大數(shù)據(jù)背景下信息服務(wù)和信息系統(tǒng)創(chuàng)新的思考

摘 要：信息服務(wù)和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，本文從大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)本身呈現(xiàn)的新特征和新趨勢入手，對信息服務(wù)和信息系統(tǒng)的新發(fā)展、新變化和新應(yīng)用進(jìn)行了探討，并重點(diǎn)分析了目前比較成熟的面向具體應(yīng)用的大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)實(shí)例，闡明了大數(shù)據(jù)帶來的深刻價(jià)值和深遠(yuǎn)影響。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；信息服務(wù)；面向應(yīng)用；數(shù)據(jù)可視化

中圖分類號：TP311

根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）2011年的調(diào)查報(bào)告稱，當(dāng)年全球被創(chuàng)建和被復(fù)制的數(shù)據(jù)總量超過1.8ZB，并且遵循每兩年數(shù)據(jù)量大約翻一倍的定律，在2020年全球數(shù)據(jù)總量預(yù)計(jì)達(dá)到35ZB。短短數(shù)十年間，數(shù)據(jù)單位從KB呈幾何級數(shù)遞增一路攀升，越過MB、GB、TB、PB、EB，直至ZB、YB。僅從此就可以看到大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，信息技術(shù)的飛躍發(fā)展和信息應(yīng)用模式的更新?lián)Q代，使得全球數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長，并且在更深層面改變了人類社會未來的面貌。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代對信息服務(wù)和信息系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)，從字面上理解即大規(guī)模數(shù)據(jù)集合，但其內(nèi)涵和外延已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了技術(shù)領(lǐng)域，成為一個(gè)具有豐富深度和廣度的時(shí)尚icon。在大數(shù)據(jù)背景下，信息數(shù)據(jù)“翔實(shí)全面得讓我們能做些全新的事情”，既有把握海量信息，信息爆炸的機(jī)遇，也要面臨信息冗余，信息孤島的挑戰(zhàn)。

在信息服務(wù)和信息系統(tǒng)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)信息技術(shù)在底層能夠?qū)⒂行蛴袃r(jià)值的信息和知識挖掘，大數(shù)據(jù)信息管理面向更廣闊的商務(wù)科技應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)社會活動，將信息真正作為一種資源優(yōu)化配置，提高效率節(jié)約消耗，創(chuàng)造嶄新的經(jīng)濟(jì)增長模式和利潤來源。因此為了創(chuàng)造更高的社會價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，優(yōu)化和重構(gòu)原有傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，創(chuàng)新信息服務(wù)和信息系統(tǒng)服務(wù)模型，擴(kuò)大開源的、共享的數(shù)據(jù)信息，對信息服務(wù)和信息系統(tǒng)領(lǐng)域提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代的新特征和新技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)的特征和趨勢

大數(shù)據(jù)有其顯著的特征，它具有海量規(guī)模（Volume）、類型多樣（Variety）、超速處理（Velocity）、高價(jià)值信息（Value）和信息可靠真實(shí)（Veracity）5大特點(diǎn)，即5V。在浩瀚的信息海洋里，面對視頻、音頻、圖片和圖形、文本等類型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大數(shù)據(jù)，快速高效地從中提取附加價(jià)值高、真實(shí)可靠地面向應(yīng)用的信息無疑是非凡的考驗(yàn)。

與大數(shù)據(jù)相關(guān)的研究與應(yīng)用目前還暫時(shí)處于起步階段，指導(dǎo)實(shí)踐研究的理論體系尚未完善，基于網(wǎng)絡(luò)和社交媒體的信息服務(wù)和信息系統(tǒng)還在摸索建設(shè)中。大數(shù)據(jù)問題不僅僅只是數(shù)量上多少的變化，更是理念和研究方法的變革，將對信息的檢索，分析、挖掘和可視化提升到了更廣闊的層面。要利用好大數(shù)據(jù)必須注重多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的融合和多個(gè)信息系統(tǒng)的整合，必須面向應(yīng)用提供智能化的決策信息服務(wù)和知識創(chuàng)新，必須針對用戶的個(gè)性化、自適應(yīng)性模式創(chuàng)新智識信息服務(wù)。

大數(shù)據(jù)發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢就是，它是面向應(yīng)用的綜合性信息系統(tǒng)。以目前最熱門的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)為例，大數(shù)據(jù)信息服務(wù)在面向消費(fèi)者時(shí)，重點(diǎn)在于研發(fā)響應(yīng)速度快，用戶行為模式識別度高的系統(tǒng)，從而很快吸引住消費(fèi)者甚至引導(dǎo)消費(fèi)者；大數(shù)據(jù)信息服務(wù)在面向商家和企業(yè)時(shí)，重點(diǎn)則轉(zhuǎn)變?yōu)閷ο到y(tǒng)可靠性，網(wǎng)絡(luò)平臺獨(dú)立性要求較高，因此面向大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和構(gòu)建就成為研發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵部分。

2.2 UGC與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)信息系統(tǒng)以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)為管理對象，其底層一般都是是通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)建立起關(guān)系數(shù)據(jù)模型，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作符、完整性約束三部分組成。通過概念模式、內(nèi)模式和外模式的映射，使得使用者擺脫了數(shù)據(jù)庫內(nèi)部細(xì)節(jié)的制約，而專注于對數(shù)據(jù)庫信息的查詢應(yīng)用上。這種方式使得信息服務(wù)和信息系統(tǒng)在事務(wù)管理方面有著便捷的優(yōu)勢，支持多用戶并行訪問具有良好的數(shù)據(jù)恢復(fù)與保護(hù)機(jī)制。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起，用戶的日常數(shù)據(jù)也演變?yōu)榇罅縐GC（User Generated Content），即“用戶生成內(nèi)容”數(shù)據(jù)。UGC是隨著互聯(lián)網(wǎng)興起而產(chǎn)生的嶄新概念，其核心是以個(gè)性化、原創(chuàng)為特點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)用戶提供內(nèi)容，其內(nèi)容是由互聯(lián)網(wǎng)用戶自己挑選、編輯并處理成各種媒體形式，其受眾是和提供者一樣的網(wǎng)絡(luò)上的其他用戶。UGC帶來了以用戶為核心的互聯(lián)網(wǎng)革命，用戶通過下載和上傳來傳播信息，最終形成社區(qū)網(wǎng)絡(luò)，視頻分享，博客圈甚至手機(jī)用戶群。

和傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不同，UGC以文本、表格、XML、圖片圖形、音頻和視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形式承載和表示信息，使得數(shù)據(jù)量以前所未有的速度劇增，同時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)容、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了根本性變革。在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)存儲和分析都不同于傳統(tǒng)信息系統(tǒng)，而使得大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動的易于開發(fā)和存儲海量數(shù)據(jù)的軟件平臺，向用戶提供高效低成本的高容量密集型數(shù)據(jù)存儲和分布式并行數(shù)據(jù)處理，如著名的Hadoop框架等。在大數(shù)據(jù)的主要應(yīng)用范圍，信息服務(wù)和信息系統(tǒng)必須針對UGC數(shù)據(jù)特點(diǎn)，創(chuàng)建新型的多媒體密集型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，如社交媒體數(shù)據(jù)分析，互聯(lián)網(wǎng)廣告管理，地圖定位服務(wù)等。

2.3 大數(shù)據(jù)檢索、分析與可視化

大數(shù)據(jù)由于其數(shù)據(jù)多樣性，因此傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型嚴(yán)格的數(shù)據(jù)一致性規(guī)定并不適用于所有的數(shù)據(jù)集合；又由于其數(shù)據(jù)量龐大，系統(tǒng)難以收集、存儲、檢索、分析和具體化，因此大數(shù)據(jù)的管理技術(shù)面臨著更多的變數(shù)，各種技術(shù)必須互相借鑒，融合創(chuàng)新。目前大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)大體可分為大數(shù)據(jù)的檢索、分析與可視化。在檢索與分析方面，面向事務(wù)處理的RDBMS 技術(shù)和面向操作型應(yīng)用的noSQL 技術(shù)是目前兩個(gè)發(fā)展的方向。在大的框架下大數(shù)據(jù)檢索和分析不僅提供關(guān)系數(shù)據(jù)的處理、共享和協(xié)同操作，還能處理、共享和協(xié)同其他類型多樣的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兼容支持和聯(lián)合分析，提高信息系統(tǒng)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。在可視化方面，主要是針對用戶需求開發(fā)新的和利用已有的可視化組件庫，為客戶提供可視化腳本來實(shí)現(xiàn)，如提供D3.js、Fusioncharts圖表庫等，目前普遍的應(yīng)用包括生成三維圖形圖像，實(shí)時(shí)影像以及交互式控制等。

值得注意的是，大數(shù)據(jù)的可視化分析（Visual Analytics）也在深入開展，該技術(shù)不同于可視化腳本，其關(guān)注點(diǎn)在分析而不是界面，通過可視化界面進(jìn)行人機(jī)交互，幫助用戶在大規(guī)模密集型及復(fù)雜性數(shù)據(jù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行理解、推理和決策。可視化分析涉及到云計(jì)算、自適應(yīng)性設(shè)計(jì)、環(huán)境監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)、信息管理等多種學(xué)科領(lǐng)域，隨著研究的深入進(jìn)行將逐步成為未來科技發(fā)展的重要支撐和推動力量。與大數(shù)據(jù)相關(guān)的信息應(yīng)用已經(jīng)拓展到社會經(jīng)濟(jì)生活的方方面面，例如一個(gè)典型的應(yīng)用是日本東京大學(xué)承擔(dān)的人口流動分析項(xiàng)目，目前已經(jīng)收錄了日本15個(gè)城市超過300萬人口的流動數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)常用功能的檢索、分析和可視化。

3 大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和信息系統(tǒng)創(chuàng)新的典型應(yīng)用

3.1 面向電力企業(yè)的大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和信息系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)的引入在企業(yè)信息服務(wù)和信息系統(tǒng)中發(fā)揮著重大的作用，著名的如愛迪生電力公司管線維修預(yù)測模型：Cynthia Rudin，實(shí)現(xiàn)了對井蓋爆炸的預(yù)測和實(shí)時(shí)監(jiān)測。該系統(tǒng)主要以企業(yè)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過負(fù)荷預(yù)測，趨勢分析、多指標(biāo)數(shù)據(jù)挖掘等方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)分布式管理，業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新及應(yīng)用升級。以Cynthia Rudin為例，電力企業(yè)大數(shù)據(jù)信息服務(wù)主要提供各種基礎(chǔ)設(shè)備及運(yùn)行監(jiān)測，負(fù)荷預(yù)測和狀態(tài)評價(jià)，基于歷史數(shù)據(jù)的趨勢分析，實(shí)時(shí)報(bào)警，檢修技改決策支持等功能。其中趨勢分析和多指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析，從多個(gè)傳感器、監(jiān)測設(shè)備等外部系統(tǒng)中獲取所需具體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再對比已建立的綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行時(shí)間一致性切片和設(shè)備健康狀態(tài)追蹤，最后反映出最新的運(yùn)行狀況，給管理者提供可靠的科學(xué)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)。

3.2 面向高速公路管理的大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和信息系統(tǒng)

在高速公路信息管理中最重要的組成部分是高速公路收費(fèi)體系，該體系由于自動化程度不一，對應(yīng)于不同的人工收費(fèi)、半自動收費(fèi)、全自動機(jī)械收費(fèi)、電子不停車收費(fèi)（ETC）等系統(tǒng)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量不僅規(guī)模龐大，而且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也十分繁雜，更重要的是其產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化信息還必須及時(shí)加以處理分析，以為高速公路合理的監(jiān)控、疏導(dǎo)和突發(fā)事件管理提供有效支持。高速公路收費(fèi)信息庫里包括了少量規(guī)范的二維表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，大量的非結(jié)構(gòu)化的文檔、多媒體圖片視頻、XML和HTML信息、各類報(bào)表、甚至音頻等，隨著時(shí)間的推移，所有數(shù)據(jù)迅速倍數(shù)增長。大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和信息系統(tǒng)有助于高效的管理路況和自動分析負(fù)荷量，提高管理的主動性和預(yù)警性；有助于高效的利用歷史數(shù)據(jù)和建立數(shù)據(jù)倉庫，充分利用大數(shù)據(jù)資源為未來服務(wù)；有助于高效的降低企業(yè)運(yùn)營和管理成本，保障安全和提高事故反應(yīng)速度。除了收費(fèi)系統(tǒng)外，另一個(gè)成功的實(shí)例是美國交通管理部門的循數(shù)管理應(yīng)用模型，通過對歷史交通事故中時(shí)間段、天氣狀況、事故路段等統(tǒng)計(jì)分析，查漏補(bǔ)缺，預(yù)防交通事故的發(fā)生。

3.3 面向互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)的大數(shù)據(jù)信息服務(wù)和信息管理系統(tǒng)

近十年來互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)伴隨著人們一起生活和成長，智能手機(jī)、無線接入、移動支付等方面的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)社交互動突飛猛進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)正呈現(xiàn)出日新月異的變化。即時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)市場，網(wǎng)絡(luò)化的商務(wù)運(yùn)作離不開大數(shù)據(jù)的支持和應(yīng)用，以淘寶（www.taobao.com）這個(gè)大型的電子商務(wù)交易平臺為例，每天龐大的用戶數(shù)量和交易數(shù)量導(dǎo)致日數(shù)據(jù)量增長超過20TB，已經(jīng)開發(fā)出了自有海量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Ocean Base。另一個(gè)例子是亞馬遜的商品推薦系統(tǒng)，通過對大數(shù)據(jù)靈活多樣的數(shù)據(jù)分析（如用戶數(shù)據(jù)偏好收集），可以實(shí)現(xiàn)對各類用戶圈子不同類型商品的個(gè)性化實(shí)時(shí)推薦。面向互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)的大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)可以說是比較成熟的應(yīng)用了，下一步發(fā)展是建立更加智能的數(shù)據(jù)存儲和處理模型，提供更完美的信息服務(wù)和管理平臺。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展必然伴隨著學(xué)科交叉和融合，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)，網(wǎng)絡(luò)通信，智能傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)隨著移動無線網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、無線射頻、智能終端等新技術(shù)新概念的提出，大數(shù)據(jù)的范疇將繼續(xù)擴(kuò)大，給全球經(jīng)濟(jì)文化政治都帶來劃時(shí)代的變革。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，信息服務(wù)和信息系統(tǒng)的建模必須以各種應(yīng)用服務(wù)為驅(qū)動，需要依托海量數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，形成便捷、高效、穩(wěn)定和友好的信息服務(wù)和信息系統(tǒng)平臺，為構(gòu)建全新的信息時(shí)代和智能社會提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳保成.大數(shù)據(jù)時(shí)代信息服務(wù)的創(chuàng)新研究[J].電子信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013（（09）.

[2]孟小峰.大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2013（01）.

[3]方世敏，基于大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].無線互聯(lián)科技，2013（10）.

[4]王忠.美國推動大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略價(jià)值及啟示[J].中國發(fā)展觀察，2012（06）.

作者簡介：王茜（1977-），女，教師，武漢大學(xué)管理學(xué)碩士，研究方向：信息管理科學(xué)、可視化數(shù)據(jù)庫。

作者單位：湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院，武漢 430205