服务科学的相关技术在新一代信息技术中的应用

ISO 9000标准的定义：服务通常是无形的，并且是在组织和顾客接触面上至少需要一项活动的结果。

服务的提供可涉及如下几方面。

（1）在顾客提供的有形产品（如维修的汽车）上所完成的活动。

（2）在顾客提供的无形产品（如为准备税款申报书所需的收益表）上所完成的活动。

（3）无形产品的交付（如知识传授方面的信息提供）。

（4）为顾客创造氛围（如在宾馆和饭店）。

服务的目的就是为了满足顾客的需要，并且需要一次把事情做好，没有调整的余地。顾客的需要通常包括在服务的技术标准中，或服务的规范中，有时也指顾客的具体需要。顾客的需要包括在组织内的有关规定中，也包括在服务提供过程中。

服务的条件是必须与顾客接触。这种组织与顾客之间的接触，可以是人员的，也可以是货物的。

服务的内容是发生在组织和顾客接触面上的一系列活动。服务产生于人、机器、设备与顾客或顾客的设备、货物之间互动关系的有机联系，并由此形成一定的活动过程，这就是服务。

1.服务管理

1）管理重点的转变

服务管理意味着管理重点的转变。具体来说，主要的转变包括：

（1）从基于产品的效用向顾客关系中的总效用的转变。

（2）从短期交易向长期关系的转变。

（3）从核心产品质量或产出的技术质量，向持续的顾客关系中的全面顾客感知质量的转变。

（4）从把产品技术质量的生产作为组织关键过程向把开发和管理全面效用和全面质量作为关键过程的转变。

2）服务管理的特征

服务管理的特征包括：一般管理视角、顾客导向、综合方法、关注质量和内部开发与强化。从本质上看，服务管理有如下特点：

（1）它是一种一般的管理视角，应该用来指导所有管理领域的决策，而不仅仅为某个智能（如顾客服务）提供管理原则；

（2）它是顾客驱动或市场驱动的，而不是内部效率标准驱动的；

（3）它是一种综合视角，强调组织内容跨职能合作的重要性，而不是强调专业化和劳动分工；

（4）质量管理是服务管理内在的组成部分，而不是一个孤立的问题；

（5）员工的内部开发和强化他们对企业目标和战略的投入，是成功的战略性的先决条件，而不仅仅是行政管理任务。

3）业务服务管理

据Gartner公司调查发现，在经常出现的IT系统问题中，源自技术或产品方面的问题占20%，而流程失误和人员疏失各占40%。正如我们通常所说的，做好IT工作，三分靠技术，七分靠管理。那么，企业应该如何更好地进行IT管理呢？

进入20世纪60年代之后，信息系统开始兴起，此时IT管理除了进行IT设备的管理之外，还增加了对信息系统本身的管理。之后随着网络的兴起以及应用的快速发展，企业不断投资构建各种硬件、系统软件和网络设施，同时也开始实施企业资源计划（ERP）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）、决策支持系统和知识管理系统等各种应用系统。

4）业务服务管理实施

BSM解决方案能实现以业务为中心的IT服务与相对应的IT基础设施间的动态关联。因此，BSM可为IT人员提供IT与业务影响相关的所需信息。BSM解决方案通过提供企业轻松适应所需的结构，为ITIL实施“人员”提供帮助。通过流程自动化并为用户提供分步指导，并帮助企业更轻松地适应新流程。通过要求用户执行所需的所有步骤，还可加强新流程的采纳。以下6个步骤将逐步帮助企业过渡到以业务为核心的阶段，并增加服务管理实践的实施。

（1）起步——评估当前情况。

（2）确定最具改进潜力的领域。

（3）开发路线图。

（4）选择所需的流程和控制。

（5）选择最佳的BSM解决方案。

（6）实施BSM解决方案。

2.服务技术

现代服务业贯穿于各行各业的必要条件就是现代服务中的技术和服务，技术主要体现在计算机技术、身份认证技术、计算机系统安全技术三个方面，这是在任何一个信息系统中都要考虑的问题。其中计算机技术包括计算机的信息处理和管理技术、网络服务技术等；身份认证技术包括信息确认技术、身份认证技术等；计算机系统安全技术包括物理安全技术、信息加密技术、网络控制技术和安全协议等。以上所列均为计算机科学研究的重点领域。

1）高性能计算机

电子计算机在诞生之初主要就是为科学计算服务的。到20世纪60年代，随着技术的成熟，计算机开始走向商业领域，且应用范围越来越广。为区别于“通用计算机”，专门针对科学计算进行优化设计的计算机开始被称为“高性能计算机”（HPC）。

20世纪70年代出现的向量计算机可看作是第一代HPC，通过在计算机中加入向量流水部件，大大提高了科学计算中向量运算的速度。

20世纪80年代初期，随着VLSI技术和微处理器技术的发展，向量机一统天下的格局逐渐被打破，“性/价比”而非单一性能成为衡量HPC系统的重要指标。

20世纪90年代初期，大规模并行处理（MPP）系统已开始成为HPC发展的主流，MPP系统由多个微处理器通过高速互联网络构成，每个处理器之间通过消息传递的方式进行通信和协调。

2）并行编程环境

当前，比较流行的并行编程环境可分为3类：消息传递、共享存储和数据并行。

（1）消息传递。

在消息传递并行编程中，各个并行执行的任务之间通过传递消息来交换信息、协调步伐、控制执行。消息传递一般是基于分布式内存的，但同样也适应于共享内存的并行计算机。

（2）共享存储。

共享存储并行编程主要利用添加并行化指令到顺序程序中，由编译器完成自动并行化。共享存储模型仅被SMP（Symmetrical Multi-Processing，对称多处理）和DSM（Domain-Specific Modeling，领域定义建模）并行计算机所支持。

（3）数据并行。

数据并行编程指的是将相同的操作同时作用于不同的数据，从而提高问题求解速度。

3）高性能计算应用

回顾计算机问世至今的历史，高性能计算应用与高性能计算技术的发展是密不可分的。计算机技术的发展为高性能计算应用提供了强大工具和物质基础，应用开发也推动了高性能计算技术本身的发展。高性能计算技术被广泛地应用于核武器研究和核材料储存仿真、生物信息技术、医疗和新药研究、计算化学、天气和灾害预报、工业过程改进和环境保护等领域。值得注意的是服务领域近年来已逐步成为HPC新的用户。

信息爆炸使得存储的扩容和升级已经远远超出了处理器和网络的升级速度。随着互联网的广泛应用，金融机构、科研机构、电信邮政部门越来越依赖网络和计算机来处理、交换和传输关键业务数据。一些新的应用（如电子商务、电子政务、企业资源计划系统、客户关系管理等）对存储提出了新的要求。传统的直接硬盘存储以及采用多个外挂磁盘阵列的方式难以满足海量信息管理的要求，因为这些管理对于存储子系统的可扩展性、可靠性、安全性、高可用性、管理的有效性等要求较高。网络化存储通过引入网络的概念将存储独立于服务器，已经成为传统存储方式的有力替代者。最主要的三个新的替代者分别是网络连接存储（NAS）、存储区域网络（SAN）以及iSCSI（internet Small Computer System Interface）存储网络。

（1）NAS是在硬盘技术、RAID技术、网络通信协议和轻量文件系统固化等成熟的技术基础上开发出来的，并不是一项全新的技术。它是一种基于局域网（LAN）的、脱离服务器的网络智能存储设备，按照TCP/IP协议进行通信，并以文件的I/O形式进行数据传输。

（2）SAN是一种基于光纤通道的、独立于LAN的、以块形式传输的、由服务器和存储设备组成的高速专用存储子网。其管理软件可以从传统的网管软件和存储管理软件中吸取很多的技术和思路，但所涉及的FC（光纤通道）硬盘技术、协议实现、FC交换机、集线器和网桥都是新技术。这也意味着SAN的成本高昂，包括购买软硬件的成本和安装维护的成本。除此之外，由于SAN目前在业内还没有统一的标准，在互操作性、兼容性方面还有一些问题。

（3）iSCSI协议（也可称为IPSAN）将存储和IP网络相结合，使得用户可以在IP网络上传输块级的存储流量负载。iSCSI的协议、iSCSI适配器是新的技术，而用于连接的IP交换机、集线器以及网络管理都是成熟的，是建立在两个被广泛使用的技术之上：用于存储的SCSI命令和用于网络的IP协议。

网络、数据存储与访问同时基于IP，使得计算、网络和存储可以结为一体，同时，可在Internet范围内进行数据访问、备份、归档，在设备之间直接传输，减少服务器负担。

在国家高性能计算机工程技术研究中心与曙光公司等单位承担的863项目——“海量存储系统技术与集成”中，蓝鲸虚拟存储系统达到了世界先进水平。它是基于IPSAN技术的虚拟化网络存储系统，可为用户提供大容量、动态可扩展的虚拟存储空间。系统可以有效地将网络存储设备进行集中管理，并利用专用虚拟化技术使物理空间实现按需分配，提高了存储设备的空间利用率。

3.服务运筹学

运筹学是一门利用科学方法，特别是使用数学方法解决资源的分配和使用的学科。它的实质在于建立和使用模型。尽管模型的具体结构和形式会有差别，总是与其要解决的问题相联系，但是我们可以抛弃这些差别，从最广泛的角度抽象出它们的共性。运筹学的工作过程如图4.13所示。(www.xing528.com)

图4.13　运筹学的工作过程

运筹学属于应用数学范畴，具体地说，它是一门管理数学，是一种通过对系统进行科学的定量分析，从而发现问题、解决问题的系统方法论。与其他的自然科学不同，运筹学研究的对象是“事”，而不是“物”，它揭示的是“事”的内在规律性，研究的是如何把事情做得更好的方式方法。

运筹学解决问题的一般过程如下：确定问题（提出界定问题）——问题导向适当选择（构造OR模型）——模型求解（优化求解过程）——检查模型的有效性（进行解的评价）——考察执行情况（提供决策支持）。

“服务科学”是以现代服务业为背景而兴起，融合了计算机科学、运筹学、经济学、产业工程、商务战略、管理科学、社会和认知科学以及法律等诸多科学的，研究发展以服务为主导的经济活动所需的理论和技术的一门新兴科学。

运筹学主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关策划、管理方面的问题。事实上，服务管理和创新也需要运用运筹学的相关理论和知识。因此，从这种意义上来说，运筹学在服务科学的发展中起到了数学基础的作用，而服务科学则是运筹学在新世纪发展的一个重要应用方向。

1）运筹学在服务科学中的地位

（1）运筹学是服务科学研究的基础。

通过应用运筹学可以快捷、高效地解决服务科学的各种复杂问题。因此，运筹学在服务科学研究中起到了基础支点的作用。

（2）运筹学是服务科学的关键。

现在的服务越来越注重人的主观情感、心理、个人偏好选择等方面，而且也越来越趋于把科学精确的定量方法与定性的偏行为性的主观理念方法相结合。因此，从这个意义来说，运筹学是服务科学的关键。

（3）运筹学是服务科学的重要组成部分。

服务科学实质上是一门综合复杂的学科体系。在这个学科体系中，包含了诸如计算机科学、运筹学、经济学、产业工程、商务战略、管理科学、社会和认知科学以及法律等众多科学。因此，运筹学本身就包含于服务科学中，是服务科学的重要组成部分。

2）运筹学在服务科学中的应用

运筹学的应用是十分广泛的。在服务科学领域中，运筹学在服务科学中的应用主要体现在以下几个方面：

（1）数学规划论在现代服务中的应用。

（2）存储论在现代服务中的应用。

（3）图与网络分析在现代服务中的应用。

（4）对策论（博弈论）在现代服务中的应用。

（5）排队论在现代服务中的应用。

4.博弈理论

博弈是一些个人、队组或其他组织，面对一定的环境条件，在一定的规则下，同时或先后，一次或多次，从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实施，并从中各自取得相应结果的过程。

1）标准博弈结构

博弈的标准型（策略型）表述有三个基本要素：局中人、每个局中人可选择的战略、支付函数；而局中人、行动和结果统称“博弈规则”。

局中人（player）：即博弈的参加者，他是博弈中选择行动以最大化自己效用的决策主体，可以是个人、企业、国家等，有时甚至将“自然”作为“虚拟局中人”。

战略（strategies）：即博弈中存在局中人给定信息集的情况下的特定行动规则，以指导局中人在博弈中每一阶段的行动，如冷酷战略或以牙还牙战略（tit for tat）。信息集包含了一个参与人有关其他参与人之前的行动的知识。因此，局中人每一个合乎规则的行动清单就是一个战略si。局中人i所有可选择的战略集合Si就称为局中人i的战略空间（strategy space）；而所有局中人的一个战略组合s=（s1，s2，…，sn）是向量空间S=∏iSi中的一点，后者称为战略组合空间。

行动：是局中人在博弈的某个时点的决策变量。战略和行动有一定的区别，战略是行动规则而不是行动本身；但在静态博弈中，战略和行动是相同的，因为作为局中人行动的规则，战略依赖于局中人获得的信息；正因为在静态博弈中，所有局中人同时行动，没有任何人能获得他人行动的信息，从而战略选择就称为简单的行动选择。

支付结构（payoff structure）：对应于每一种选择得到的策略组合所能带来的收益。如果局中人i选择战略si∈Si，在战略组合s=（s1，s2，…，sn）下得到的支付记为Πi（s）；一个博弈的支付结构就体现为一个映射Π：S=∏iSi→Rn。

2）扩展型博弈结构

除了上述三个要素外，在扩展型博弈中还有另外两个要素：每个局中人选择行动的时点和每个局中人在每次选择行动时有关其他局中人过去行动的信息。

信息：指局中人所具有的知识，特别是有关其他局中人的特征和行动的知识；实际上，上述的战略空间、支付结构、以及局中人的特征等就构成了博弈的信息结构。而完美信息（perfect information）是指一个局中人对其他局中人（包括自然）的行动选择都有准确的了解，即每个信息集只包含一个值。而完全信息（complete information）是指自然不首先行动和自然的初始行动被所有局中人准确观察到，即没有事前的不确定性。也就是说，关于博弈结构等是共同知识。显然，不完全信息意味着不完美信息，但逆定理不成立。

博弈次序：当存在多个独立博弈方时往往涉及行动次序问题。如果局中人同时选择行动，则称博弈是静态的；但是，如果局中人行动有先后，并且后行动者可以观察到前行动者的行动，并在这基础上采取自己最有利的策略，就成为动态博弈。

3）其他概念

共同知识：我们一般假设，博弈的结构是共同知识；所谓共同知识也就是对所有局中人而言都是常识，也就是莱布尼兹（Leibnitz）所谓的“世界的状态”，即：每个人都知道什么，每个人都知道其他人都知道什么；每个人做什么，每个人都认为其他人做什么；以及每个行为对每个人的效用，每个人认为每种可能的行为对其他每个人的效用。

可理性化：理性局中人仅使用对他关于其对手可能具有某些信念来说是最优反应的那些策略；也就是说，由于局中人知道对手的收益以及对手是理性的，因而就不应对他们的策略具有随意性的信念。因此，可理性化从局中人的收益和“理性”是“公共知识”的假设导出了对行动的限制。

均衡：所有局中人的最优战略的组合，一般记为：，其中是第i个局中人在均衡情况下的最优战略。一般地，是给定s-i情况下第i个局中人的最优战略，则有：Ui（si，s-i）≥ui（s1，s-i）。

策略表达式（标准式）：主要包括局中人集合、局中人策略空间集合以及支付函数，也往往称为正则型表示。假定一个对策中有n个局中人，对第i个人而言，其所选策略是si，所有策略构成该局中人的策略空间Si。如果局中人的支付函数为Πi，则其所获得的支付为。那么，该博弈就可以表示为：。

支付矩阵（payoff matrix）：有限双人博弈的标准型（策略型）也可用矩阵来表示。为方便起见，习惯上规定左边的数字表示矩阵左侧局中人A的盈利，右边数字表示矩阵上方局中人B的盈利。

展开型表达式：动态博弈的表达方式，一般用博弈树形象化表示。

5.社会计算

1）社会计算的内涵

IBM社会性计算组认为：“人是社会性的动物，人的各种行为都是发生在社会环境中，在社会性的交互中获得，而当人们在虚拟世界中交互的时候，却是不同的情况。”社会计算的重点应该网络交互，创建具有拟真性的虚拟网络世界。

Microsoft社会计算组认为：“研究和开发有助于推动和影响社会交往的社会软件系统，重点强调用户中心的设计程序和快速建模。”重点在“社会交往”上，并就此推出了“Wallop”项目，探索人们如何分享媒介并在社会网络环境下进行对话和交流。

斯莱克（S.E.Slack）认为，社会计算是支持交互和交流的社会软件工具的使用。

王飞跃（中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室研究员）认为，可以从两个方面或角度看待社会计算。

（1）从计算机或更广义的信息技术在社会活动中的应用，这一角度多限于技术层面而且有很长的历史。

（2）从社会知识或更具体的人文知识在计算机或信息技术中的使用和嵌入，反过来提高社会活动的效益和水平，这方面的工作刚刚兴起，涉及较深的社会人文理论和内容。

总之，社会计算是一门现代计算技术与社会科学之间的交叉学科。

从微观技术层面上，它是把计算机作为社会性交流媒体的技术应用。也即在社会交互活动中，它把信息系统作为社会性交往活动的“场所”和信息数据收集与操作的“空间”，从而使用不同形式的媒体，适当并且有效地支持社会活动实践。

从宏观社会层面上，它则是基于社会科学知识、理论和方法学，借助计算机技术和信息技术的力量，来帮助人类认识和解决各种事关重大的社会问题，使社会和谐的发展。

2）社会计算发展历史

社会计算是同互联网密切相连的，有关社会计算的概念最早可以追溯到美国科学与研究发展办公室主任万尼瓦尔（Vannevar Bush）于1945年在其著名的文章“As We May Think”中提出的“Memex”。

20世纪60年代初，ARAR（the Advanced Research Projects Agency）主任J.C.R .利克莱德（J.C.R .Licklider）的“Computer as a Communication Device”。

Internet的前身ARPANET和SRI项目负责人道格拉斯·恩格巴特（Douglas Englebart）的NLS（ONLine System）。

这里就是把计算机作为一个通信设备，而社会计算就是人与其社会行为，以及与计算技术交互之间的相互影响过程，其体现形式就是各种社会硬件或软件系统。早期的社会计算研究，着重于计算机支持下的协同工作（CSCW）。

近些年，随着Internet和Web技术的发展，大量体现社会计算特征的新应用和服务不断涌现，包括博客、维基百科、即时通信、互联网即时聊天、社会书签、开源社区、照片与视频分享社区及在线商业网络等。而着眼于宏观层面的社会计算，从以美国圣菲研究所为代表的研究机构提出的复杂自适应系统的理论开始，发展时间还很短暂，在一些领域虽已获得了一些理论研究成果，但由于社会系统的复杂性，在理论和应用方面都仍然存在许多难以解决的问题。

3）社会计算特点

去中心化、自下而上、可扩展性、社会性、开放性。