位置依賴的協(xié)同工作模型—Locom

摘 要：位置依賴的協(xié)同工作是基于位置信息進(jìn)行溝通合作的群體活動，用戶位置是群體協(xié)同工作順利完成的關(guān)鍵要素，了解和挖掘位置對協(xié)同工作的作用，為位置依賴的協(xié)同工作系統(tǒng)提供思路和方法。本文首次提出了位置依賴的協(xié)同工作模型-Locom，詳細(xì)分析了其組成部分、機(jī)制及其動態(tài)演變規(guī)律，并通過形式化語言加以描述和推導(dǎo)Locom模型。

關(guān)鍵詞：位置依賴協(xié)同工作；位置依賴的協(xié)同工作模型；Locom

中圖分類號：TP393.02

隨著科技進(jìn)步，大眾可以便捷使用智能手機(jī)等終端設(shè)備開展位置依賴的群體活動，在此活動中，用戶位置是群體協(xié)同工作順利完成的關(guān)鍵要素，了解和挖掘位置對協(xié)同工作的作用，為位置依賴的協(xié)同工作系統(tǒng)提供思路和方法。而研究位置依賴的協(xié)同工作模型又是此研究的重點(diǎn)，因此本文將從位置依賴協(xié)同工作的定義、特征出發(fā)，提出位置依賴協(xié)同工作的模型，分析其組成、機(jī)制，并用形式化語言加以描述和論證。

1 協(xié)同工作

1.1 協(xié)調(diào)工作定義

辭海對“協(xié)同工作”的闡述為：“兩個(gè)以上組織在共同工作過程或有關(guān)聯(lián)的不同工作過程中，根據(jù)計(jì)劃相互配合地進(jìn)行工作的形態(tài)?！?/p>

文獻(xiàn)[1]的闡述：“The interaction among two or more individuals that can encompass a variety of actions，such as communication，information sharing，coordination，cooperation，problem solving，and negotiation.”。

文獻(xiàn)[2]的闡述：“Collaborative is a joint effort of multiple individuals or work groups to accomplish a task or project.”。

本文的定義為：

定義1：-多人基于同一活動目的，組織起來相互溝通協(xié)調(diào)一起完成任務(wù)的過程。

1.2 協(xié)同工作類別

協(xié)同工作分為不同類別，如下表所示：

2 位置依賴的協(xié)同工作-LBCW（Location Based Collaborative Work）

2.1 LBCW的定義

定義2：位置依賴的協(xié)同工作（Location Based Collaborative Work-LBCK）-地域分散的群體在通信等相關(guān)技術(shù)支持下，依據(jù)各自位置關(guān)系構(gòu)建組織結(jié)構(gòu)，分配任務(wù)，協(xié)調(diào)活動，完成與位置相關(guān)的活動。

如分散的群體集過程就是一個(gè)位置依賴的協(xié)同工作，用戶通過移動終端確定自己和伙伴位置，協(xié)商相互便利的集點(diǎn)，并在集中過程中共享相互位置。再如追捕逃犯，警察會根據(jù)逃犯的位置動態(tài)調(diào)配警力，制定抓捕方案。再如搜救、演習(xí)、救火等也都是位置依賴的協(xié)同工作。

2.2 LBCW特征

位置依賴的協(xié)同工作具有以下三方面特征：

（1）分布性：在地域空間上來看，用戶分散在某一地域空間，用戶之間的交流和協(xié)商必需借助通訊手段。

（2）移動性：在時(shí)間變化上來看，用戶位置隨著時(shí)間變化而變化，用戶需要借助移動通訊設(shè)備參加協(xié)同工作。

（3）動態(tài)性：隨著用戶位置的變化，用戶依賴的網(wǎng)絡(luò)、組織或者權(quán)限也隨之動態(tài)發(fā)生變更。

3 位置依賴的協(xié)同工作機(jī)制

通過分析用戶位置對協(xié)同工作的組織、通信和協(xié)調(diào)管理的動態(tài)影響。本文提出了位置依賴的協(xié)同工作模型（Location based Collaborative Model-Locom模型），來闡述協(xié)同工作過程隨著用戶位置變化而變化。

3.1 Locom模型簡介

本文用同心圓說明了Locom模型的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，模型包括：通信、協(xié)調(diào)管理和組織。

圖1 Locom模型

通信是協(xié)同工作的骨架，空間分散的成員只有利用通信才能實(shí)現(xiàn)溝通和信息共享，通信包括介質(zhì)、能力和模式：

（1）介質(zhì)：信息的母體，如有線網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線廣域網(wǎng)，通過媒介將信息內(nèi)容從一端傳到另一端。

（2）能力：指通信運(yùn)載能力，含數(shù)據(jù)上下行帶寬、延遲率、可靠性等。

（3）模式：指用戶之間信息傳輸方式，是點(diǎn)對點(diǎn)還是多點(diǎn)對多點(diǎn)的通信模式。

協(xié)調(diào)管理是協(xié)同工作的大腦，組織中的用戶利用通信工具，在上下文基礎(chǔ)上，遵守訪問、發(fā)言、并發(fā)和會話控制等規(guī)則進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，協(xié)調(diào)管理包括共識、權(quán)限和工具：

（1）共識：分享的上下文知識，如用戶位置、物理場景以及人人和人地時(shí)空關(guān)系。

（2）工具：是用戶在協(xié)調(diào)管理活動過程利用的群件系統(tǒng)，如IM、電子白板、會議系統(tǒng)等。

（3）權(quán)限：為了活動的控制和協(xié)調(diào)，用戶在活動過程中所獲權(quán)限，如對共享資源的訪問控制權(quán)限，對信道的發(fā)言權(quán)等。

組織是活動的所有者和執(zhí)行者，包含結(jié)構(gòu)、角色和成員三部分：

（1）成員：活動參與人或團(tuán)體。

（2）位置：用戶地理位置。

（3）角色：擁有一定權(quán)限和義務(wù)的成員。

（4）結(jié)構(gòu)：角色構(gòu)成，以及角色實(shí)例個(gè)數(shù)。

3.2 Locom形式化描述

定義3：Locom=[E，，Q，P]是一個(gè)位置依賴的協(xié)同工作（LBCW）。其中：

E是LBCW協(xié)同工作的實(shí)體集，記為E={ei|ei∈（C∪A∪O），i∈N}，其中C為通信集，A為協(xié)調(diào)管理集，O為組織集，即E=C∪A∪O。

（1）設(shè)ME={mei|mei}為介質(zhì)集，AB={abi|abi=<帶寬、響應(yīng)時(shí)間>}為能力集，MO={moi|moi}為模式集，通信服務(wù)包含介質(zhì)、能力和模式，即：c=，其中me∈ME，ab∈AB，mo∈MO，故通信集為介質(zhì)集、能力集和模式集的笛卡爾集，即：C=ME×AB×MO。

（2）設(shè)K={ki|ki}為共識集，MK={Ki|KiìK}為共識冪集，TL={tli|tli}為工具集，MTL={TLi|TLiìTL}為工具冪集，RI={rii|rii}為權(quán)限集，MRI={RIi|RIiìRI}為權(quán)限冪集。協(xié)調(diào)管理活動包含共識集、工具集和權(quán)限集，即：a=，其中Ki∈MK，TLi∈MTL，RUi∈MRI，故協(xié)調(diào)管理集是共識冪集、工具冪集以及權(quán)限冪集的笛卡爾集，即：C=MK×MTL×MRI。

（3）設(shè)U={ui|ui}為成員集，MU={Ui|UiìU}為成員冪集，R={ri|ri為角色}為角色集，MR={Ri|RiìR}為角色冪集，L={li|li}為位置集，ML={Li|LiìL}為位置冪集，S={si|si={|u∈U，r∈R}}，組織包含結(jié)構(gòu)，角色集、成員集，即：o=，其中si∈S，Ri∈MR，Ui∈MU，Li∈ML，所以組織集是結(jié)構(gòu)集、角色冪集、成員冪集和位置冪集的笛卡爾集，即：O=S×MR×MU×ML。

是LBCW的約束集，即={i|i=，EiìE，i∈N}，其中：n為約束名稱，Ei為約束對象集，r為約束條件；

Q是LBCW的狀態(tài)集，即Q={qi|qi=，c∈C，a∈A，o∈O，i∈N}，闡述模型在不同情況下各個(gè)實(shí)體的取值；

F是LBCW的方法集，即F={fab，friv，frv，fra，fl}，其中Fab是為介質(zhì)和位置到通信能力的映射方法，friv權(quán)限約束驗(yàn)證方法，frv為角色約束方法，fra為角色賦予方法，fl為位置映射方法。

3.3 Locom動態(tài)演變

下文將探討用戶位置變化對Locom模型在組織、協(xié)調(diào)管理和通信的動態(tài)演變。

3.3.1 通信演變

隨著用戶位置變化，通信介質(zhì)和能力會發(fā)生變化，如用戶在不同位置，網(wǎng)絡(luò)信號的強(qiáng)弱不同，通信能力諸如網(wǎng)絡(luò)延遲、帶寬和可靠性都發(fā)生變化。

設(shè)用戶ui在位置lij的通信介質(zhì)、能力和模式可為：cij=，pab（u，me，l）為介質(zhì)和位置到通信能力的映射方法，abij為用戶u在位置l使用通信介質(zhì)me時(shí)的獲得的通信能力，MEijìME為用戶ui在lij位置時(shí)使用的介質(zhì)集，則用戶ui的位置由li1變到li2，在通信模式恒定情況下，ui在通信的變化記為ci1ci2，描述如下：

Function Communicationchange

Begin

moi2=moi1；k=0；

For every me in MEij

If k==0 then mei2=me；

k=k+1；

If pab（me，li2）≥pab（mei2，li2）then mei2=me and abi2=pab（mei2，li2）

Next

End

以上說明：假設(shè)通信模式保持不變，系統(tǒng)會跟隨位置變動選擇最好通信介質(zhì)。

3.3.2 協(xié)調(diào)管理演變

在位置依賴的協(xié)同工作中，位置變化觸發(fā)權(quán)限約束值變化，用戶權(quán)限發(fā)生變化。如訪問控制權(quán)和發(fā)言權(quán)會隨著位置的變化而賦予或收回。

設(shè)協(xié)調(diào)管理活動aj的共識集、工具集和權(quán)限集可為a j=，用戶ui在位置lik所獲得的共識集、工具集和權(quán)限集可為：aik j=，其中：下標(biāo)j為協(xié)調(diào)管理活動編碼，上標(biāo)i為成員編碼，上標(biāo)k為位置編碼，Kik jìKj，Tlik jìTLj，Riik jìRIj；priv（u，l，ri）是權(quán)限的約束驗(yàn)證方法，是用戶u在位置l時(shí)滿足權(quán)限r(nóng)i的約束，則用戶ui的位置由li1變到li2，在共識集和工具集保持不變情況下，ui在協(xié)調(diào)管理方面的演變記為ai1 jai2 j，詳述如下：

Function CoWorkchange

Begin

Ki2 j= Ki1 j； Tli2 j=Tli1 j；Rii2 j=Rii1 j；

For every ri in Rii1 j

If priv（ui，li2，ri）<>TRUE then Remove（Rii2 j，ri）；

Next

For every ri in （RI j-Rii1 j）

If priv（ui，li2，ri）=TRUE then Add（Rii2 j，ri）

Next

End

以上說明：共識和工具不變，用戶權(quán)限會隨當(dāng)用戶位置變化而變化，即收回或賦予新的權(quán)限。

3.3.3 組織演變

隨著用戶位置變化，用戶違背角色約束，觸發(fā)角色更換，引起組織構(gòu)成變化。

設(shè)組織oi在tj時(shí)間的結(jié)構(gòu)、角色集、用戶集和位置集可為：oij=，其中sij={ur|ur=，u∈Uij，r∈Rij}，prv（u，l，r）是角色的約束方法，為用戶u在位置l時(shí)滿足角色r的約束條件，pra（u，r）為角色的賦予方法，為賦予用戶u于角色r，pl（u，t）是位置的映射方法，為用戶u在t時(shí)間的位置，則組織oi從tj時(shí)間到t2時(shí)間，保持用戶集和角色集不變，組織oi的演變記為oi1oi2，詳述如下：

Function Organizationchange

Begin

Ui2=Ui1；Uc=NULL；Ri2=Ri1

For every ur in si1

If prv（ur.u，pl（ur.u，t2），ur.r）<>TRUE then

Remove（si1，ur）；

Add（Uc，ur.u）；

End if

Next

si2=si1

For every u in Uc

For every r in Ri1

If prv（u，pl（u，t2），r）=TRUE And pra（u，r）=TRUE then

Add（si2，）；

Exit For；

End if

Next

Next

End

以上說明：保持角色集不變，用戶擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧S著位置變化可能發(fā)生變化，從而引起組織結(jié)構(gòu)的變化。

4 結(jié)束語

本文主要目的是研究位置依賴的協(xié)作內(nèi)部機(jī)制，找出此類協(xié)作的主要組成部分，關(guān)鍵上下文。因此我們提出了Locom協(xié)作模型，闡述了此類協(xié)作模型的要素以及內(nèi)在關(guān)系，用形式化語言論證了通信、協(xié)調(diào)管理和組織三方面隨著用戶位置變化而動態(tài)演變的內(nèi)在機(jī)制，為開發(fā)支持位置依賴的協(xié)作服務(wù)系統(tǒng)提供理論支持和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]RURY J，WILLIAMS M G. A Framework for Role-Based Specification and Evaluation of Awareness Support in Synchronous Collaborative Applications[A].Proceedings of the Eleventh IEEE International Workshops on Enabling Technologies：Infrastructure for Collaborative Enterprises （WETICE’02）[C].Pittsburgh，Pennsylvania，USA，2002：12-17.

作者簡介：崔修濤（1976-），男，四川綿陽人，任技術(shù)總監(jiān)，高級工程師，博士，研究方向：基于LBS的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作等領(lǐng)域。

作者單位：上海創(chuàng)件信息科技有限公司 研發(fā)部，上海 200241

基金項(xiàng)目：本研究項(xiàng)目獲得閔行區(qū)人才發(fā)展專項(xiàng)資金30萬元的資助（閔行區(qū)領(lǐng)軍人才編號201124），在此為感謝。