基于環(huán)型知識地圖的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航

郭秋萍，廖建軍

(鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450015)

一、引 言

互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，形成了一個龐大的信息空間，打破時空對信息流動的限制，帶給人們極大豐富的網(wǎng)絡(luò)信息資源。但與此同時，海量信息的極度集聚，信息傳播的無限擴(kuò)散，使得這一信息空間變得紛繁雜亂，有用的信息資源隱藏在海量信息資源之中，零亂分散，難以辨識，信息載體形式各異，種類繁多，信息傳播混亂無序，變化無常，無形地形成了信息空間的混沌狀態(tài)。

在這個混沌的信息空間里，人們獲取有用知識的難度大大增加，呈現(xiàn)出信息越豐富，知識越貧乏的狀態(tài)，人們迫切需要解決的問題是網(wǎng)絡(luò)信息空間的信息導(dǎo)航，即引導(dǎo)人們在海量信息資源里尋找到自己查找信息的工具或途徑。Wordmap公司的行政主管Bill Hutchinson說：“如果沒有地圖，人們是不愿去不熟悉的地方旅游的。有很多人之所以迷失在因特網(wǎng)或局域網(wǎng)中，是因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)沒有給他們提供適當(dāng)?shù)闹敢?。知識地圖就是讓人們清楚地知道他們處在知識海洋的什么位置，并指引他們找到查尋信息的正確路徑?！?/p>

二、網(wǎng)絡(luò)信息資源

網(wǎng)絡(luò)信息資源也稱虛擬信息資源，是指以數(shù)字化形式存在、以電子多媒體形式記錄、以計(jì)算機(jī)磁介、光介質(zhì)以及各類通訊介質(zhì)存儲在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊方式傳遞、以計(jì)算機(jī)或電子終端方式再現(xiàn)的信息資源集合。簡言之，網(wǎng)絡(luò)信息資源就是蘊(yùn)藏在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而使用的各種信息資源的總和。目前，網(wǎng)絡(luò)信息資源主要以互聯(lián)網(wǎng)信息資源為主，它是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物。

1.混沌的網(wǎng)絡(luò)信息空間

簡單地說，混沌是原來系統(tǒng)、有條理的事物，經(jīng)過過度合理或不合理的變動失去本來的面貌，使人們難以辨識?；煦绗F(xiàn)象不同于一般雜亂無章的混亂狀況，混沌現(xiàn)象經(jīng)過長期完整分析之后，可以從中梳理出某種規(guī)則。

信息空間的混沌現(xiàn)象表現(xiàn)在海量信息資源的存在形式、運(yùn)動方式分散零亂、雜亂無序。網(wǎng)絡(luò)信息空間是信息空間的一部分，網(wǎng)絡(luò)信息空間混沌是由于信息空間是由一個個信息發(fā)布或接收平臺和系統(tǒng)構(gòu)成，每個單一信息發(fā)布或接收平臺都有有效地信息組織和發(fā)布方式，信息資源呈現(xiàn)有序狀態(tài)。但在龐大的信息空間中，信息發(fā)布或接收平臺數(shù)量巨大，種類繁多，分布分散，雜亂無章，無形地形成了信息空間的混沌狀態(tài)。在混沌信息空間中，當(dāng)信息量很小時，其狀態(tài)清晰明了，人們可以輕松自如地利用這些信息。而在信息空間被海量信息充斥的今天，其狀態(tài)混沌雜亂，人們獲取信息和知識的難度大大增加，如果能夠采用有效的信息導(dǎo)航方法對這些信息進(jìn)行組織和管理，就可以在一定程度上緩解網(wǎng)絡(luò)空間的混沌表象。因此，網(wǎng)絡(luò)空間的海量信息資源需要一份明晰的知識地圖來導(dǎo)航、組織和管理。

2.網(wǎng)絡(luò)探索者——搜索引擎

搜索引擎是指根據(jù)一定的策略、運(yùn)用特定的計(jì)算機(jī)程序從互聯(lián)網(wǎng)上搜集信息，在對信息進(jìn)行組織和處理后，為用戶提供檢索服務(wù)，將用戶所要檢索的信息展示給用戶的系統(tǒng)。搜索引擎就像一位神奇的探索家，打開了網(wǎng)絡(luò)空間的一扇門，門的這邊是無數(shù)個充滿求知欲的人，而門的那邊是浩瀚無邊的信息海洋，它能從雜亂的網(wǎng)絡(luò)空間中開辟出一條清晰的檢索路徑。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息在網(wǎng)絡(luò)上的傳播速度迅速提升，網(wǎng)絡(luò)空間中可以搜尋的網(wǎng)頁變得愈來愈多，而網(wǎng)頁的內(nèi)容也變得良莠不齊，往往是花費(fèi)了很多的時間卻收獲甚少，這使得用戶獲取真正有用的信息知識越來越難。所以，未來的搜索引擎將會朝著知識型搜索引擎的方向發(fā)展，以期為搜尋者提供更準(zhǔn)確及適用的信息知識。

三、知識地圖

知識地圖是一種非常好的表示知識關(guān)聯(lián)性的方法，它通過直觀的方式揭示知識之間的聯(lián)系。

1.知識地圖的概念

知識地圖本質(zhì)上是一種知識導(dǎo)航系統(tǒng)，是一種尋找知識源的向?qū)?，是一種幫助用戶在合適的地方找到所需知識源的知識管理工具。這些知識源不僅包括固化在載體上的知識源, 也包括擁有豐富隱性知識的人。知識地圖能夠揭示知識單元之間的關(guān)系,在揭示知識單元之間關(guān)系的同時, 往往會發(fā)現(xiàn)以往所沒有發(fā)現(xiàn)的新知識。因此，知識地圖在海量信息面前可以幫助人們定位知識、發(fā)現(xiàn)知識并有效利用知識。知識地圖具有以下功能：

(1)知識導(dǎo)航

作為一種實(shí)用知識管理工具，知識地圖以一種可視化的方式標(biāo)示知識源的分布，揭示知識單元之間的關(guān)聯(lián)，刻畫知識體系的脈絡(luò)，提供查找知識的線索，使其成為人們查找知識、獲取知識的導(dǎo)航工具，幫助人們更加方便快捷地獲取知識。避免人們迷失在知識的海洋中。

(2)知識共享

知識地圖通過揭示知識單元之間、知識單元與特定人之間、知識單元與特定事件之間的關(guān)系，將各種知識源直接或間接連接起來，可以按照某主題、某需求將相關(guān)知識源集聚，形成知識網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建知識體系，有效消除“知識孤島”， 避免知識重復(fù)生產(chǎn)，重復(fù)存儲，減少知識冗余，實(shí)現(xiàn)知識共享。

(3)知識挖掘

知識地圖能夠挖掘組織或企業(yè)中的隱性知識。由于隱性知識依賴于知識主體而存在，通過知識地圖的引導(dǎo)找到擁有不同隱性知識的個體，并進(jìn)一步的交流與溝通實(shí)現(xiàn)隱性知識的發(fā)現(xiàn)和挖掘，從而將這些隱性知識轉(zhuǎn)化成為組織或企業(yè)的顯性知識，有助于組織或企業(yè)的知識創(chuàng)新。

2.知識地圖的構(gòu)成要素

知識不是孤立存在的，知識單元之間都有顯性或隱性的錯綜復(fù)雜的關(guān)系。利用知識單元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以將各知識單元像網(wǎng)絡(luò)超鏈接一樣建立起連接，清晰地展現(xiàn)知識單元間的關(guān)聯(lián)，挖掘更多的隱性知識，提供更多的知識檢索路徑。在知識地圖中，節(jié)點(diǎn)表示知識單元，知識單元是知識體系中最小的表示單位，節(jié)點(diǎn)之間的鏈接表示知識單元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。知識地圖可由四大基本要素組成。

(1)知識單元

知識單元在知識地圖中用知識節(jié)點(diǎn)表示，是知識體系中最小的表示單位，代表某一主題領(lǐng)域或某業(yè)務(wù)過程的客觀知識點(diǎn)。一個知識單元還可以分解為多個子知識單元，進(jìn)行更詳細(xì)的描述。一組被連接的知識單元代表某一主題領(lǐng)域的知識集合或某一業(yè)務(wù)過程的知識流程。

(2)知識描述

知識描述提供知識節(jié)點(diǎn)更詳細(xì)的信息，通過知識描述可以了解單個知識節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、使用條件等信息。

(3)知識關(guān)聯(lián)

知識關(guān)聯(lián)可用知識節(jié)點(diǎn)之間的連線表示，揭示知識單元之間的關(guān)聯(lián)性。通過揭示知識關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以表征某一主題領(lǐng)域各個知識單元相互關(guān)系或不同領(lǐng)域知識單元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以描述知識體系結(jié)構(gòu)，揭示知識演化過程。

(4)知識鏈接

知識鏈接提供知識單元在知識體系中的位置，揭示各知識單元的相關(guān)度和演變路徑，用戶在了解知識內(nèi)容、類型和使用方法等信息描述后，可以通過知識鏈接找到知識單元的位置，可以進(jìn)一步進(jìn)行知識交流。

3.知識地圖的可視化

知識地圖可視化的實(shí)質(zhì)是知識的可視化，知識可視化是指所有可以用來建構(gòu)和傳達(dá)復(fù)雜知識的圖解手段。知識地圖可視化就是在科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化基礎(chǔ)上，應(yīng)用視覺表征手段，促進(jìn)群體知識的傳播和創(chuàng)新，改善知識創(chuàng)造和傳遞的手段。

知識地圖可視化的實(shí)現(xiàn)有賴于視覺特征的形式。視覺特征形式分為表層形式和深層形式，表層形式為色彩、線條和大小等材料因素；深層形式為線性結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)等。視覺特征形式豐富多樣，主要有概念圖表、思維導(dǎo)圖、認(rèn)知地圖、語義網(wǎng)等，都是以圖形符號和文字符號作為載體，整體上呈現(xiàn)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

四、環(huán)型知識地圖的導(dǎo)航架構(gòu)

設(shè)計(jì)知識地圖應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，激發(fā)使用者的思考，變傳統(tǒng)的被動知識查找為積極的知識探索，變靜態(tài)的知識積累為動態(tài)的知識優(yōu)化。而環(huán)型知識地圖作為一種面向關(guān)聯(lián)分析的啟發(fā)式知識建構(gòu)方式，它提供了實(shí)現(xiàn)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航的解決方案。

1.環(huán)型知識地圖

環(huán)型知識地圖模型是以信息檢索的結(jié)果集來構(gòu)建知識地圖的。如圖1所示，環(huán)型知識地圖由長短不等的圓環(huán)弧段形成環(huán)型，弧段的長短可以表示其權(quán)重的大小。圓環(huán)弧段間的弧線連接表示相關(guān)性，弧線的粗細(xì)表示關(guān)聯(lián)性的強(qiáng)弱。每個圓環(huán)弧段具有相應(yīng)的標(biāo)簽提示，標(biāo)簽提示里有相應(yīng)的超鏈接以實(shí)現(xiàn)知識信息鏈接。這樣，圓環(huán)弧段對應(yīng)了知識節(jié)點(diǎn)、弧線對應(yīng)了知識關(guān)聯(lián)、標(biāo)簽提示對應(yīng)了知識描述、超鏈接對應(yīng)了知識鏈接，形成了一個環(huán)型知識地圖。

圖1 環(huán)型知識地圖模型

2.環(huán)型知識地圖構(gòu)建流程

環(huán)型知識地圖的構(gòu)建是一個動態(tài)、循環(huán)的過程，遵守知識地圖的算法流程與原則。其核心問題是如何獲取有效信息來構(gòu)建知識索引庫和可視化計(jì)算。具體的構(gòu)建方法和順序如圖2所示。

首先，確定研究主題關(guān)鍵詞，并通過搜索引擎從諸如博客、新聞網(wǎng)站等網(wǎng)絡(luò)信息資源中檢索出與研究主題相關(guān)的信息，構(gòu)建知識索引庫。然后根據(jù)檢索結(jié)果集進(jìn)行關(guān)聯(lián)聚類，形成知識節(jié)點(diǎn)。最后根據(jù)知識節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性參數(shù)，利用可視化引擎進(jìn)行可視化分析，實(shí)現(xiàn)知識地圖的可視化。

圖2 知識地圖構(gòu)建流程

3.環(huán)型知識地圖技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)環(huán)型知識地圖的構(gòu)建流程、搜索引擎和可視化技術(shù)，可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息資源的知識地圖導(dǎo)航系統(tǒng)，其體系技術(shù)架構(gòu)主要由采集層、分析層、可視化層三個功能層組成，如圖3所示。

(1)采集層

利用智能Spider從百度、Google等主流搜索引擎的搜索結(jié)果集或直接從互聯(lián)網(wǎng)信息資源中采集可檢索信息資源，對其進(jìn)行主題相關(guān)度分析，根據(jù)不同的相關(guān)度，實(shí)現(xiàn)對信息資源的過濾與選取。把有效信息資源文本序列化后按一定格式暫存在服務(wù)器上，并由服務(wù)器轉(zhuǎn)存到信息數(shù)據(jù)庫，以便從中挖掘。

(2)分析層

分析層主要由文本元信息提取模塊、文本分析器、索引模塊和知識索引庫四部分組成。用于分析發(fā)現(xiàn)信息資源中的模式、規(guī)則或趨勢，實(shí)現(xiàn)從非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的文本信息中提取需要的信息，以構(gòu)建知識索引庫。

(3)可視化層

通過知識分類、知識聚類、可視化引擎等手段，為用戶提供經(jīng)過聚類的有關(guān)聯(lián)的知識地圖，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航的目的。

圖3 網(wǎng)絡(luò)信息資源的知識地圖導(dǎo)航技術(shù)架構(gòu)

五、實(shí)驗(yàn)分析

基于環(huán)型知識地圖的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)的MVC模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。使用MVC模式可以實(shí)現(xiàn)客戶、應(yīng)用和數(shù)據(jù)之間的分離?？蛻舳瞬捎脼g覽器技術(shù)，以減少客戶端的維護(hù)和配置工作。應(yīng)用服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)挖掘等應(yīng)用功能，這將大大有利于集中管理和維護(hù)升級。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端能夠?qū)崿F(xiàn)XML集成數(shù)據(jù)存儲和用戶個人信息存儲。

本系統(tǒng)的搭建配置如下：

(1)客戶端用戶界面使用ASP.NET技術(shù)，實(shí)現(xiàn)界面的自然、友好、個性化的特點(diǎn)。

(2)應(yīng)用服務(wù)器端以Windows 2003 Server+.NET 4.0 Framework作軟件支持平臺，使用C#作為主要的編程語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和信息分析功能，并將相關(guān)度高的信息知識序列化為XML結(jié)構(gòu)化文檔存入信息數(shù)據(jù)庫中。

(3)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端采用SQL Server 2005，它不僅具有數(shù)據(jù)倉庫功能，而且具有完備的全文檢索功能。SQL Server 2005支持XML，可以在關(guān)系數(shù)據(jù)表中存儲XML文檔，也可以從關(guān)系式數(shù)據(jù)中產(chǎn)生XML文檔，以實(shí)現(xiàn)對XML數(shù)據(jù)的集成；

(4)可視化引擎的開發(fā)采用Visual Studio 2010+Microsoft Silverlight4.0技術(shù)，Microsoft Silverlight是一種新的Web呈現(xiàn)技術(shù)，能在各種平臺上運(yùn)行。SilverLight提供了一個強(qiáng)大的開發(fā)平臺，能夠開發(fā)出具有專業(yè)圖形、音頻和視頻的Web應(yīng)用程序，借助該技術(shù)，系統(tǒng)將擁有內(nèi)容豐富、視覺效果絢麗的交互式體驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)案例以某高校信息科學(xué)學(xué)院10位教師目前的項(xiàng)目合作情況為研究對象。通過本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析和可視化呈現(xiàn)，得到了如圖4所示的項(xiàng)目合作關(guān)聯(lián)環(huán)型知識地圖。

圖4 項(xiàng)目合作關(guān)聯(lián)環(huán)型知識地圖

考慮到個人隱私，圖4中10位教師的姓名以字母代替，每一圓環(huán)段的大小與其項(xiàng)目數(shù)的多少成比例，如A教師所做的項(xiàng)目最多，E教師的項(xiàng)目最少。環(huán)中灰色透明的連線是他們的合作關(guān)系，雖然稠密復(fù)雜，但不影響對整體知識信息的了解。當(dāng)鼠標(biāo)選擇圓環(huán)上的F教師時，其環(huán)段和關(guān)聯(lián)線會高亮顯示，以便查看關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)線的粗細(xì)代表了項(xiàng)目合作次數(shù)的多少?？梢钥闯?，F(xiàn)教師與A、B、C、D、J教師有過項(xiàng)目合作，其中與B教師合作最多，與D教師合作最少；當(dāng)然也可以看到與E、G、H、I教師還沒有合作過。圓環(huán)右側(cè)是知識描述顯示欄，在這里顯示的就是F教師的一些基本描述。鼠標(biāo)點(diǎn)擊F可以知識鏈接到相關(guān)的知識資源網(wǎng)頁。

至此可以看出，相比于網(wǎng)狀、樹狀等其他類型的知識地圖，環(huán)型知識地圖更適用于導(dǎo)航各種復(fù)雜因素交織在一起的知識信息，知識節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)清晰明了、重點(diǎn)突出，也易于知識地圖的擴(kuò)充和修改。

六、結(jié) 語

本文介紹了環(huán)型知識地圖模型在網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航中的應(yīng)用，并給出了環(huán)型知識地圖模型、構(gòu)建流程圖以及基于環(huán)型知識地圖的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航技術(shù)架構(gòu)圖，最后采用搜索引擎技術(shù)、Silverlight可視化開發(fā)技術(shù)搭建了一個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)⑾嚓P(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航在一起，可以比在任何一個組織中獲取的信息更能提供深入的洞察力。建立基于環(huán)型知識地圖的網(wǎng)絡(luò)信息資源導(dǎo)航方式，不僅能更好地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)信息資源的內(nèi)容，提升網(wǎng)絡(luò)信息資源的知識發(fā)現(xiàn)服務(wù)，而且還有助于推動和構(gòu)建大規(guī)模的知識搜索導(dǎo)航服務(wù)，幫助建立一個更為開放的網(wǎng)絡(luò)空間，促使新的網(wǎng)絡(luò)空間搜索模式的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)增值性的網(wǎng)絡(luò)空間信息組織。

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