科普信息资源共享平台的研建探讨

林蒙安

科普信息资源共享平台的研建探讨

林蒙安

福建省测绘学会

科普信息网络资源的发展形成了信息“孤岛”，使科普信息资源共享及互操作难以完成，网格技术是解决这一问题的有效手段之一。该文探讨了基于开放网格服务体系结构和Globus工具包，建立科普信息网络资源共享网格平台的方法，并提出了设计思想。

网格技术 科普信息 网络资源共享

网格是一种能带来巨大处理、存储能力和其他IT资源的新型网络。网格计算通过网络共享将不同地点、不同节点的大量计算机相联，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源等各种资源的全面性、综合性共享[1]。网格计算的根本特征是资源共享而不是规模巨大，可以根据需要建造集团内部网格、局域网络网格、家庭网络网格甚至个人网格，网格计算的应用前景非常广泛[2]。

近年来，各种科普信息资源包括文字、图片、视频、虚拟展馆等呈现爆炸式的增长，科技馆、科技中心、科普基地等科普场馆遍地开花，同时，网络技术的成熟，网络科普成为我国提高公众科学素质的重要措施之一[3]。但是由于网络和操作系统的异构性特点，各种科普信息资源都是零零散散分布在各个科普网站上，各种科普信息数据库分布在不同的部门、不同的单位中，科普信息相对分散、相对独立，形成了一个个的信息孤岛，资源管理及互操作性也难以完成，科普信息难以以一种综合性、整体性、全面性的方式展示给公众和科普工作者，科普信息共享是当前科普工作面临的重要问题之一。因此，利用网格技术，建立科普信息网络资源共享平台，对于提高公众参与科普的积极性，推动科普信息化的建设，具有重要意义。

1 网格的概念、特点及其应用

网格是一个集成的计算与资源环境。1998年Ian Foster和Carl Kesselman首次定义网格“是一种由硬件和软件构成的信息技术基础设施，它能提供可靠的、可协调的、可扩展的和廉价的高端计算能力的访问”[4]。互联网主要提供包括电子邮件传输、网页浏览、信息传输的各种通信功能，而网格的功能更多更强，它还能让人们透明地使用计算、存储等其他资源。网格能够充分将各种网络上分布的计算资源转化成标准的、统一的、可靠的同时也是经济的计算能力，计算资源还包括网络通信、各种数据资源、各种仪器设备等相关的资源。网格给最终的使用者提供的是与地理位置和具体的计算设施无关的通用的计算能力[4]。网格的应用可以分为商业领域的应用和计算机领域的应用。网格在药物分子设计、计算力学、计算材料、电子学、生物学、核物理反应、航空航天等众多的领域得到广泛的应用。

网格的基本特征是资源共享、开放性及协议标准，而不是它的规模。因此，只要有应用需求，都可以利用网格技术解决。本文讨论的网格环境下的科普信息资源共享平台，正是基于此考虑的。

2 科普信息资源共享平台设计

2.1 科普信息资源共享面临的问题

随着计算机技术、网络技术的不断发展，各个地区、各个部门的信息机构相继建设和发展自己的科普信息系统和平台，搜集和建设了一批批科普信息资源，面向社会公众提供各种科普信息服务，为地区的经济发展、公民文化素质提升发挥了积极的作用，取得了不少的成果。但这些科普信息网络资源也面临着许多问题：（1）信息资源孤岛问题。近几年来，科普信息资源呈现爆炸式增长，各种数字科技馆、科普网站等科普信息资源往往且分布在各科普信息网中，离散的分布在各个网络节点上，较多地停留在低水平的自治共享上，众多资源成为离散孤立的信息孤岛，使得难以进行大范围、高效率的交换共享。（2）信息服务体系交互、协作和协同问题。许多科普信息服务平台分属不同部门，这些系统不能互联互通，没有基于一体化的信息处理平台接口，难以实现系统级别数据交互、协作，更谈不上为用户提供统一的访问入口[6-8]。

网格技术是对互联网上所有可以共享资源的应用，显然为解决上述问题提供了有利条件，也正因如此，研究和建立科普网络信息资源共享平台具有重要的意义和实用价值。

2.2 设计思想

采用OGSA网格体系结构，在各种网络科普信息资源的基础上，应用GT3工具包，建立网格平台，以实现网格内科普信息资源管理、科普信息服务和科普数据管理功能。以新一代的信息基础设施为平台，把分布在不同地点的、不同单位的、不同计算节点的各种形式的科普信息服务资源，整合为一个单一的（虚拟的）系统。网络平台建设采用面向服务的思想，以分散的科普信息数据库为主要数据资源，基于P2P网络框架结构，构建一个面向多领域并支持动态数据集成的、科普资源开发与共享的网格平台，并应用网格的高效处理能力，为分布、自治、异构的数据库资源的有效管理、动态数据集成和分析处理等提供一个良好的使用环境，透明地为用户提供按需服务。

2.3 科普信息网格框架设计

基于OGSA网格体系结构和GT3体系结构，科普信息资源共享平台采用三层体系架构形式：资源服务器、网格服务容器及外部接口应用系统，如下图所示。

2.3.1资源服务器。资源服务器由硬件资源和数据资源构成，其中数据资源包括科普资源、场馆资源、数据资源、用户资源等各种数据库、文本音频视频等。资源服务器是科普共享平台的数据基础层，以分布式资源的形式存在，并依照网格资源管理系统的要求按照一定的共享策略进行组织和管理，并提供统一的访问接口，同时，根据不同的用户类别设置相应的权限控制来确保数据资源的安全。各种资源服务器要置于网格环境下，需要安装运行GT3的Apache AXIS，并用其作为Web服务引擎[9]。

2.3.2服务层。服务层是科普共享平台的核心部分，该层提供构建科普信息网格统一的共享基础服务，可分为资源注册池和网格服务容器。资源注册池是所有科普信息资源进入科普信息共享平台的入口，包括资源表示、资源注册、资源存储、资源更新等。网格服务容器主要由各种Web服务构成，包括服务描述、服务发布、服务资源接口、服务生命周期管理等。WEB服务的实现方式：基于Web 服务描述语言（WSDL）将各种科普信息资源的访问接口封装成WEB服务的方式，并形成完整的服务包，并对外部署发布，当服务部署完毕后，通过简单对象访问协议（SOAP）实现客户端与网格服务端之间的通信。WSDL和SOAP 都是基于XML语言，能够使网格服务屏蔽了异构平台、资源之间的数据格式访问差异，实现了平台对异构资源进行统一的管理[10]。

2.3.3应用层。应用层是基于资源层和服务层基础之上，为用户的实际需求提供应用服务，主要包括科普信息服务资源检索、数据分析、浏览查询等方面的应用。科普信息资源共享平台根据科普信息领域的特点和用户的需求，为用户提供多方位的科普信息服务。框架图中 GIS门户系统作为进入科普信息服务网格的公共入口，是用户和网格服务应用的交互界面。网格平台用户实现科普信息资源共享的基本流程：不同角色的用户登录后依据自身权限向网格服务容器发出数据共享请求，网格服务调度接受请求，并按照请求的服务种类、内容调用相应的服务算法，处理完毕后将结果以WEB服务的方式传递给请求程序[8-10]。

3 结束语

作为新一代Internet的关键技术，网络技术可以有效消除信息孤岛、知识孤岛现象，实现各种信息资源、知识资源的共享，是解决资源共享问题的系统性方案。本文在现有的各种科普信息资源网络的基础之上，探讨构建基于网格的科普信息资源共享平台，较好地实现了科普资源共享和系统之间的协同、交互工作，为用户提供了统一的信息服务接口。网格技术作为一种新技术，也在不断成熟中，它在未来网络中的应用前景，值得继续研究。

[1] 网格技术[EB/OL] . http://baike.baidu.com/view/806.htm

[2] 赵生慧,陈桂林. 基于网格技术的校园网资源共享探讨[J]. 安徽大学学报(自然科学版), 2004,28(4):23-27.

[3] 江峻任. 科普的系统化[J]. 科技情报开发与经济, 2004,14(4):152-153.

[4] 郁志辉,陈渝,刘鹏. 网格计算[M] .北京:清华大学出版社,2002.

[5] Globus Toolkit[EB/OL] . http://www-unix.globus.org/toolkit

[6] 文静华,陈建中. 构建基于网格技术的农业信息共享平台[J]. 安徽农业科学, 2010,38(3): 1590-1592.

[7] 童梅,吴志周,杨晓光. 基于网格技术的交通信息服务平台的设计与实现[J]. 计算机工程与应用, 2007,43(25):187-191.

[8] 赵天昀. 基于网格技术构建科普信息资源共享平台[J]. 兰台世界, 2012(9): 15-16.

[9] 王丽华. 基于网格技术的虚拟图书馆[J]. 情报科学, 2004,22(4):482-486.

[10] 王萍,赵丹阳,王玉超. 基于网格技术的科学数据存储与共享[J]. 图书情报工作, 2001,55(13):63-67.