基于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會(huì)感知過程建模①

趙寧社

(西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院, 西安 710065)

基于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會(huì)感知過程建模①

趙寧社

(西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院, 西安 710065)

社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)(SAN)正在成為一種新的應(yīng)用范式, 為了探究評(píng)價(jià)這種感知的完整性, 基于電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會(huì)感知過程特點(diǎn), 通過依據(jù)典型SAN提煉了層次感知結(jié)構(gòu), 重點(diǎn)分析了感知過程的社會(huì)性參與對(duì)感知信息的影響. 綜合政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)層次化結(jié)構(gòu)中多種參與者的影響, 對(duì)SAN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了形式化描述, 提出了社會(huì)感知過程的層次結(jié)構(gòu)模型及SAN有效性評(píng)價(jià)模型, 并采用計(jì)算機(jī)軟件手段對(duì)層次化社會(huì)感知過程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證, 以圖形化方式直觀地驗(yàn)證了模型的設(shè)想. 結(jié)果表明該模型能夠表達(dá)SAN的物理結(jié)構(gòu)和社會(huì)參與的結(jié)合特征, 以及SAN節(jié)點(diǎn)狀況與應(yīng)用需求之間存在動(dòng)態(tài)聯(lián)系.

電子政務(wù); 物聯(lián)網(wǎng); 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò); 子空間; 模型

電子政務(wù)已經(jīng)覆蓋了公共管理的多種行業(yè), 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系的發(fā)展促使了諸多政務(wù)處理不斷向智能化、系統(tǒng)化、規(guī)范化服務(wù)邁進(jìn)[1]. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有利于我國(guó)民主型、服務(wù)型、“陽(yáng)光型”政府的建設(shè)[2], 有助于在政府與公民、社會(huì)之間建立準(zhǔn)確、靈敏、良性的反饋機(jī)制[3-5]. 政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市背景下政務(wù)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)框架, 是未來電子政務(wù)的一個(gè)重要組成, 它支持政府部門之間基層信息共享與業(yè)務(wù)協(xié)同, 利于實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置. 雖然已經(jīng)有了一些關(guān)于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究, 但多數(shù)僅僅反映了物聯(lián)網(wǎng)與電子政務(wù)之間的聯(lián)系以及政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)研究[6-10], 另外還有一些學(xué)者對(duì)面向機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)路由進(jìn)行了研究[11-13],但現(xiàn)有的這些對(duì)多層復(fù)雜專業(yè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的分析尚不能提供有效的支持, 比如, 在論證物聯(lián)網(wǎng)對(duì)電子政務(wù)提供巨大的發(fā)展機(jī)遇的論述中忽略了物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合社會(huì)感知的問題; 政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)研究雖然為我們提供了認(rèn)識(shí)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的參考架構(gòu), 但卻未能觸及微觀層面社會(huì)個(gè)體行為的作用; 而網(wǎng)絡(luò)路由方面的研究則基本立足于機(jī)器網(wǎng)絡(luò)路由認(rèn)知, 不適于多種專業(yè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用. 在諸方面研究中, 對(duì)于分層中觀和微觀粒度的社會(huì)感知過程機(jī)理涉及較少, 而這兩重粒度的研究對(duì)于社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)(SAN)實(shí)時(shí)感知識(shí)別社會(huì)

個(gè)體的行為、分析挖掘社會(huì)組織之間的交互特征和規(guī)律, 以及進(jìn)一步探究個(gè)體社會(huì)行為對(duì)多種傳感設(shè)備效應(yīng)的影響、互動(dòng)、溝通和協(xié)作具有重要的支撐作用[14]. 隨著政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展, 社會(huì)感知應(yīng)用呈現(xiàn)出較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值[15], 亟待對(duì)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知過程的社會(huì)性參與機(jī)理有更清晰的認(rèn)知, 本文旨在對(duì)社會(huì)感知過程進(jìn)行探索性研究并嘗試進(jìn)行形式化描述.

1 政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的社會(huì)感知

在電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中, 感知層遠(yuǎn)程交互涉及到幾個(gè)方面的問題, 比如感知數(shù)據(jù)完整性和實(shí)時(shí)性以及感知數(shù)據(jù)管理. 感知數(shù)據(jù)的完整性約束界定影響了頂層的信息融合任務(wù), 但僅僅強(qiáng)調(diào)完整性, 必然會(huì)給交互效率帶來影響. 遠(yuǎn)程感知數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性, 需要重視如何對(duì)獲取的異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理. 就政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說, 它有其自身發(fā)展規(guī)律, 因而它的感知過程也具有包含社會(huì)性在內(nèi)的不同于其它物聯(lián)網(wǎng)的特征[16].

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的電子政務(wù)應(yīng)用特征

目前政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究主要表現(xiàn)在應(yīng)用架構(gòu)和相互影響, 首先在電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)研究上,周鵬、殷利梅提出了建設(shè)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)想, 在安全、架構(gòu)和接口方面給出了一些建議[17]. 劉輝, 巴晨鋒則提出了電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu), 即信息采集層、運(yùn)作操控層、領(lǐng)導(dǎo)決策支持層[18], 但這種架構(gòu)基本上是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電子政務(wù)應(yīng)用的一個(gè)社會(huì)性的映射. 其次在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于電子政務(wù)的影響研究上,吳佳穎、李正明研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的政務(wù)流程再造, 歸納了物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)政府公共服務(wù)平臺(tái)中的運(yùn)用模型[19], 認(rèn)為這是一個(gè)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ), 以云計(jì)算為核心, 政府、企業(yè)和公民共同應(yīng)用的應(yīng)用結(jié)構(gòu). 費(fèi)翔提出物聯(lián)網(wǎng)及電子政務(wù)對(duì)建立服務(wù)型政府的行政組織、管理方式和執(zhí)政效率有重要影響[8].

與傳統(tǒng)電子政務(wù)相比, 物聯(lián)政務(wù)具有透徹感知、快速反應(yīng)、主動(dòng)服務(wù)、科學(xué)決策等特征. 同時(shí)也把電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)分為三層: 政務(wù)采集層、政務(wù)網(wǎng)絡(luò)層、政務(wù)應(yīng)用層.

1.2 物聯(lián)政務(wù)感知的社會(huì)屬性

在電子政務(wù)的實(shí)際運(yùn)行中, 信息采集工作是復(fù)雜多變的, 原因在于數(shù)據(jù)往往通過多渠道獲取, 得到的數(shù)據(jù)具有多源性、異構(gòu)性, 最關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)的感知取向、精確度往往與數(shù)據(jù)源的持有者相關(guān)聯(lián), 比如數(shù)據(jù)傳輸策略與相關(guān)用戶的興趣、習(xí)慣相聯(lián)系[20]. 群體感知是對(duì)社會(huì)環(huán)境的認(rèn)知, 電子政務(wù)的社會(huì)感知計(jì)算是指通過社會(huì)生活空間大規(guī)模多類傳感器, 實(shí)時(shí)感知識(shí)別公眾個(gè)體行為, 分析挖掘社群的交互特征和規(guī)律, 輔助個(gè)體社會(huì)行為, 支持社群的互動(dòng)、溝通和協(xié)作[21]. 因此政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的信息感知不僅僅是傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)傳感器方式工作的一種感知, 而是在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上融合了一定的社會(huì)性, 本文將在建模中考慮這個(gè)融合.

1.3 社會(huì)傳感器的增強(qiáng)

文獻(xiàn)[22]中提出了基于Web社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)模型, 認(rèn)為人類個(gè)體構(gòu)成了龐大的社會(huì)傳感群,能夠?qū)崿F(xiàn)無處不在的社會(huì)感知. 當(dāng)今社會(huì), 隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展, 智能移動(dòng)設(shè)備成為各類人群不可缺少的日常配備, 隨時(shí)隨處可以見到移動(dòng)設(shè)備, 移動(dòng)應(yīng)用也無所不在, 具有主動(dòng)性的人與具有一定智能的移動(dòng)設(shè)備出現(xiàn)一種捆綁現(xiàn)象——人+智能設(shè)備. 在公共社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中信息的感知有相當(dāng)大一部分是源于人群的, 這是社會(huì)傳感器的一種增強(qiáng)形態(tài), 即基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)傳感網(wǎng)絡(luò). 其中數(shù)據(jù)采集的手段是移動(dòng)設(shè)備所聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò), 而使用設(shè)備人則起到一個(gè)處理器的作用. 在這些社會(huì)傳感節(jié)點(diǎn)工作的過程中, 人還產(chǎn)生了一些其它的影響, 如感知環(huán)境的決定、感知對(duì)象的確定、感知時(shí)間的掌握. 因而在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的信息采集過程中, 引入人的因素以后, 整個(gè)架構(gòu)的感知的時(shí)空與事件都與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)感知有了極大的不同.

2 社會(huì)感知的層次結(jié)構(gòu)

社會(huì)感知是指基于社會(huì)傳感器的感知模式, 如政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中, 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)的感知過程由于受到人為的影響, 感知結(jié)果與純粹的物理物聯(lián)網(wǎng)比較有很大不同. 為了對(duì)這種感知特征進(jìn)行形式化, 下文對(duì)社會(huì)感知過程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析.

在不同的層次上由于視圖的差異, 對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響水平是不同的, 根據(jù)文獻(xiàn)[13]研究, 普適意義上的社會(huì)感知可以依次劃分為物理感知、社會(huì)感知、學(xué)習(xí)分析、協(xié)議及應(yīng)用五個(gè)層次. 本文就電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中, 考慮數(shù)據(jù)受社會(huì)性影響粒度不同可以代表性地自底向上分為四級(jí):

(1) 傳感級(jí): 該層級(jí)的傳感器部署跟具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求關(guān)系密切, 對(duì)物理量的感知主要在于對(duì)SAN網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境的獲悉. 在物理感知層的基礎(chǔ)之上, 設(shè)計(jì)者的視圖決定的設(shè)計(jì)思想對(duì)傳感器的信息收集也關(guān)系極大,設(shè)計(jì)視圖還取決于設(shè)計(jì)者的專業(yè)知識(shí)以及業(yè)務(wù)取向.該層對(duì)應(yīng)覆蓋物理感知層.

(2) 匯聚級(jí): 主要針對(duì)對(duì)原始傳感數(shù)據(jù)有融合能力的用戶, 包括物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的各種專業(yè)用戶, 其匯聚數(shù)據(jù)源是各種現(xiàn)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的初級(jí)感知空間. 專業(yè)用戶的操作模式及其社會(huì)關(guān)系對(duì)感知過程也會(huì)造成很大程度的影響. 除了獲知環(huán)境屬性, 該層通過綜合環(huán)境數(shù)據(jù)與用戶的行為模式數(shù)據(jù), 還能通過分析與學(xué)習(xí)的手段能夠獲知一些社會(huì)性較強(qiáng)的信息, 如偏好、意愿及習(xí)慣等個(gè)人屬性, 還有社區(qū)、人群的群體屬性, 相似度、連接強(qiáng)度與移動(dòng)模式等社會(huì)屬性以及人與社區(qū)、人與人及人與環(huán)境之間的社會(huì)關(guān)系. 這也是學(xué)習(xí)分析層次的功能覆蓋.

(3) 應(yīng)用級(jí): 該層次針對(duì)于大眾用戶, 主要是基層政務(wù)工作人員及群眾, 其應(yīng)用支持?jǐn)?shù)據(jù)源于匯聚級(jí)的數(shù)據(jù)整合. 另外針對(duì)下層學(xué)習(xí)分析的一些物理聯(lián)系與社會(huì)聯(lián)系, 協(xié)議集能夠給出一些對(duì)這些聯(lián)系的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn), 比如路由與轉(zhuǎn)發(fā), 信息在社區(qū)或群體內(nèi)的傳播,涉及到隱私和安全性的一些約束, 還有為促進(jìn)正反饋對(duì)具有自主性的用戶建立的激勵(lì)機(jī)制.

(4) 決策級(jí): 有時(shí)候也需要考慮管理者的視角, 管理者處于整個(gè)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知的最頂層, 也是社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)展的提煉與決策者. 決策依賴信息源于應(yīng)用級(jí)的信息處理.

3 面向電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會(huì)感知建模

社會(huì)感知是指基于社會(huì)傳感器的感知模式, 政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的感知過程由于受到人為的影響, 感知結(jié)果與物理的物聯(lián)網(wǎng)比較就有很大不同. 對(duì)這種感知特征可以進(jìn)行初步形式化建模.

3.1 節(jié)點(diǎn)能力結(jié)構(gòu)描述

物理節(jié)點(diǎn)的能力以節(jié)點(diǎn)屬性操作為傳遞對(duì)象, 每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)呈現(xiàn)出多種屬性. 設(shè)某節(jié)點(diǎn)資源i, 可以表達(dá)為, 其中cj代表第j個(gè)屬性項(xiàng)并可以0(失效)或1(有效)來表示. 向量Ni可以作為資源物理有效性測(cè)試的一個(gè)結(jié)果表示, 稱為節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)向量. 一個(gè)社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)由有限多種節(jié)點(diǎn)資源構(gòu)成, 那么從物理感知的層次看系統(tǒng)可以表示為, Ni為第i種資源, L為系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)則, 具體指定一組線性變換用來表達(dá)系統(tǒng)組織. 把ci作為一維, 那么Ni可以為m維空間中的一個(gè)向量, S表示為該子空間的一個(gè)線性組合. 不同的資源向量組及線性變換L均能分別對(duì)應(yīng)不同的組織構(gòu)成.

考慮資源規(guī)模, 把其中αi(1<=i<=x)局限在一定范圍, 則空間LN即物理感知層所能提供的社會(huì)感知支撐能力子空間區(qū)域. 對(duì)任一正整數(shù)i, 有. 即:

考慮其中βi受到社會(huì)感知層規(guī)模的局限, 則LF為學(xué)習(xí)分析層支撐能力子空間區(qū)域. 對(duì)任一正整數(shù)k, 有. 即:

3.2 社會(huì)性對(duì)信息結(jié)構(gòu)的影響

如圖1所示, 設(shè)在政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中, 每一匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一組傳感源節(jié)點(diǎn), 由于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中用戶參與了傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集(對(duì)傳感數(shù)據(jù)向量產(chǎn)生興趣選擇), 因而造成匯聚節(jié)點(diǎn)下所屬的傳感器節(jié)點(diǎn)的差異性. 每種應(yīng)用的支持?jǐn)?shù)據(jù)源于匯聚層的y個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn), 因?yàn)閼?yīng)用用戶參與了匯聚數(shù)據(jù)的使用(對(duì)傳感數(shù)據(jù)向量產(chǎn)生壓縮或膨脹變換), 因而造成應(yīng)用級(jí)上數(shù)據(jù)使用的差異性.

設(shè)SX為傳感器層的數(shù)據(jù)向量子空間, SY為匯聚層對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)子空間, 設(shè)X, Y均為m×n矩陣, X為傳感矩陣, Y為匯聚矩陣, 傳感器節(jié)點(diǎn)Ni對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)向量為, Ni對(duì)應(yīng)的匯聚數(shù)據(jù)向量, 有:

考慮到傳感器級(jí)設(shè)計(jì)者的社會(huì)性參與, 令其對(duì)信息結(jié)構(gòu)的影響用矩陣R、C表示, 那么有:

其中矩陣R、C是稀疏的選擇矩陣, 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感矩陣X的行列投影. 如設(shè)計(jì)者對(duì)于傳感器Ni的第j個(gè)分量進(jìn)行提取, 則令矩陣R的第i行為1, 令矩陣C的第j列為1.

3.3 社會(huì)性對(duì)信息的加工

對(duì)于應(yīng)用層由各個(gè)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的支撐數(shù)據(jù)向量, 可以認(rèn)為是匯聚層數(shù)據(jù)向量線性變換. 若,P為SY到SZ的線性變換, 有:

此處P為v對(duì)應(yīng)的變換陣.

3.4 社會(huì)感知模型

綜合上述分析, 考慮了社會(huì)性因素對(duì)于政務(wù)感知的影響, 電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的社會(huì)感知模型可以用公式(10)表達(dá).

公式(10)表達(dá)了原始數(shù)據(jù)X從無加工的傳感級(jí)經(jīng)過揀擇、投影到達(dá)匯聚級(jí), 再經(jīng)過壓縮與膨脹等變換(P)到達(dá)應(yīng)用級(jí)的感知過程, Z為應(yīng)用支撐數(shù)據(jù)集.

當(dāng)然公式(10)是一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá), 在具體的案例中, 處理矩陣P可以拆分為多個(gè)變換矩陣來表示, 如一個(gè)五層的社會(huì)感知模型可以用公式(11)表達(dá):

公式表達(dá)了原始數(shù)據(jù)X從未加工的物理感知層級(jí)經(jīng)過揀擇、投影到達(dá)匯聚級(jí), 再經(jīng)過壓縮與膨脹等變換到達(dá)應(yīng)用級(jí)的感知過程, Z為應(yīng)用層使用的感知數(shù)據(jù)集.

4 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)有效性估計(jì)模型

為了對(duì)上述模型進(jìn)行驗(yàn)證, 下文提出一種基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)框架的張成子空間的構(gòu)造性方法, 通過整數(shù)規(guī)劃求解得出直觀結(jié)論.

社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)需要確定一個(gè)有效性的參照,比如計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)集狀態(tài)與有效性基線的偏差, 根據(jù)偏差程度來估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的有效性. 那么需要同時(shí)給出作為能力載體的節(jié)點(diǎn)描述和應(yīng)用需求的形式化表達(dá).

4.1 SAN能力形式化描述

若系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的能力共有p類, 那么一個(gè)基本需求項(xiàng)和一個(gè)節(jié)點(diǎn)分別可以由一個(gè)p維向量來描述. 物理感知層能力可通過兩個(gè)方面來描述, 一是節(jié)點(diǎn)的能力結(jié)構(gòu)表達(dá), 設(shè)在一給定系統(tǒng), 包含有m種節(jié)點(diǎn)資源, 且節(jié)點(diǎn)集合涉及到n種能力, 那么節(jié)點(diǎn)集可以表示為其中二是節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)規(guī)模向量, 表示為N =(n1, n2, …, nm). 那么有:

式(12)可進(jìn)一步表示為:

把向量N作為資源約束條件, 網(wǎng)絡(luò)能力組織模型可以通過由向量組導(dǎo)出的的能力矩陣P來表示. 即:

4.2 應(yīng)用需求形式化描述

4.3 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)有效性評(píng)價(jià)

對(duì)一般系統(tǒng)的應(yīng)用需求分析則是指功能分析, 分析到資源需求為止. 對(duì)SAN, 需求是層次化的, 從高到低依次可以是應(yīng)用——協(xié)議——分析——社會(huì)感知——物理感知. 這個(gè)需求層次使得問題更為復(fù)雜, 但仍然不影響我們使用上面的方法. 可以用逐步細(xì)化的方式來表示.

D=[T1, T2, …, Tm], Ti=[F1, F2, …, Ft], Fj=[P1, P2,…, Ps], 那么有:

通過分析最終仍然能夠得到如式(13)的結(jié)構(gòu).

節(jié)點(diǎn)能力組織以R1, R2, …, Rm為一個(gè)向量組形成能力矩陣R, 網(wǎng)絡(luò)能力-應(yīng)用需求模型可以表示為:

其中, R=(R1, R2, …, Rm), D為多個(gè)任務(wù)需求層次的向量組成的矩陣, 即D包含于R的列空間, X, Y即為面向需求D的層次配置, N為需求資源規(guī)模向量. 除約束條件Y×X≤N外, 與式相容的條件為r=R(YXR)=R(YXR, D).r=m時(shí)有唯一解; r

那么能力展開過程就是通過R表達(dá)d的過程, 即我們期望通過向量組來表達(dá)d, 即最終網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求D應(yīng)由SAN的有效資源支撐集R={R1:n1,R2:n2, …, Rm:nm}線性表出或部分線性表出.

5 模型仿真

為了方便研究, 假設(shè)已知政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器規(guī)模有50個(gè)傳感器, 一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分量最大值為25, 列表示每個(gè)傳感器的能力項(xiàng), 這是一個(gè)冗余矩陣,列數(shù)為傳感器分量的最大值, 行數(shù)為傳感器數(shù).

5.1 SAN模型層次結(jié)構(gòu)

原始的傳感數(shù)據(jù)如圖2所示, 原始數(shù)據(jù)表現(xiàn)出無揀擇、無加工的特點(diǎn). 經(jīng)設(shè)計(jì)人員介入作用, 匯聚級(jí)的數(shù)據(jù)如圖3所示, 數(shù)據(jù)表現(xiàn)出經(jīng)歷過濾和投影的特點(diǎn). 經(jīng)專業(yè)用戶參與之后, 應(yīng)用級(jí)的數(shù)據(jù)如圖4所示, 數(shù)據(jù)表現(xiàn)出經(jīng)歷壓縮與膨脹的特點(diǎn). 由于參與者社會(huì)性介入數(shù)據(jù)感知過程, 表現(xiàn)出明顯的差異.

圖2 傳感數(shù)據(jù)示意圖

圖3 匯聚數(shù)據(jù)示意圖

圖4 應(yīng)用數(shù)據(jù)示意圖

5.2 SAN感知模型有效性

過程涉及到幾個(gè)方面的問題解決: 應(yīng)用需求時(shí)序、節(jié)點(diǎn)資源組織、服務(wù)矩陣求解以及有效性估計(jì).

5.2.1 節(jié)點(diǎn)資源組織結(jié)構(gòu)與應(yīng)用需求時(shí)序生成要求

感知層的資源組織平臺(tái)由具備各項(xiàng)感知屬性的若干節(jié)點(diǎn)構(gòu)成, 根據(jù)數(shù)據(jù)種類、節(jié)點(diǎn)能力分布通過仿真算法生成資源組織結(jié)構(gòu). 應(yīng)用需求向量要能體現(xiàn)對(duì)各屬性的需求分布, 依據(jù)給定能力規(guī)范項(xiàng)、時(shí)序規(guī)模及能力需求門限采用仿真算法生成需求向量時(shí)序. 應(yīng)用需求要能體現(xiàn)基本、輔助、核心及安全任務(wù)的梯度規(guī)定.

5.2.2 服務(wù)矩陣求解及SAN有效性估計(jì)

通過整數(shù)規(guī)劃算法求出對(duì)應(yīng)的服務(wù)矩陣, 用來表達(dá)節(jié)點(diǎn)組織相對(duì)應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)的服務(wù)能力情形, 最終用一個(gè)時(shí)序來表示.

如圖4所示, 某社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)相對(duì)應(yīng)用需求有效性的一個(gè)時(shí)序表達(dá), SAN的有效性在0.5～1.5范圍之內(nèi), 該仿真結(jié)果表明, 感知網(wǎng)絡(luò)的有效性在物理感知能力的基礎(chǔ)之上, 社會(huì)性參與對(duì)其產(chǎn)生了補(bǔ)償.

從仿真方法來看, 在社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)的有效性描述中, 節(jié)點(diǎn)狀況與應(yīng)用需求具有密切聯(lián)系, 本文的方法通過服務(wù)矩陣的求解體現(xiàn)了這一聯(lián)系, 同時(shí)通過服務(wù)矩陣為系統(tǒng)提出面向需求的資源組織; 該仿真過程在時(shí)間和空間上表現(xiàn)了應(yīng)用需求, 有利于社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)有效性的預(yù)測(cè)過程的研究. 空間上, 該模型給出了節(jié)點(diǎn)資源與應(yīng)用需求的能力結(jié)構(gòu)表達(dá); 時(shí)間上, 描述了SAN隨應(yīng)用需求變化的動(dòng)態(tài)支持.

圖5 SAN時(shí)序有效性

從仿真結(jié)果來看, 從對(duì)SAN感知過程的層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變遷仿真來看, 參與者的社會(huì)介入對(duì)數(shù)據(jù)感知產(chǎn)生了顯著的干預(yù)效果; 從對(duì)感知模型的有效性估計(jì)來看, 社會(huì)結(jié)點(diǎn)對(duì)于SAN感知過程具有明顯的補(bǔ)償作用. 所以該模型能夠表達(dá)SAN的物理結(jié)構(gòu)和社會(huì)參與的結(jié)合特征, 以及SAN節(jié)點(diǎn)狀況與應(yīng)用需求之間存在動(dòng)態(tài)聯(lián)系. 另外, 從人本計(jì)算的角度來看, 感知任務(wù)在物理節(jié)點(diǎn)和社會(huì)結(jié)點(diǎn)上如何劃分是需要進(jìn)一步研究的子課題.

6 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電子政務(wù)中的應(yīng)用, 對(duì)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的社會(huì)感知進(jìn)行了研究, 從一個(gè)新穎的視角分析了政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)中的社會(huì)感知過程, 提出了一種社會(huì)性參與的感知模型, 基于子空間的社會(huì)感知模型把節(jié)點(diǎn)物理特性與社會(huì)特性結(jié)合起來, 體現(xiàn)了社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn). 并通過計(jì)算機(jī)仿真手段, 以圖形化方式直觀地驗(yàn)證了模型的設(shè)想.

本研究促進(jìn)了電子政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)感知層的交互完整性研究, 同時(shí)本文所提出的模型不但能在研究電子政務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)感知中發(fā)揮作用, 而且能用于某些社會(huì)感知參與的具有明顯層次架構(gòu)的復(fù)雜專業(yè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò), 比如運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練支持網(wǎng)絡(luò).

1胡新麗. 物聯(lián)網(wǎng)框架下的智慧醫(yī)療體系架構(gòu)模型構(gòu)建——以武漢智慧醫(yī)療為例. 電子政務(wù), 2013, (12): 24–31.

2李鳳. 物聯(lián)網(wǎng)在政府公共服務(wù)中的應(yīng)用研究[碩士學(xué)位論文]. 北京: 北京郵電大學(xué), 2013.

3周潔. 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下我國(guó)政府公共服務(wù)的研究[碩士學(xué)位論文]. 重慶: 西南交通大學(xué), 2012.

4張弓. 基于物聯(lián)網(wǎng)的政府公共服務(wù)研究[碩士學(xué)位論文]. 濟(jì)南: 山東師范大學(xué), 2014.

5Aguirre E, Led S, Lopez-Iturri P, et al. Implementation of context aware e-health environments based on social sensor networks. Sensors, 2016, 16(3): 310. [doi: 10.3390/s16030310]

6朱景鋒. 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下電子政務(wù)信息系統(tǒng)入侵檢測(cè)技術(shù)分析與對(duì)策研究. 科技通報(bào), 2012, 28(4): 130–132.

7唐義飛. 物聯(lián)網(wǎng)在電子政務(wù)中的應(yīng)用模式研究[碩士學(xué)位論文]. 昆明: 云南財(cái)經(jīng)大學(xué), 2013.

8費(fèi)翔. 論物聯(lián)網(wǎng)與電子政務(wù)對(duì)建立服務(wù)型政府的影響. 學(xué)理論, 2010, (30): 29–31. [doi: 10.3969/j.issn.1002-2589.2010.30.013]

9王剛. 鄔賀銓: 信息技術(shù)新時(shí)代的電子政務(wù). 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2012, (7): 16–19.

10張銳昕, 張喬. 電子政務(wù)的技術(shù)應(yīng)用前沿. 行政論壇, 2013,(2): 39–42.

11劉麗. 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)路由及激勵(lì)機(jī)制研究[博士學(xué)位論文].大連: 大連理工大學(xué), 2015.

12王斌, 張振宇, 楊文忠, 等. 改進(jìn)的基于社會(huì)感知的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2016, 37(5): 1176–1180.

13Xia F, Liu L, Li J, et al. Socially aware networking: A survey. IEEE Systems Journal, 2015, 9(3): 904–921. [doi:10.1109/JSYST.2013.2281262]

14於志文, 於志勇, 周興社. 社會(huì)感知計(jì)算: 概念、問題及其研究進(jìn)展. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2012, 35(1): 16–26.

15Liang GQ, Cao JN. Social context-aware middleware: A survey. Pervasive and Mobile Computing, 2015, 17:207–219. [doi: 10.1016/j.pmcj.2014.12.003]

16Elhadj NB, Gabszewicz JJ, Tarola O. Social awareness andprice competition. International Journal of Economic Theory,2015, 11(1): 75–88. [doi: 10.1111/ijet.12053]

17周鵬, 殷利梅. 中國(guó)政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究. 電子政務(wù), 2014, (10): 103–108.

18劉輝, 巴晨鋒. 電子政務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 河北省科學(xué)院學(xué)報(bào), 2011, 28(3): 83–86.

19吳佳穎, 李正明. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的政務(wù)流程再造研究綜論. 江蘇商論, 2014, (3): 19–22.

20李杰. 社會(huì)感知網(wǎng)絡(luò)中基于興趣的數(shù)據(jù)傳輸策略研究[碩士學(xué)位論文]. 大連: 大連理工大學(xué), 2014.

21李君軼, 唐佳, 馮娜. 基于社會(huì)感知計(jì)算的游客時(shí)空行為研究. 地理科學(xué), 2015, 35(7): 814–821.

22王飛躍, 李曉晨, 毛文吉, 等. 社會(huì)計(jì)算的基本方法與應(yīng)用.2版. 杭州: 浙江大學(xué)出版社, 2013: 1–265.

Social Awareness Process Modeling Based on E-Government IoT Application

ZHAO Ning-She
(School of Information Engineering, Xi’an University, Xi’an 710065, China)

Social awareness network (SAN) is becoming a new application normal form. To explore and evaluate the availability of the awareness, based on the traits of social awareness process in e-government IoT application, this paper extracts the hierarchical awareness structure by typical SAN. It focuses on analyzing the influence of sociality participation on awareness information. By synthesizing the functions of actors in the hierarchical structure of social awareness IoT and describing the node of SAN, it presents a hierarchical structure and availability evaluation modules for SAN. And the hierarchical social perception process is simulated and the idea of the model is verified graphically by computer software means. The results show that the model can express the comprehensive attributes of physical structure and social participation, and there is dynamic connection between nodes states and application requirements in SAN.

e-government; the Internet of Things; social awareness network; sub-space; model

趙寧社.基于政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的社會(huì)感知過程建模.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2017,26(7):153–160. http://www.c-s-a.org.cn/1003-3254/5865.html

國(guó)家自然科學(xué)基金(61440036); 西安市科技計(jì)劃項(xiàng)目(CXY1443WL06, CXY1443WL18)

2016-11-14; 收到修改稿時(shí)間: 2016-12-15