陳俊亮:服務平臺及其在智慧城市中的應用
中國科學院、中國工程院院士陳俊亮
陳俊亮:各位領導、各位專家:大家下午好!
今天給大家報告的題目叫“服務平臺及其在智慧城市中的應用”,我講的內容包括四點:
第一,智慧城市,關于智慧城市,大家都比較清楚,我不介紹了。
我直接進入我們認為的智慧城市的體系結構,我們認為應該分兩層,最底層是傳感層,智慧城市之所以智慧,需要獲得城市很多數據,比如智能交通,需要知道路況,知道車輛在路面上的流量,然后進行適當的交通指揮,可以減少大家出行的效率,最底層是傳輸層,最上面的是應用層,包括智慧交通、智能電網、智慧物流等等,或者智能家居、智能健康等等,最上面是應用層,智慧城市的目標是用,用是很關鍵的。所謂智慧城市,實際上由一系列的應用系統構成,這些應用系統無一例外都是軟件系統,各種各樣的應用軟件系統,現在的做法是豎井式的構造,比如智能交通,獨立構建一個智能交通,智能物流,也獨立構建一個智能物流,智能物流里有車輛、輪船、飛機或者其它的運輸方式,這樣的后果造成了所謂的系統的豎井式構造,互不相通、結構不一樣,將來好多資源浪費,很多資源實際上可以公用,需要中間的平臺層,除了提供各種各樣的云服務數據中心、通信服務之外,很重要的是還需要一系列中間服務軟件,最好用盡量統一的辦法構造折價應用系統,應用系統的資源就可以得到利用,這個理念越來越被廣大的技術人員所認同,但是,現在要建立一個公共平臺,似乎時間已經晚了,實際上現在已經有很多孤立的系統,建議今后建立各種應用系統時候必須考慮從統一的觀點出發,從長遠出發,充分、有效地利用相互之間資源的共享,使得系統更加有效、更加便于維護,可以更好的為老百姓的福利以及為城市的便捷提供服務,需要加平臺層,所謂大數據、云服務,都應該在這個層里。
國內好多單位都在做這方面工作,我所在的北京郵電大學也在做這方面工作,今天我把北郵為智慧城市或者物聯網服務的平臺給大家做一個簡要介紹,我們認為智慧城市的服務平臺應該包括以下幾項,主要是中間層,最上面是服務的執行平臺,是執行服務的核心部件,需要有一個服務的開發平臺,另外,有各種各樣資源,對這些資源進行統一有效的管理,使得這種資源盡量可以公用,我們認為這三個平臺是構成智慧城市服務平臺的重要內容,軟件的構造是基于SOA,所謂SOA,基于Web,可以使得程序跟里面部件可以松耦合,可以做到軟件部分內容的重用等等,有一系列優點,SOA面向服務的結構,是當前軟件設計的主流方法,優點有分布性、平臺獨立、松耦合等等,對于一個復雜的智慧城市系統,它的基礎數據的采集主要是通過各種傳感器,當然,包括各種衛星和通過其它措施所得到的感知的數據,這樣的應用系統是比較復雜的,比較大的,比如智慧交通,不但是物理流量,要知道道路的情況,除了知道城市中心的交通流量,還要知道郊區的交通流量,以及總外面進來的流量或者出去的流量,進行統一分析,這些因素是互相影響的,我們得到的基礎數據或者傳感器數據所產生的服務是多種多樣的應用,應用之間要互相交互,一般來說智慧城市大的應用是很復雜的應用系統,用傳統SOA方法設計的軟件系統一般來說是針對單一的功能或者少數幾個功能,對于很復雜的功能以及各種流程之間的復雜交互是應付不了的,所以,我們提出另外一個理念,叫EDA,叫事件驅動,可以實時響應各種各樣流程進行當中一些突發事件或者需要緊急處理的事件,我們的做法是把這兩種理念結合在一起,構成比較妥當的軟件體系,我們稱之為EDSOA,是我們構造服務平臺的基礎理念,把EDSOA合成起來,EDSOA有一個統一的數據處理中心,上面是各種各樣的資源、報表系統、數據庫、流程生成的程序等等,下面是各種各樣傳感器信號,統一對服務執行進行支撐,首先提出EDSOA設計,服務進程是相互交互情況下的設計方法,從我們來理解,還沒有解決這么一個復雜問題,近期我們比較好的解決了這個問題,我這里只能說思路,解決的辦法正在申請專利,專利申請號了以后相關的內容可以發表文章,首先需要對復雜的流程進行仔細的分析,我們可以證明任何復雜的流程最終可以做成一系列單個流程以及流程之間相互關系,可以分解成兩塊,單個工程方面我們有我們的工具,相互之間的關系,我們用一張事件表來表達,有了這兩個內容,實際上就把一個很復雜的進程進行了描述,這個進程可能包括幾十個甚至幾百個子進程,有了這個辦法以后,支撐環境是需要對資源進行描述,比如傳感器里的采集設備,或者把傳感器的信號送到中央處理器來的通信設備,數據傳輸設備有各種各樣類型,每種類型有不同的通信協議、接口要求等等,這些都稱之為資源,包括各種各樣的數據庫,我們都稱之為資源,首先要對資源進行統一的管理,以前都是所謂豎井式的應用,針對每種應用,我們研究相關的傳感器和設備,然后建立相應的解決辦法,各個應用之間互不相關,這是現在一般的辦法,雖然型號完全不一樣,但是有很多公共的地方,我們用統一的資源管理的框架能夠管起來,可以服務于各種各樣應用。
我們可以把任何復雜的一個進程分解為兩部分,一部分是單進程,一系列的單進程,有了單進程,我們怎么描述每一個單進程?我們開發了單進程的服務開發工具和環境,單進程實際上是一個流程,規定了第一步怎么做、第二步怎么做,但是無論怎樣基本上就是流程圖,流程圖有兩部分,最基本的功能是由現成的服務組件構成,我們希望將來把流程描述出來,要干的活都是用現成的服務來提供,可以提高軟件的重用性,將來組成服務時候不是C就是S,由于時間不夠,本來想說一個例子,是可以做到的,我們自己可以搜集這方面的服務,很多單元服務都可以從網上找到,我們可以很快的設計出我們的軟件。
我們設計一個工具的總體結構,由于時間關系,它的界面我就不說了,我們用這個工具開發了一套比較簡化的多媒體會議系統,現在早就開發完了,在我們校園內已經得到使用,剛才的開發過程是完全自動化的,但是很多情況下流程需要有人工干預,比如一個大企業的呼叫中心,人家對你的產品有投訴或者有意見,接線員把要求寫下來,下面基本可以自動化處理,需要機器跟人工交互的開發工具,JBPM就是這么一個工具,由于時間關系,我不介紹了。
這是人機交互開發環境的總體結構,我們把事件表匯在一塊,在平臺里可以自動執行,執行的過程不需要任何的人工的參與,也不需要利用高級程序再寫一遍,關于人機交互的開發方法,開發完以后自動是高界面,可以放計算機里,高層設計完成以后可以在執行平臺上直接運行,上面是人機交互對象,主要針對物聯網的,這是服務執行的過程,最重要的是各個進程之間的消息交互、適配以及相互之間的協調,我們用了一個技術,叫統一消息空間,邊上是隱私保護和隱私安全,這是執行環節整體結構,所謂統一消息空間,主要用了發布訂閱系統這么一個具體技術。如果需要設計一個應用程序,這個應用程序怎么分解?單流程相互之間的事件關系,單流程怎么設計,在人機交互情況下怎么設計,最后怎么放在一個統一消息空間里。還有一項工具,現在互聯網應用非常頻繁,我們使用的不是手機就是Pad,手機跟Pad屏幕的設計是一項非常繁復的工作,智能手機有不同的操作系統,不同操作系統有不同的設計工具跟它配套,要在不同操作系統上做一個界面,費的功夫要非常大,我們開發了一套環境,專門針對移動終端,包括手機和Pad,有什么作用呢?把你需要開發的內容用HTLM5這種語言來描述,CSS3是渲染工具,以及用JavaScript開發工具,可以把所要設計的各種各樣的手機上的屏幕的效果以及內容說清楚,說清楚以后,原材料有了,但是對于不同類型的手機,我們做了類似一個關口的東西,如果是安卓手機關口,內容通過關口以后出來的就是安卓手機的加載軟件包,比如三星手機就是典型的安卓手機,對于蘋果,我們做了另外一個關口,微軟有微軟的操作系統,我們再做一個關口,同樣原料,通過關口,可以出來智能手機的加載程序。我們現在做三種操作系統,安卓、iOS、微軟。
最后,給大家說一下我們的應用,舉一個例子,北京京房公司原來大部分供暖全部是大鍋飯式的,一年交多少錢,北京市規定任何新建小區都需要供暖計量表,計量取暖,希望通過最少的燃料達到北京市規定的最低溫度,最主要是燃燒產生的污染,我們現在已經做了兩個小區,將來要在120個小區里推廣,這是鍋爐房里面的界面,包括所產生的各種各樣的報表等等。
今后的工作,這里要講一些背景材料,國家在2013年上半年有個《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012-2030)》,規劃一共有16個重大項目,在工程技術類里邊有這么一些項目,其中一項跟我說的有關系,要建設未來網絡的研究設施,第八項是未來網絡試驗設施,大家可以從網上查文件,都是有的,在未來網絡里,包括云、物聯網等等一系列內容,有一個項目是要做服務,我們承擔了這項工作,剛才說的是北郵做的一些工具和平臺,我們希望未來網絡在服務創新的基礎設施方面有一個基本的規劃,集中國內所有的開發工具,這項工作已經開始,到很多單位、研究所、高校調研他們有什么工具,我們有償的買過來用,看看有什么平臺和引擎,以及他們有什么樣的資源庫,我們希望將來在服務創新的基礎設施里面集中管理起來,基本上是提供公益性服務,希望在各種應用中得到使用,這是公共的福利性措施,希望大家關注這項工作,希望對我們進行批評指正,工作量很大,而且是公益性的,我們現在還在研究怎么做。
謝謝大家!
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