國家科技部與央視聯(lián)合推介安慶石化新成果2020年

【國家科技獎項(xiàng)目】軟件技術(shù)創(chuàng)新帶來“零”的突破

由武漢大學(xué)軟件工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何克清教授等牽頭，以武漢大學(xué)為第一單位完成的 本體元建模方法及其在軟構(gòu)件庫互操作性管理與服務(wù)中的應(yīng)用 項(xiàng)目，獲得國家科技進(jìn)步二等獎。

這個專業(yè)意味十足、一般人很難看懂的項(xiàng)目名稱背后，解決的其實(shí)是大多數(shù)人每天都在使用的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)方面的問題。應(yīng)用其核心技術(shù)，還實(shí)現(xiàn)了中國在數(shù)據(jù)與信息管理和交換領(lǐng)域ISO國際標(biāo)準(zhǔn) 零 的突破。

解決軟件應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

怎樣能使計(jì)算機(jī)軟件更好地為人們服務(wù)，讓人們在使用軟件時沒有操作障礙，能夠得心應(yīng)手？這就必須解決其中的關(guān)鍵技術(shù)問題。

目前，互聯(lián)基本解決了物理資源之間的互通、互連問題，但是，當(dāng)絡(luò)應(yīng)用逐步深入，從一對一的人機(jī)交互向多對多的人交互發(fā)展時，面對飛速增長的絡(luò)信息資源，就出現(xiàn)了一個互操作性的問題。例如，在通過Google或百度查找資源時，我們需要輸入關(guān)鍵詞，反饋的海量結(jié)果卻讓人無所適從。這些資源的文本或者描述信息中都出現(xiàn)了我們給出的關(guān)鍵詞，但資源的實(shí)際內(nèi)容卻可能與關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)不大。這主要是因?yàn)榛ヂ?lián)上的資源是異構(gòu)、自治的，即由不同用戶建立的，對信息的理解和描述方式上存在差異，所有人都定義自己的方案和術(shù)語，不遵守任何信息標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致語義上的混亂。

更深入的絡(luò)應(yīng)用需要上的軟件應(yīng)用程序之間的直接交互，這就提出了更高的互操作性要求 機(jī)器能夠理解和處理信息。在單一產(chǎn)品內(nèi)部，如微軟的Office套件之間可以基本實(shí)現(xiàn)互操作。但是，在Web環(huán)境下如何使機(jī)器自動、準(zhǔn)確、高效地進(jìn)行Web服務(wù)資源的發(fā)現(xiàn)、匹配、組合、監(jiān)控和調(diào)用，為因特上跨越不同地域、不同行業(yè)的應(yīng)用提供互操作，就成為一個熱點(diǎn)和難題。目前，這一難題的解決主要是通過建立本體，來定義用于描述和表示相關(guān)領(lǐng)域的一般事物說明、以及事物與特性之間的關(guān)系 語義關(guān)系。在本體的支持下，交互信息的含義得到了明確表達(dá)，交互雙方能夠?qū)换バ畔⑦M(jìn)行推理以實(shí)現(xiàn)更有效的語義互操作，變Web服務(wù)為語義Web服務(wù)。

隨著語義Web服務(wù)不斷發(fā)展，本體的數(shù)量也將快速增長。在這種背景下，會出現(xiàn)新的問題 異構(gòu)自治的本體資源。如果不對本體實(shí)施有效的分類管理，那么系統(tǒng)開發(fā)人員和用戶在查找本體時就很容易在海量的本體資源中失去方向。從絡(luò)計(jì)算環(huán)境來看，在對本體資源進(jìn)行整合時，需要提供一種獨(dú)立于本體語言的抽象注冊機(jī)制。另外作為知識描述的本體規(guī)模較大，應(yīng)當(dāng)支持對本體的關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行管理，也就是本體模塊化管理和復(fù)用，以提高語義Web服務(wù)的效率。因此，本體的管理和管理機(jī)制將會對語義互操作的水平和質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理與交換技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IECJTC1SC32針對這一問題，提出設(shè)想，希望在其用于促進(jìn)絡(luò)資源共享和服務(wù)的 互操作性元模型框架（MFI） 系列標(biāo)準(zhǔn)中，設(shè)立一個本體注冊元模型框架的標(biāo)準(zhǔn)，通過建立本體注冊庫來促進(jìn)本體資源的共享和互操作。

實(shí)現(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn) 零 的突破

2007年12月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO正式發(fā)布了 互操作性元模型框架（MFI） 系列標(biāo)準(zhǔn)中第三個標(biāo)準(zhǔn) 本體注冊的元模型框架 （ISO/IEC），這是我國首次在ISO標(biāo)準(zhǔn)化組織主導(dǎo)研制成功的信息資源互操作性管理與服務(wù)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

憑著優(yōu)勢技術(shù)，何克清團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了這一 零 的突破，使中國首次取得了數(shù)據(jù)與信息管理和交換領(lǐng)域的ISO國際標(biāo)準(zhǔn)主持制定權(quán)，制定的標(biāo)準(zhǔn)在國際上廣泛推廣應(yīng)用。

何克清團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期研究，并在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，將本體理論和軟件工程中的元建模方法融合，獨(dú)立提出了面向服務(wù)的軟件工程的基礎(chǔ)理論與方法 本體元建模，解決了信息資源深度共享和服務(wù)的語義互操作等關(guān)鍵技術(shù)問題。

以此為突破口，何克清團(tuán)隊(duì)分析研究了現(xiàn)有的一些相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)僅僅停留在信息的語法互操作層面、難以支撐語義互操作的技術(shù)瓶頸問題，并于2001年在ISO/IECSC32開放論壇上，提出了基于本體元建模方法的國際標(biāo)準(zhǔn)研制的技術(shù)建議，經(jīng)過ISO主權(quán)成員國家代表的認(rèn)真討論和審查，決定委托何克清主持包括中國、日本、英國、加拿大、韓國5個國家參加的ISO/IECSC 本體注冊元模型 的新國際標(biāo)準(zhǔn)研究組，開展新標(biāo)準(zhǔn)研究，在主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)研制激烈的國際競爭環(huán)境中，為國家爭得了榮譽(yù)。

提升制造業(yè)信息化水平

2003年開始，何克清團(tuán)隊(duì)與武漢開目公司合作，基于創(chuàng)新的本體元建模理論方法以及ISO標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，選擇軟構(gòu)件為服務(wù)資源的實(shí)驗(yàn)載體，進(jìn)一步創(chuàng)新軟構(gòu)件的服務(wù)封裝、軟構(gòu)件屬性本體、面向業(yè)務(wù)的制造業(yè)信息化領(lǐng)域本體、制造業(yè)信息化軟構(gòu)件語義互操作性注冊庫設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)、軟構(gòu)件庫的互操作性管理與語義Web服務(wù)技術(shù)，成功研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的制造業(yè)信息化軟構(gòu)件庫的語義互操作性管理與服務(wù)平臺及其拓展應(yīng)用技術(shù)。

與傳統(tǒng)軟構(gòu)件重用系統(tǒng)相比，該平臺促進(jìn)解決了語義互操作性協(xié)作管理與服務(wù)的實(shí)際應(yīng)用難題，獲得了3項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)、12項(xiàng)相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)，形成了從方法到專利到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，再到軟件平臺及其拓展應(yīng)用的系統(tǒng)性創(chuàng)新。該平臺先后在制造業(yè)、水利水電信息化領(lǐng)域得到產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化推廣應(yīng)用，為解決行業(yè)領(lǐng)域的軟構(gòu)件庫互操作管理以及應(yīng)用軟件按需開發(fā)和重構(gòu)，提供了互操作性服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施和強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

推廣應(yīng)用單位230多家，包括徐工集團(tuán)、東風(fēng)汽車、武鋼、中船重工、航天科工、南方機(jī)車、北方機(jī)車、正泰集團(tuán)、江鈴汽車、三一集團(tuán)等中國500強(qiáng)企業(yè)10家，促進(jìn)了企業(yè)業(yè)務(wù)流程的改進(jìn)和信息化水平的提升。2006年以來，成果整體技術(shù)累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約6.9億元，并培養(yǎng)了一批企業(yè)一線創(chuàng)新人才。

在何克清教授帶領(lǐng)下，其研究團(tuán)隊(duì)涌現(xiàn)出一批年輕科研骨干。2006年，李兵教授在該標(biāo)準(zhǔn)的研制基礎(chǔ)上，獲得國家863課題 復(fù)雜信息資源語義互操作性應(yīng)用集成的機(jī)制與方法 資助，進(jìn)一步研究基于語義SOA（SemanticsService-OrientedArchitecture，SSOA)架構(gòu)和互操作性元模型框架MFI的信息資源語義應(yīng)用集成平臺。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜信息資源的互操作性分類、注冊和庫管理、語義關(guān)聯(lián)查詢、精確服務(wù)等互操作性應(yīng)用集成。馬于濤博士發(fā)表的學(xué)術(shù)論文獲得國際會議優(yōu)秀論文獎。

目前，何克清團(tuán)隊(duì)面向云計(jì)算、憑借國家973計(jì)劃項(xiàng)目的研究成果及其優(yōu)勢技術(shù)，在主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)研制激烈的國際競爭環(huán)境中，又獲得了4個國際標(biāo)準(zhǔn)的主持研制權(quán)，它們是ISO/IEC、ISO/IEC、ISO/IEC、ISO/IEC，從而形成了ISO的互操作性技術(shù)國際系列標(biāo)準(zhǔn)研究的新突破，獲得了更多的國際標(biāo)準(zhǔn)研制的話語權(quán)。（稿件來源：軟件工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；：駱昕）

何克清教授科研團(tuán)隊(duì)的部分人員

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