測用戶所需的服務并進行推送。當Level

基于無線傳感器網絡協同的智慧校園服務發現模型與算法充分考慮了情景因素變量，使得智慧服務更加有效也使得服務發現推送更加準確。

3 基于情景感知的普洱學院智慧校園服務平臺構建

3.1 普洱學院智慧校園建設標準的選用

普洱學院智慧校園建設標準選用中國國家標準化管理委員會發布《智慧校園總體框架》（GB/T 36342-2018）和中國電子技術標準化研究院全國信息技術標準化委員會大數據工作組編制的《大數據標準白皮書（2018 版）》來對普洱學院智慧校園體系架構進行研究和分析。

3.2 基于情景感知的普洱學院智慧校園服務發現平臺構建

普洱學院智慧校園服務總體框架結合以往研究可以分為應用終端、應用平臺層、支撐平臺層、基礎設施層這五個大的維度。不同的智能空間有不同的感知手段和感知目標，對智能空間使用物聯網技術進行有效感知后，將收集的情景數據提交到智慧校園數據中心，數據中心進行挖掘和分析為智慧校園的應用層提供服務，并結合用戶所處情景進行服務的主動推送。在充分考慮兼容性和穩定性的基礎上，本文結合《智慧校園總體框架》對普洱學院智慧校園服務發現應用框架進行了初步設計，如圖3 所示。圖3 在嚴格按國家架構標準設計的基礎上突出和細化了基礎設施層的感知設計。

4 小結

基于傳感器網絡的情景感知和認知技術雖然目前能解決一部分感知數據的收集、自治問題但對構建真正智慧的、無時無刻無縫服務的沉浸式智能化校園來說依然遠遠不夠的，值得我們進一步繼續探究。