[论文解读] Knowware: the third star after Hardware and Software

Ruqian Lu|ArXiv.org|Nov 27, 2007

Big Data and Business Intelligence参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文提出将“knowware”作为信息技术的第三大基础支柱，与硬件和软件并列，将其视为一种与软件分离的、商品化的知识形式。论文提出了架构模型、生命周期框架（熔炉模型、结晶模型、螺旋模型）、协同工程方法以及“mixware”（增强型软件）的概念——即在软件中融入knowware，采用塔式与梯式模型进行开发，同时对比了基于knowware的Web服务与传统Web服务的差异。

ABSTRACT

This book proposes to separate knowledge from software and to make it a commodity that is called knowware. The architecture, representation and function of Knowware are discussed. The principles of knowware engineering and its three life cycle models: furnace model, crystallization model and spiral model are proposed and analyzed. Techniques of software/knowware co-engineering are introduced. A software component whose knowledge is replaced by knowware is called mixware. An object and component oriented development schema of mixware is introduced. In particular, the tower model and ladder model for mixware development are proposed and discussed. Finally, knowledge service and knowware based Web service are introduced and compared with Web service. In summary, knowware, software and hardware should be considered as three equally important underpinnings of IT industry. Ruqian Lu is a professor of computer science of the Institute of Mathematics, Academy of Mathematics and System Sciences. He is a fellow of Chinese Academy of Sciences. His research interests include artificial intelligence, knowledge engineering and knowledge based software engineering. He has published more than 100 papers and 10 books. He has won two first class awards from the Academia Sinica and a National second class prize from the Ministry of Science and Technology. He has also won the sixth Hua Loo-keng Mathematics Prize.

研究动机与目标

• 将knowware确立为一种与软件和硬件分离的、独立的、商品化的知识形式。
• 通过提出知识作为独立IT组件的新抽象层，解决将知识嵌入软件所面临的局限性。
• 制定系统化的工程原则与生命周期模型，以支持knowware的可扩展性与可维护性，从而构建可维护的知识系统。
• 通过“mixware”概念实现软件与知识的协同工程，将knowware整合进传统软件组件中。
• 探索knowware在Web服务中的集成，提出一种新的知识交付与服务组合范式。

提出的方法

• 提出三层次IT基础架构：硬件、软件与knowware，其中knowware代表结构化、可重用的知识。
• 引入三种knowware生命周期模型：熔炉模型（知识提取与优化）、结晶模型（结构化知识组装）与螺旋模型（带风险评估的迭代开发）。
• 提出“mixware”概念——通过面向对象与组件化设计原则增强的软件组件，使其集成knowware。
• 提出塔式模型与梯式模型作为系统化mixware开发的架构范式，支持模块化与可扩展的知识集成。
• 引入知识服务与基于knowware的Web服务，通过强调语义增强与动态知识组合，与传统Web服务形成对比。
• 将软件工程原则应用于知识工程，实现knowware系统的系统化设计、验证与演化。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将知识抽象化并视为一种与软件和硬件分离的一流IT商品？
• RQ2 开发与演化knowware的合适生命周期模型是什么？
• RQ3 如何有效实现软件与knowware的协同工程，以构建增强功能与智能的混合系统（即mixware）？
• RQ4 哪些架构模型能够支持knowware在软件系统中可扩展且可维护的集成？
• RQ5 基于knowware的Web服务在表达能力与智能性方面，相较于传统Web服务有何不同与改进？

主要发现

• knowware被提出为IT生态系统中与硬件和软件并列的独立且关键的组成部分，使知识可被视为可重用、模块化的商品。
• 熔炉模型、结晶模型与螺旋模型为knowware在不同成熟度阶段的开发与演化提供了结构化、可扩展的框架。
• 塔式模型与梯式模型为构建mixware提供了实用的、基于组件的设计范式，支持知识在软件系统中的模块化与可扩展集成。
• 基于knowware的Web服务相比传统Web服务展现出更高的表达能力与语义丰富度，支持更智能、更自适应的服务组合。
• 通过mixware实现的软件与knowware协同工程，可实现动态知识更新与系统适应性提升，而无需完整重新编译。
• 本文建立了知识工程作为软件系统中一流学科的基础框架，对人工智能、知识管理与面向服务的架构具有深远影响。