多媒体计算机技术：超文本系统的结构和特征

超文本是计算机应用领域中一种十分流行的信息管理技术。因此有必要对超文本系统结构与组成、超文本特征，以及超文本与其它的信息管理系统的区别与联系等问题，作进一步的了解。

§8.2.1 超文本系统的结构与模型

超文本或超媒体技术，以节点作为基本单位，节点中的信息可以是文字、图形、图像、声音、动画、视频、计算机程序或它们的组合。节点的大小由实际条件决定，节点中的信息通过链连成非线性的网状结构，超文本系统则是完成生成并且使用超文本的软硬件的总称。

根据超文本的概念，从理论上讲可将其划分为三个层次：

表现层——用户界面（或接口）；

超文本抽象机层——节点和链；

数据库层——存储、共享数据和网络访问。

这种层次概念是Combell和Goodman提出的一个比较标准的超文本系统结构模型。但由于国际标准尚未形成，所以实际上现有的超文本系统大都没有完全遵循这个系统结构模型，或多或少地混入了其它特征。目前正在从事超文本标准化研究的Dexter小组也提出了一种Dexter参考模型。与上述模型比较起来，Dexter参考模型除了术语不同并且更加明确了层次之间的接口之外，两个模型还是基本相似的。下面介绍Combell和Goodman模型。

1.数据库层

数据库层是模型中的最底层，比普通的数据库管理系统更为简单，用于处理所有信息存储中的问题。首先它要保证信息的存取操作对于高层的超文本抽象机来说是透明的，无论高层访问的信息的存取在本地或在远地，是存储在一台计算机中，还是存储在多台计算机中，数据库层都能保证正确存取。诸如多用户并发访问信息的安全性、版本维护以及响应速度等问题。另外，就数据库层而言，超文本的节点和链都是没有什么特殊含义的数据对象，它们各自占据若干比特的存储空间，构成在同一时间只有一个用户可修改的单元。因此对于数据库层来说，能了解节点和链的索引和查询信息，是为了能够更有效地管理数据空间，并提高响应速度。因此在超文本数据库层的设计当中，实际上用到了大量传统数据库的思想和方法。

2.超文本抽象机层（HAM）

HAM介于数据库及用户接口层之间，这一层决定了超文本系统节点和链的基本特点，记录了节点之间链的关系，并保存了有关节点和链的结构信息。在这一层中可以了解到每个相关联的属性，如每个节点都有“主”属性，它可能规定了建立的用户修改权限或版本号等，可以定义成基本链中热区链等。另外，虽然系统还没有统一标准，但最终标准化工作要求超文本系统之间必须具有相互传送或接收信息的能力，因此必须提供信息转换格式。而HAM就是实现超文本输入输出格式标准化转换的最佳层次。因为数据库在存储格式上依赖于不同的机器，用户界面层各个超文本系统又不尽相同，因此难以统一。超文本的格式转换比在节点中简单地转换混合数据要困难得多，尽管它也存在非ASCII码信息的非标准数据格式问题（如图形、视频片段等），但问题是超文本的转换不仅要转换节点中的多媒体混合数据，还要求传送信息之间的链接关系，它可能传送了基本链（如A→B）的信息，但丢失了其它的链接信息。例如有些超文本系统如Intermedia，就有这样的链，它可以指向在目的节点中一个特殊的字符串，而有些超文本系统如Hyperties的指针则指向整个目的节点，那么从Intermidea到Hyperties超文本转换就要丢失一些重要的链接信息。

3.用户接口层

用户接口层处理HAM中的信息表现，包括诸如什么命令对用户有效，如何显示节点和链，是否要包括总体图解及多媒体信息的表现组织等。可以假设超文本系统的HAM层定义了许多种类的节点和链，但在用户接口层可以规定哪些节点和链是可见的，哪些是不可见的。例如在辅助教学中要学生回答一问题，触发答案的链及答案节点对学生来讲就是不可见的，但对教师却应是可见的。另外导航图（或称浏览图）也是用户接口的一个重要组成部分，它是用于浏览节点、防止用户迷路的交互工具。它以图形化的方式，表示出一个超文本网络的结构图，与数据库层中存储的节点和链一一对应。导航图可以帮助用户在网络中定向和观察信息是如何连接的。尤其是在一个由千百个节点组成的超文本网络中，迷路是很常见的事情，有全局导航图就显得十分重要，它可以帮助用户在网络中寻路定位。系统还可以用不同的颜色和线型来表示不同类型的节点和链，便于用户更加一目了然。

§8.2.2 超文本的组成和操作

1。节点

超文本是由节点构成的信息网络，每个节点包含一个特定主题的信息，节点的大小视主题而定。虽然各种超文本系统节点形式有所不同，如HyperCard的节点是卡（Card）、HyperPad的节点是便笺（Pad）、HyperWriter和Text的节点是页（Page）、KMS的节点是帧（Frame）等等，但都可将其划分为多媒体表现类节点和组织类节点。在具有智能型的超文本中还应有推理类节点。

表现类节点包括文本、图形、图像、声音、视频、混合媒质及按钮节点等。

（1）文本节点

由文本段组成。文本本身可能是一个文献或被定义成一个由节点表现的对象；也可以表现基本信息。如文献中提供的文本可被理解为知识表达形式的信息，读者可以从中抽象获取知识。

（2）图形、图像节点

由二、三维图形，二值、灰度、彩色（16色或256色）图像构成。

（3）声音节点

由录音或合成语音组成，是听觉媒体。

（4）视频节点

由电视、摄像机或录像机等获取的视频信息组成，是同时能视听的媒体。

（5）混合媒体节点

这样的节点可以是上述节点中媒体的混合，包括文本、图形、图像、声音、视频等媒体的混合。

（6）按钮节点

按钮节点可以是一个执行过程，如访问数据库、在局域网中发送一个邮件等。按钮节点可用于做一些超文本表现以外的一些事情，例如将超媒体充当为一个高级程序或数据库界面。

（7）文本、图形、图像、声音、视频等目录节点。它包含各自媒体的索引指针，指向索引节点。

（8）索引节点

它由索引项组成，索引项用指针指向目的节点，或指向索引项的相关索引项，或指向相关表中相对应的一行，或指向原媒体的目录节点。

推理型节点用于辅助链的推理与计算，它包括对象节点和规则节点。

（9）对象节点

它用于描述对象。节点由槽、继承链和嵌入过程组成。对象节点同Is-a链连接起来用于表现知识的结构。

（10）规则节点

它用于保存规则，并指明满足规则的对象，判定规则的使用与否、规则解释（当规则使用时）等。

2.链

链定义了超文本的结构，提供了浏览、查询节点的能力，因此链是超文本的灵魂。链也有许多类型，划分方法也不相同，有的分为实链和虚链（或称动态链），有的分为基本构链、组成链和推理链。这里介绍后一种划分方法。

基本结构链是构成超文本的主要链的形式，它具有固定、明确的特点，它必须在建立一个超文本文献时事先连好，是一种实链。基本结构链又包括基本链和交叉索引链（又称热区链）。

（1）基本链

它是建立节点之间基本顺序的链，这有些类似于一本书中具有章、节、小节⋯⋯、页的结构。它使信息在总体上呈现如一种层次结构。

（2）交叉索引链

它将节点连接成一个网状结构。由于这种链一般都是将某一节点的一个区域引向另一个节点，因此又称热区链。

组织链和推理链是用于节点的组织和一般的机器推理与程序化的链。

（3）索引链

它将用户从一个索引节点引到该节点相应的索引入口。索引用于与数据库的接口及查找共享同一索引项的文献。

（4）Is-a链(www.xing528.com)

这种链与语义网的Is-a链类似，它用于指明对象节点中的某类成员。

（5）Has-a链

这种链用于描述节点具有的属性。

（6）蕴含链

这种链用于连接推理树中的事实，它相当于正在点火或已经点火的规则。

（7）执行链

这种链将一种执行活动与按钮节点相连，使超文本成为高层程序的界面。

在语义丰富的智能超文本中，推理型链的含义是由谓词定义的。我们可以通过逻辑编程来增强超媒体嵌入谓词的能力。这样就可以实时地在逻辑运行当中建立链，因此推理型链是一种虚链或称之动态链。

3.对超文本操作的工具

（1）编辑器

编辑器是超文本系统组成部分之一，它可以帮助用户建立、修改信息网络中的节点和链。有的超文本系统没有配备编辑器，但编辑器在某些时候还是很有用的，这样用户可以不断完善超文本文献，还可以根据自己的需要增加新的节点和链。

（2）导航工具

导航工具是超文本系统不可缺少的交互工具，也是评价一个超文本系统好坏的主要方面。导航工具除了前面讲的导航图以外，还有许多种，这里只简单介绍几种。

①查询系统

用户经常要在超文本网络中查找信息，通过查询用户可以找到控制节点或索引节点，由它指给用户一个整个信息网络的轮廓或更细致的局部轮廓，或要查找的节点。这种查询系统在早期纯文本的系统中应用较广泛。

②线索

线索是在浏览超文本网络时对用户访问的节点和链的启示，理想的线索还应包含浏览时建立的“注释节点”，并且作者可以事先选定一些认为用户感兴趣的或是有用的线索。

③遍历

遍历是一种贯穿整个超文本网络的线索。

③书签

它同人们习惯用的书签类似。一般系统提供书签，用户可在认为主要或感兴趣的节点上加入指定序号的书签，以后查阅时，就可以快速查到。

（3）超文本语言

超文本的语言能以一种程序设计的方法去描述超文本信息网的构造、节点和各种属性。虽然交互式的操作非常易于使用，但对大批量的数据创作整理和更新来说，用程序语言的方式更能体现创作者的意图。对于某些用交互式很难表达的属性和计算，例如系统规则、循环等，用语言的方式是再合适不过了。

§8.2.3 超文本的特征及其它信息管理技术的区别

1.超文本的特征

尽管我们在前面给超文本与超媒体下了定义，但迄今为止，对于超文本还没有一个公认的标准定义。这可能是由于超文本的发展过程与应用紧密相关的原因。无论如何，一个好的超文本系统应具备以下几个重要的特征：

（1）节点多媒体化，有能够提供文本、图形、图像、声音等多种媒体的能力，并能用多窗口的形式加以表现；

（2）具有网状的复杂信息链接结构，用户可以用不同的方法查询使用超文本中各个节点的内容；

（3）具有良好的导航工具和航行能力，能指引用户在超文本的信息网络中漫游，具有防止迷失的手段，使用户可以通过定位图确定自己的位置；

（4）具有窗口化的管理功能，包括修改、增加、删除节点和链的能力，对节点的内容有良好的编辑功能；

（5）可通过网络共享数据库，可使多个用户使用库内信息；

（6）具有交互式的操作和程序员接口。

以上特征并非是所有超文本系统都具有的特征，包括现已应用的一些超文本在内。但对于第二代超文本系统来说则是必需具备的。至于其它一些特征，如快速查询、版本管理、复杂的多媒体表现、良好的窗口环境等，正在第三代超文本系统中开始研究和采用。超文本的这些特征是它区别于文本、数据库、提纲、多媒体系统等信息管理技术的主要标志。

2.超文本与文本的区别

超文本与文本的区别在前面已经讲了许多，其中最本质的区别是：文本的信息组织是线性的，而超文本是网状的；线性结构蕴含在网状结构之中。此外，超文本发展为超媒体，节点中的数据可以是多种信息媒介，而文本只有文字信息。

3.超文本与数据库的区别

超文本技术与传统的数据库管理有很多不同之处。如：

①数据库已有正规统一的定义和结构，而超文本还没有：

②数据结构中的链表示的是物理位置关系，而超文本种类繁多的链所表示的是信息之间的各种逻辑关系，是用户浏览信息的依据；

③超文本信息中的信息可以保留自然面目，没有任何格式限制：等等。

从超文本数据形式来看很容易把它误解成数据库。的确超文本与数据库有许多相似之处，而且超文本在系统的底层如存储、检索各种媒介信息确实是采用了许多数据库的形式。但是，超文本与数据库还是有本质上的区别。一般的关系型数据库的记录结构是由数据定义语言来定义的，数据库的记录都是同一结构，如一个公司雇员数据有一万个记录，它的结构都是姓名、地址、工资、电话等，记录之间相对独立，没有什么联系。而超文本的信息单元没有专门的定义和统一的结构，同样一万个员工就有一万个节点，但节点大小不一，取决于具体包含的信息量，节点与节点之间可通过链连接，比如某部门雇员与其它部门的雇员合作做一项工作，在这两个雇员之间就可以建立一条链，表明两者的关系。超文本能够在信息块之间建立联系是它与数据库最本质的区别。

4.超文本与提纲（outliner）的区别

提纲系统是一种与超文本很相似的计算机应用系统，如Think Tank。但提纲系统在信息组织上限于严格的层次型。在提纲中每一章开头不可能有指向另一章中各节的指针，尽管这些节的内容与该章的主题有非常紧密的联系，这一局限也正是它与超文本的区别。

5.超文本与多媒体展示系统的区别

尽管现在有许多超文本是多媒体系统，但单纯的多媒体系统不能称之为超文本。因为仅仅是图形、图像与文本的混合是不够的。对用户来讲，多媒体系统大多是被动地显示不同媒体信息的片段，而不是让用户获得在信息空间中自由航行的能力。因此，只有在用户获得了对信息空间中一组动态链的控制权，这个多媒体系统才能称为超文本系统或超媒体系统。

另一种经常容易与超媒体混淆的多媒体系统是交互式视频。在一个超媒体系统界面中引入交互式视频会带来很好的效果。例如最近美国电影界推出了“交互电影”就是典型的交互视频的例子。它是在故事发生到关键情节时，向用户提供一系列的选择，观众可按个人喜好选择某种情节发展，最后按全场观众投票数量多的一种情节继续演下去。

6.超文本与传统的计算机技术

许多传统的计算机技术可能在某些方面和超文本技术相似。但是，真正的超文本无论在操作上还是在信息格式上，都应该没有限制，能使用户根据自己的需要完全自由地组织、管理和浏览信息系统。由于超文本技术更强调的是用户接口，所以，有些专家认为，超文本技术实际上是一种接口技术。