基于智能代理的互联网XOD体系结构IAB_XODS.doc

基于智能代理的互联网XOD体系结构IAB_XODS摘 要本文针对传统XOD（X on Demand例如 Video on Demand Audio on Demand等）体系结构中存在的一系列问题进行了分析和研究，提出了适合在互联网络上进行点播应用的智能体系结构IAB_XODS（Intelligent Agent Based X On Demand Systm），在这个体系结构中，通过引入代理服务功能模块和智能决策功能模块，减少了在传统XOD系统中用户和管理员的参与度，提高了效率，同时加入了统一化的UA（User-Agent）界面及分布式系统构架的实现技术，使得该体系结构能够最有效地利用信息，将信息送到点播者的手中，从而解决了目前IP网上XOD系统无法满足人们需求的问题。AbstractIn this article, a new system framework IAB_XODS in X on Demand Area was brought up with the research and analysis of the traditional system. Its proxy service function and intelligent decision-making function can make the user and the administrator free from work, and also a united User-Agent interface and a distributed system architecture is added to make information be efficiently used.关键字VODAODXOD人机界面智能代理分布计算1. 引 言高科技的浪潮和互联网络的巨大发展使得我们开始逐渐进入一个数字化的世界。但在点播领域，传统的XOD系统（如VOD，AOD，EOD）并没有满足我们的要求，用户渴望有这样一种系统，只需付出最少的花费而得到最多的信息，也就是能够获得最高的性价比。而现在的XOD系统却需要用户花费大量的时间去搜索、去理解，去熟悉。在这个充满了各种宝贵信息的互联网上，我们该怎么去做呢？本文针对传统XOD体系结构中存在的问题提出了一种基于智能代理的XOD体系结构IAB_XODS，其设计的宗旨就是让在该体系结构下所建立系统的使用者只需付出最少的时间花费而得到最多的信息，在这个系统中，你需要告诉它的只是你所想要通过它所得到的点播信息，而系统将通过代理功能模块和互联网络其他部分沟通，同时在这个过程中利用智能决策模块进行分析，将有用的信息返回给用户或是引导用户，一步步地接近他们的目标。文章分为四部分，第一部分为引言，第二部分介绍了传统的XOD体系结构及其存在的问题，在此基础上，第三部分提出了IAB_XODS体系结构模型并针对该模型的核心模块和功能模块进行了分析和研究，最后一部分总结了今后需要进一步进行的工作。2. XOD系统2.1. XOD系统XOD（X on Demand），即Anything On Demand，是所有内容按需服务的总称，现实生活中的点菜、点歌等服务都可以看成是一种XOD服务，而在计算机领域，由于在操作和实现过程中的数字化，特别是互联网络的发展，使得XOD系统的应用得到了很大的发展，目前互联网中的XOD系统主要包括：l 视频点播(VODVideo on Demand)由于视频对象的容量非常巨大，所以一般视频点播主要集中在局域网或是有线网这类带宽较充裕的网络架构中。在软件平台上较为成熟的视频服务器系统有：Xing公司的StreamWorks，VDOnet公司的VDOLive，Vivo公司Vivoavtive，微软公司的Microsoft Netshow等，他们都实现了在网络上实时传送低质量连续视频流，广泛地被用在娱乐、广告等视频资料的信息发布中，在网络带宽日益增长的情况下，这类应用正逐步被看好。l 音乐（音频）点播(AODAudio on Demand)虽然不能和视频相比，但音频的容量也十分巨大，同样利用上述视频服务器系统，网络音乐的传送也得到了实现。在现有的网络带宽下，音乐点播已经非常普及和引人注目，因为它能够使人们在网络上的生活更加丰富多彩。特别是Mp3（Mp4）这类可以达到CD质量的音频格式的出现，更是促进了网络上的音乐点播的发展。l 新闻点播(NODNews On Demand)新闻点播是一种集文字、音频、视频于一身的点播方式，它可以只包含其中的一种媒体，也可以是各种媒体的集成，现在几乎每个大的门户站点都把新闻点播作为一种提高网络知名度的手段。l 其他点播可以说，所有的内容服务从本质上都可以看作是一种点播服务，从这个意义上WWW服务也是一种点播服务，但在本文中将不考虑这类广义上的点播服务。不过各种点播服务还是有很多，如在教育系统中课件的点播、娱乐业中的游戏点播、卡拉OK点播等。2.2. 目前互联网上XOD体系结构框架及其存在的问题不管是视频点播、音频点播还是新闻点播，目前我们在互联网上所见到的XOD系统大都在图一的框架结构下进行工作，这个框架结构中，用户通过网页或是其他一些工具来显示那些由网站管理员制作的内容，这些内容的信息源或是来自这些内容服务商本身的，或是通过一个超链连接到其他内容服务商上的，下面，我们分别从用户、管理员、网络的角度来分析这种工作模式。图一、目前互联网上点播体系结构l 用户角度从用户的角度来看，他们看到的是一些静态的点播项目列表，如果内容信息丰富，用户就需要沿着级连的目录一级一级地向下到达自己所需要的内容，如果没有找到自己所需的内容，用户就需要离开这个站点，再到其他站点重复同样的事情，直到完成自己的期望或是最终放弃。缺乏对用户的理解和和用户所需内容的正确导向是这种体系结构的弱点。l 管理员角度从图一可以看出，管理员需要接触两个和信息相关的界面，互联网络信息界面和用户所需的信息提供界面。在网络信息界面中，管理员需要是从无数个点播服务系统（包括自己本地的服务系统）中抽取有用的信息，而将他这些信息整理归类后加入内容提供信息界面供用户使用，在这个过程中，是否能够针对用户的需求成功地将有用的信息抽取出来是非常关键的，这将影响到用户对系统的评价。随着时间的推移，用户的眼光逐渐挑剔，管理员不得不加倍努力来制作更加吸引用户的内容，而网络信息的不断膨胀又使得这种完全依赖人工抽取的管理机制所带来的弊端日益严重。l 网络角度当今的网络处在一个信息爆炸的情况下，每时每刻网络上都涌入了各种各样的信息，那些高质量的信息只有被人们使用、点播，才真正拥有它们自身的价值，但是，现有的XOD系统并不能令人满意地将这些有用的信息送到需要这些信息的用户的手中。2.3. 解决方案构造IAB_XODS体系结构可以看出，传统的XOD系统的体系结构已经不能满足用户日益增长的点播要求、减轻管理员繁重的信息抽取工作和更大程度体现和增加信息价值。在下面的章节中，通过提出一种面向智能代理的互联网XOD体系结构IAB_XODS，利用IAB_XODS在体系结构上针对传统结构的优化和增加的智能代理的功能，解决了原来传统结构中存在的一系列问题，采用这种结构的XOD系统能够很好地适应现有这个信息爆炸的的网络环境，为用户提供高质量的点播服务。3. IAB_XODS体系结构3.1. IAB_XODS体系结构框架及核心模块针对传统XOD体系结构所存在的不足，IAB_XODS体系结构引入了基于智能代理（IAB Intelligent Agent Based）的概念，在图二的框架结构中，利用智能代理引擎IAE（Intelligent Agent Engine），IAB_XODS在XOD系统加入了智能决策功能和代理服务功能，通过这两个功能的实现使XOD系统的参与者和信息之间的关系能够更好地协调起来。这两个功能分别由IAE的两个子模块实现：智能决策模块和代理服务模块：l 代理服务模块代理服务模块功能是由信息获取代理引擎（IRAE Information Require Agent）向用户提供服务的。而用户通过信息获取点（IRP Information Require Point）来得到信息。代理服务模块有三个要素：人、代理引擎、和信息。其中代理引擎起着沟通人和信息的桥梁作用，而这些原来是由管理员以人工的方式并需要用户进行参与完成的。代理服务模块的一个功能是减轻用户和管理员的工作量，这个工作量一个是用户花费在搜寻上的时间和精力，另一个是管理员用来完成向用户发布点播信息的时间和精力。代理模块的另一个功能是用来创造一个为用户量身定制的点播界面，一方面用户可以同代理系统进行交互来告诉系统他所希望的点播界面的安排，另一方面代理系统会根据用户的静态信息和动态信息（用户在系统中的各种行为）并利用知识库中的知识来创建这个界面。 代理系统的这两个功能的实现机制都是基于知识库的一种智能的行为，这种行为由智能决策模块来完成。l 智能决策模块智能决策模块的功能是对信息进行智能地过滤，从而剔除那些可能对用户无用的信息，而将有用的信息送到用户手中。我们可以把实现这个功能的过程分成两个子过程：第一个子过程是贯穿在系统整个运行过程中的，它是由智能决策模块将获取到的各种信息（主要是由代理系统和公共信息发布抽取管道PIPET Public Information Publication and Extract Tunnel提供）汇总，利用知识库中的知识对获得的信息进行过滤，将有用的信息存放到信息库中。第二个子过程是当用户产生点播需求或请求时，系统针对特定的需求或请求在知识库的智能控制下将请求进行重定向，或从信息库中抽取点播结果集，或是通过公共信息发布抽取管道（PIPET）来获取其他IAB_XODS系统或非IAB_XODS系统的信息。3.2. IAB_XODS体系结构的功能模块IAB_XODS体系结构从整体来看，主要由两大功能模块组成，UA界面和智能代理引擎（IAE），其中UA界面主要是完成同用户的交互，IAE模块完成对用户和管理员的代理功能并对用户信息流和点播信息流进行基于知识库的决策和调控，从而实现系统的核心功能代理和智能决策功能，它是系统的核心模块，3.2.1. UA界面UA界面是一种人机操作界面。在一个系统中，人机界面的友好度将直接影响系统的整体性能。IAB_XODS中在人机界面的构造上采用了三层结构的UA界面，它不同于传统XOD系统中的人机界面，它的三层结构分别为：l 虚点播操作界面(VXODI Virtual X on Demand Interface)VXODI是一种为了实现通用点播平台而设计的界面，它的功能类似于在互联网络上为公共信息而设置的浏览器访问界面。但是它是一种抽象意义上的操作界面，在原型系统中，我们为它定义了一些基本的操作单元通道选择：用于选择自己预定义和系统自定义的通道搜 寻：用于搜索系统，获取所需的点播内容空间定位：用于在空间坐标上定位自己所希望的内容 时间定位：用于在时间坐标上定位自己所希望的内容播放 暂停 前翻 后翻：通用的点播操作这个界面的控制同时还可以由所点播的内容按照特定的规范动态添加：例如在播放一段音乐时，可以加入音量的控制；播放教育内容的时候，可以加入针对练习题的控制操作。l 视件控制界面视件就是系统被用户点播后返回的一个可视化的部件。在IAB_XODS系统中，通过视件控制界面，用户所点播的信息都将以视件的形式提交给用户，然后再以虚点播操作界面由用户来控制和播放，利用视件的内部特性如空间和时间特性，信息能够更有效地被表现出来。视件的信息组织也是本系统中一个重要的研究方向。我们可以利用现有的技术构造视件系统，如XML（Extensible Markup Language）, 这是一种具有SGML强大标记功能且被简化了的标记语言，由于W3C对它进行了标准化和推广，加上众多的支持者，它将成为建立视件的一种有利工具。在我们的实现原型中的视件就是利用XML进行构造，它具有以下的功能：1. 内部的元素集合不仅可以包含简单的多媒体信息，同时可以包括复杂的部件， 如其他的视件或是向Word文档、课件或是HTML文件。2. 可以VXODI定义控制界面操作。3. 以超媒体的方式组织信息。4. 具有可检索性。5. 可以在时间轴和空间轴上安排信息。l UA描述层这个部分是视件内部的结构定义，也就是外部人机界面的内部结构，通过对这个层面的描述，系统的外部信息具有了内部的统一化描述，其中，视件的结构描述也是其中的一部分。3.2.2. 智能代理引擎智能代理引擎是IAB_XODS体系结构的核心，它实现了代理服务功能和智能决策功能。由它连接用户和互联网络的其他各个部分，并通过知识库的参与，智能性地动态生成信息。它包括了下面几个功能模块。l 信息获取代理引擎(IRAE)这个模块的主要工作是将用户点播信息的结果集以UA描述层定义的格式递交给用户，这里用户所需要的信息包括两个部分：1. 用户自适应的通道信息：在传统的XOD系统中，用户看到的界面只是一些静态的页面（这里主要是指WWW页面），这些页面是管理员在主观猜测用户的期望后根据来制作的。这样，只有一部分用户得到了他们期望的东西。而在XOD系统中，通过用户在系统中的静态信息和系统对用户的智能化决策，能够对不同用户制定他们所希望看到的不同的界面模式。这就是用户自适应的通道信息，之所以称为自适应，是因为这些信息会随着用户对系统的使用不断充实和变化，以求更好地为用户服务。2. 被点播信息：也就是用户所点播的信息，传统XOD系统中，对于用户的点播，系统会将所有可能的信息都返回给用户，由用户来决定那些是需要的，那些是不需要的，但随着互联网络信息量的日益增加，每一个用户发出的请求都可能是得到无数的符合条件的答案供选择，如果需要用户花费巨大的时间来进行选择是非常不利的，在本系统中将通过智能过滤和智能导向将信息过滤，再由IRAE返回给用户。l 点播智能决策系统和用户信息决策系统这两个系统的作用就是使得用户点播得到的信息能够和用户希望得到的信息最为接近。在传统的XOD系统中，一种方式是管理员规定用户可以访问的点播信息，用户在这个集合中进行挑选，另一种方式是根据用户提出的要求利用搜索引擎返回符合条件的所有信息供用户选择。这两种方式都没有把用户自身的信息考虑进去，同时也缺乏智能导向的支持。也就是在用户的请求未得到满意答复时提供一些具有导向作用的信息。在IAB_XODS中，充分考虑了用户的信息和系统所积累的知识，通过这两方面的信息，来帮助用户，导向用户。例如，一个年轻人的用户信息可能就包含了这样的知识“它更希望点到一些较为活泼的新闻或文章”，在点播音乐时，那些流行音乐就可能是首选，而当这个年轻人连续n次点播了爵士音乐后，系统就将这个喜欢爵士乐的新信息记录到用户信息资源库的这个年轻人的信息栏目中，以后系统在信息的发布和检索时就会从这方面导向用户。我们可以从以下的表格中看到IAB_XODS和传统XOD系统在这方面的比较。传统XOD系统IAB_XOD系统导向信息反馈无有智能信息过滤无有知识积累再生无有输入信息用户的点击用户的查询信息输入用户的点击用户的查询信息输入知识库信息库（用户信息和网络信息）输出信息查询出的所有信息经过决策系统过滤的信息表一、传统XOD系统和具有智能决策系统的IAB_XOD系统的比较l 公共信息发布抽取管道（PIPET Public Information Publication and Extract Tunnel）信息只有被充分地使用才具有它的价值，但在互联网这个巨大的信息世界里，很多信息虽然具有潜在的价值，却没能被充分地使用，这是因为现在信息的发布还缺乏一个合理的方式，目前的互联网络上信息的获取大都集中在少数搜索引擎上，而这些搜索引擎中也还缺乏智能的行为，而仅仅将所有的符合用户搜索条件的信息链接返回给用户，将检索复杂性转嫁给了用户。IAB_XODS为了解决这方面的问题，提出了一个基于智能决策系统的公共信息发布和抽取机制PIPET，这个机制是利用分布式计算的方式在智能代理引擎上提供一个访问服务点，任何需要得到服务的系统只要以规定的方式进行访问，就可以通过这个管道访问IAB_XODS系统，获取公共信息和使用内部的知识库进行工作，达到资源共享的目的。PIPET的基本功能为：1。PIPET实现了分布式计算的调用接口，外部的系统可以通过这访问点来使用系统内部的智能决策服务和信息库内容，而系统本身也可以通过这个接口来访问其他IAB_XODS系统的信息，达到信息资源的流动和知识的互相学习。2。PIPET为系统内部信息资源的分布化存放提供了分布式数据库同步接口和信息抽取机制，使得IAB_XODS系统成为了存放信息的数据仓库。在原型系统中，接口部分采用了微软公司提供的分布式计算接口DCOM的技术实现。3.3. IAB_XODS的特点通过前面几个章节的介绍，我们可以看出，IAB_XODS系统在传统的XOD系统中加入了代理服务和智能服务，同时定义了用户操作和访问的界面以及IAB_XODS系统的外部访问接口。解决了传统XOD系统中存在的一系列问题。它的特点有：l 在用户端实现了代理服务，将原先需要由用户进行的一些不必要的工作转移到系统中实现，减轻了用户的负担。l 在系统内部实现了以智能代理引擎为核心的智能决策系统，来对用户的信息、网络的信息进行分析，并结合知识库的技术进行决策和知识的再生，为用户提供更好的智能服务。l 定义了UA界面，统一的界面可以使用户能够更方便，更有效地寻找他们需要点播的信息。l 分布化结构的实现和分布式计算接口的提供，可以有效地提供系统内部和系统与其他系统之间的信息共享和知识共享。3.4. 实现IAB_XODS的关键问题1. IAB_XODS体系结构中知识库的建立和维护将是一个长期和较为困难的事情，这是一种基于人工智能的实现，需要建立一套有效的方式来对知识库进行描述和信息的推理、再生，这个工作的成功与否将直接影响到系统的整体性能。2. 分布式数据的同步问题也将是IAB_XODS体系结构需要解决的一个关键问题，当系统在广域范围内发展时，信息将产生冗余，而某些信息的不准确性会导致系统内部的不同部分之间信息系统的一致性降低，这种情况如果不得到妥善解决，将会导致系统可信度的降低，系统的“智力”也会降低。4. 展望和进一步工作IAB_XODS将为互联网络上的XOD系统的推广和使用开创一个新的局面，在未来的XOD系统中，用户将更多地依赖系统，而不是他们自己来获取点播信息，这也是IAB_XODS的设计目标，相信它将为互联网带来更多的用户和更高质量的信息服务。由MMIT（Lab. Of MMIT ECNU）设计和开发的IAB_XODS目前还处于原型开发的阶段中，知识库的建设和分布环境的建立都将是目前和将来需要进一步研究的方向。参考文献：1. Jocelyne Nanard ,