1 问题的提出
电子政务是指政府机构运用现代计算机和网络技术,将其管理和服务职能转移到网络上去完成,同时实现政府组织结构和工作流程的重组优化,超越时间、空间和部门分隔的制约,向全社会提供高效优质、规范透明和全方位的管理与服务。随着全球政治经济一体化的日益明显,以电子政务为代表的政府管理服务职能的电子化、自动化、无纸化正在一些国家尤其是发达国家中快速发展。在世界各国积极倡导的“信息高速公路”的五个应用领域中,“电子政务”被列为第一位,因此可以说政府信息化是社会信息化的先导,电子政务是信息化社会发展的必然。在我国,信息化建设也成为当前产业结构升级和实现工业化、现代化的关键环节,为了完成用信息技术改造和提升传统产业的任务,政府部门的信息化管理水平必须有更大的飞跃,实施电子政务势在必行。
长期以来,由于对电子政务的性质和地位认识不足,基础条件比较落后,我国电子政务发展缓慢、水平较低。国内电子政务建设的突出问题表现在缺乏宏观规划,没有提出明确的电子政务发展目标,也没有制定相应的发展规划。同时,“条块分割”的管理体制与电子政务的统一性、开放性、交互性和规模经济等自然特性产生严重冲突,各级地方政府和部门在开展电子政务时往往各自为政,采用的标准也各不相同,业务内容单调,重复建设现象严重。
我国电子政务战略计划的实施是一项非常复杂的系统工程,如何基于国内现有的信息基础设施和各级政府部门、机关所建立的本单位电子政务系统,利用先进的信息技术,在这些异构、功能单一、互通互联互操作性差的系统基础之上建立起高效、安全、稳定、可靠的统一电子政务系统就成为我国电子政务发展所必须解决的关键。
基于此,本文提出了一种基于网格技术(Grid)的层次化电子政务平台体系结构,通过构建性能良好、功能完善的电子政务平台来解决这一问题。
2 平台体系结构
电子政务的建设是一个动态过程,在这个过程中不断有新技术和新产品出现。统一的电子政务平台是建立在现代软件工程基础上的公共操作环境,将最大限度地实现电子政务系统的资源共享、重用和互操作,能进行任何操作系统平台上的数据交换和程序连接,进而集成各种新技术和新产品。基于网格技术,提出了一种层次化的电子政务平台体系结构(如图1所示)。
文中所提出的电子政务平台由以下六个部分组成:
1)数据网格与计算网格
数据网格与计算网格是电子政务平台的基础组成部分。数据网格可以集成多种异构、分布的数据源(如政府机关各部门原有的数据库、数据仓库等),进而为海量数据(如来自数据仓库、数字图书馆的数据)的存储、传输、处理与融合提供基础框架。计算网格由多个服务器集群构成,是大型、分布式系统的自然延伸,通过集群技术将政府机关各个部门的服务器融合成为一台透明的、功能强大的“高性能计算机”,用于提供高性能计算服务。
2)信息资源网格。
信息资源网格基于数据网格和计算网格构建,是电子政务平台的重要组成部分。该层对于来自数据网格的数据和计算网格的计算结果进行处理,进而形成信息资源,并将信息资源提供给服务网格层。
3)服务网格
服务网格是电子政务平台的核心组成部分和主要功能单元。服务网格提供电子政务系统所支持的各种服务,同时对于各个部门的应用系统提供服务支持,这种服务支持包括信息服务、知识服务、计算服务和智能信息处理服务等。服务网格提供的服务大多是单台机器或单个子系统无法提供的服务,如协作计算、大规模实时多媒体应用等,同时可用于建立虚拟环境,使不同组织的人、系统可以协同和交互。
4)系统建模与应用模板
系统建模与应用模板根据来自应用系统和个性化服务访问接口的不同要求,相应的生成专有的系统模型和应用模板。服务网格根据其所生成的系统模型和应用模板,向应用系统或用户提供符合其要求的服务。
5)个性化服务访问接口
个性化服务访问接口是电子政务平台的重要功能单元,是电子政务平台通用性、交互性、实用性的重要表现部分。针对政府机关不同部门的不同应用需求,电子政务各个应用系统通过该接口可以很好的与电子政务平台进行交互,进而获取“量身定制”的个性化服务。
6)开发规范与管理控制平台
开发规范与管理控制平台是电子政务平台的中央控制单元,通过该平台的集中统一控制,使得新建的电子政务平台于系统及服务网格、信息资源网格、数据网格和计算网格的各个子系统符合统一的规范,利于实现系统间的互通、互联和互操作,进而在管理控制平台的统一控制、协调下发挥出电子政务平台的最优化效用。
3 平台体系中的若干关键技术
电子政务平台体系涉及到众多领域的各种前沿技术,本文将主要从电子政务平台的核心组成单元和主要功能模块出发,着重就构成平台的基石——网格技术作一个简要的介绍。
3.1网格技术
网格的硬件和软件技术将能够把所有计算资源和信息资源联为一体,透明而且高效率地提供各种服务,实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享,其根本特征是资源、服务共享和智能信息处理。网格技术研究的涉及面很广,本文将主要就其系统结构进行重点讨论。
网格是一项全新的信息概念和技术,关于其系统结构目前业界尚未形成统一的意见和标准。本文根据美国Argonne国家实验室研发成功的项目——Globus中所用到的网格系统结构,结合电子政务平台体系构建的具体要求,设计了一种典型的层次化网格系统概念结构,如图2所示。
图2所示的网格系统概念结构就其本质上讲是一种基于协议的层次结构,该结构中融入了基于系统工程理论和思想的系统管理控制机制。网格系统结构中各层的机制和所提供的功能如下:
构造层
其功能是向上提供网格中可供共享的资源,资源是物理或逻辑实体;常用的资源包括处理能力、存储系统、目录、网络资源、分布式文件系统、分布式计算机他、计算机集群等;
连接层
它是网格中网络事务处理通信与授权控制的核心协议层。构造层提交的各种资源间的数据交换都在这一层的控制下实现,各资源间的授权验证、安全控制也在这里实现。资源间的数据交换通过传输、路由及名字解析等机制实现;
资源层
该层的作用是对单个资源实施控制,与可用资源进行安全握手、对资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据;
汇集层
其作用是将资源层提交的受控资源汇集在一起,供虚拟组织的应用程序共享、调用。为了对来自应用层的共享进行管理和控制,汇集层提供目录服务、资源分配、日程安排、资源代理、资源监测诊断、网格启动、负荷控制、账户管理等多种功能;
应用层
是网格上用户的应用程序。应用程序通过各层的API调用相应的服务,再通过服务调用网格上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量库函数,为便于网格应用程序的开发,需要构建支持网格服务的库函数;
系统管理控制
该系统单元是网格的核心管理控制模块,主要是基于系统科学理论实现网格系统的自组织、动态自适应和网格内系统组件以及网格间的交互操作,进而应用系统工程理论为指导通过联邦的形式基于现有的信息系统(或网格)构建功能更为完善和强大的网格。
3.2系统管理控制、开发规范和元数据
从普遍意义上讲,电子政务平台也是一种信息系统,其系统构成元素包括资源、服务和人等,如何从系统的角度出发对于电子政务平台各组成部分进行有效的管理,以实现其资源共享、服务共享、系统交互操作、系统动态自适应和个性化服务等特性就成为电子政务平台体系结构研究中的一个关键问题。同时,如何制定科学、合理、有效的开发规范,基于规范将现有的异构电子政务基础信息系统进行综合集成,进而构建基于无缝集成的电子政务平台是电子政务平台体系结构研究的另一个关键问题。作为系统管理重要文撑的元数据技术对于电子政务平台的系统管理控制同样是不可缺少的,同时应该比传统的元数据技术更要有所加强。
3.3信息安全技术
当今时代,任何一个信息系统构建及运行时必须考虑其安全性,电子政务平台也不例外。相对来讲,电子政务平台体系的安全研究更为复杂和迫切(因为构成平台的可能是多个异构信息系统的联邦,同时政府机关事务保密性、安全性要求较高)。所设计的电子政务平台体系采用了文献所提出的基于智能协作技术的信息系统安全体系,通过加密、授权、认证和国产系统平台、网络安全监控和安全管理来提供充分的安全保证。当然,实现电子政务平台的安全性并不是一个简单的问题,有待于进一步研究。
3.4基于Ontology的统一语义和Wrapper技术
电子政务平台体系是由许多异构的信息系统(现有条件下)构成的,为了很好的实现各个子系统之间、人与资源之间的交互操作,需要基于Ontology建立统一的语义描述,应用XML语言作为网上数据交换标准,进而基于统一描述的知识实现系统互操作。Wrapper技术主要是将现有的异构电子政务基础信息系统依据构成电子政务平台体系的系统规范进行很好的封装,进而运用联邦的形式构建统一的电子政务平台。
4 应用实例
4.1军队协同作战指挥系统
近几年来,随着现代科学技术的飞速发展以及大量高新技术应用于军事领域,我军作战指挥系统的建设取得了长足的进步。但是,由于缺乏统一的规划和领导,并且各军区、各兵种的特点不同,所以我军现有作战指挥系统存在可扩展性差、互通互联和互操作程度不高、系统开放程度不够、系统异构性强、无法形成统一的协同规模等问题,严重制约了军队协同作战整体合力的发挥。我们在对所提出的电子政务平台体系结构进行若干改进的基础上,成功的将其应用于某战区协同作战指挥系统的“十五”建设,已取得了阶段性的成果。
4.2湖南省电子政务平台
经过“九五”的大力建设,湖南省电子政务发展已具备了一定的基础,各地市政府机关、各行业已建成了一批实用性强、技术较为先进的电子政务系统。我国《国民经济和社会发展“十五”计划纲要》明确提出了“以信息化带动工业化”、“以电子政务带动信息化”的主张”,湖南省积极实施这一战略决策,采用了本文所提出的电子政务平台体系结构,着手构建湖南省电子政务平台。经过一段时期的建设,已初具规模,平台试运行结果令人满意。
5 结论
以信息化带动工业化,是发挥后发优势,推进我国现代化建设的重要战略举措。由于政府是信息资源的最大拥有者和应用者,电子政务就成为国民经济和社会信息化的中心环节。电子政务的实施,将有力地促进国民经济和社会信息化的进程。
为解决我国电子政务发展中所遇到的问题,进而推动整个电子政务发展的进程,本文基于网格技术,提出了一种层次化的电子政务平台体系结构,重点研究了网格技术、安全技术等构建电子政务平台体系的关键。网格技术是一个全新的研究领域,同时也是电子政务平台体系的主要文撑技术,对于网格技术及其应用的深入研究,将是我们进一步工作的重点。