信息系統(tǒng)建設(shè)中數(shù)據(jù)工程作用淺析

裘昱 潘登

摘要：信息系統(tǒng)建設(shè)離不開數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)工程的方法是數(shù)據(jù)科學(xué)與數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用和歸宿。該文提出的在信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用數(shù)據(jù)工程的方法并發(fā)揮其作用，就是利用工程的觀點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析以及開展系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，可避免信息系統(tǒng)建設(shè)過程中諸多現(xiàn)實(shí)問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)工程;信息系統(tǒng);作用

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）01-0009-02

1 數(shù)據(jù)、信息及信息系統(tǒng)

數(shù)據(jù)和信息是信息系統(tǒng)中最基本的術(shù)語。數(shù)據(jù)是指記錄下來的事實(shí)，是客觀實(shí)體屬性的值。就其表現(xiàn)形式來看，可以分為模擬數(shù)據(jù)（其數(shù)據(jù)是連續(xù)的值，比如聲音、圖像等）和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（其數(shù)據(jù)是離散的值，如符號(hào)、數(shù)字等）。

信息是構(gòu)成一定含義的一組數(shù)據(jù)。信息是對(duì)客觀世界中各種事物的狀態(tài)、特征及其變化的反映，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容。人通過獲得、識(shí)別自然界和社會(huì)的不同信息來區(qū)別不同事物，得以認(rèn)識(shí)和改造世界。

信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系非常緊密，息息相關(guān)，可描述為：數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式和載體。數(shù)據(jù)和信息是不可分離的，數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)本身沒有意義，數(shù)據(jù)只有對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。[1]

信息系統(tǒng)是由人、計(jì)算機(jī)（包括網(wǎng)絡(luò)）和管理規(guī)則組成的集成化系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)軟件、信息資源、信息用戶和規(guī)章制度組成的以處理信息流為目的的人機(jī)一體化系統(tǒng)。

二十世紀(jì)60、70年代，在以美國(guó)為代表的信息技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，出現(xiàn)了與“信息孤島”相類似的“數(shù)據(jù)處理危機(jī)”問題，表現(xiàn)為，信息系統(tǒng)建設(shè)出現(xiàn)了大量的失敗案例，無用的或效率很低的應(yīng)用程序越積越多，應(yīng)用開發(fā)的效率越來越低，信息系統(tǒng)的維護(hù)越來越困難。隨著信息工程的出現(xiàn)，對(duì)解決“數(shù)據(jù)處理危機(jī)”發(fā)揮了重要的作用。信息工程作為一個(gè)學(xué)科，是多種技術(shù)、多種學(xué)科的綜合，是研究信息處理理論、技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)的專門學(xué)科。目前，信息工程多是以系統(tǒng)建設(shè)為核心，提出對(duì)數(shù)據(jù)的使用要求，尚不能涵蓋數(shù)據(jù)建設(shè)的全過程。我們認(rèn)為，為了進(jìn)一步理清數(shù)據(jù)工作的思路，信息系統(tǒng)建設(shè)還應(yīng)以數(shù)據(jù)為焦點(diǎn)，應(yīng)用數(shù)據(jù)全壽命過程中的技術(shù)、管理和目標(biāo)，達(dá)到進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率的目的。同時(shí)，信息工程的基本原理對(duì)于數(shù)據(jù)工程建設(shè)而言依然適用。

2 數(shù)據(jù)工程基本概念

數(shù)據(jù)工程（Data Engineering）是規(guī)范和支撐數(shù)據(jù)產(chǎn)生、維護(hù)、服務(wù)、使用、存儲(chǔ)全過程的一系列技術(shù)、建設(shè)、應(yīng)用和管理活動(dòng)的總稱，其主要目標(biāo)是強(qiáng)化數(shù)據(jù)的管理，提高數(shù)據(jù)的可見性、可訪問性和可理解性。數(shù)據(jù)工程建設(shè)的實(shí)質(zhì)是將系統(tǒng)工程的方法用于解決數(shù)據(jù)建設(shè)中存在的各種問題，最大程度提高數(shù)據(jù)的使用價(jià)值[2]。

數(shù)據(jù)工程建設(shè)由法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)支撐環(huán)境和數(shù)據(jù)資源建設(shè)三個(gè)方面組成。數(shù)據(jù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)政策法規(guī)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系、各類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，用于規(guī)范數(shù)據(jù)資源建設(shè)的各項(xiàng)活動(dòng)。數(shù)據(jù)支撐環(huán)境建設(shè)包括數(shù)據(jù)集成環(huán)境、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全保密系統(tǒng)。數(shù)據(jù)集成環(huán)境具有元數(shù)據(jù)注冊(cè)、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)抽取與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)挖掘和聚合等服務(wù)功能，為數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用提供（網(wǎng)絡(luò)化）支持環(huán)境。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有對(duì)各種數(shù)據(jù)的采集、匯總、審核、性能監(jiān)控和查詢分析等功能。數(shù)據(jù)中心/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)災(zāi)備系統(tǒng)為數(shù)據(jù)提供各種服務(wù)，包括安全、可靠、高效的存儲(chǔ)、容災(zāi)和備份服務(wù)。數(shù)據(jù)安全保密系統(tǒng)為數(shù)據(jù)提供安全保密手段和措施。從國(guó)家安全的高度出發(fā)，數(shù)據(jù)支撐環(huán)境所依賴的基礎(chǔ)軟件應(yīng)該由非自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)軟件逐漸過渡到自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)軟件。數(shù)據(jù)資源主要包括共享數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩大類數(shù)據(jù)。共享數(shù)據(jù)是領(lǐng)域間通用的、基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)資源。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是各業(yè)務(wù)部門為支持具體的業(yè)務(wù)工作而使用的專用數(shù)據(jù)。共享和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是相對(duì)而言的，針對(duì)不同范圍的領(lǐng)域可能有著特定的含義?；A(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)是為了促進(jìn)數(shù)據(jù)共享，如果有了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)卻不能按需有權(quán)限共享，則意義有限。完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)，完善數(shù)據(jù)更新和共享機(jī)制，對(duì)解決長(zhǎng)期困擾在信息化建設(shè)中數(shù)據(jù)橫向共享難的瓶頸問題，發(fā)揮信息系統(tǒng)的整體效益至關(guān)重要。

3 數(shù)據(jù)工程在信息系統(tǒng)建設(shè)中的作用

3.1 強(qiáng)化數(shù)據(jù)資源開發(fā)與利用

現(xiàn)代社會(huì)是信息化社會(huì)，誰擁有了量多質(zhì)好的信息，誰就占據(jù)有利位置。因此，數(shù)據(jù)作為信息的載體和表現(xiàn)形式，正越來越受到大家的普遍重視。數(shù)據(jù)是信息化"彈藥"，只有"彈藥"充足了，才能變信息優(yōu)勢(shì)為決策優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)代的信息化社會(huì)緊緊圍繞著一個(gè)核心，那就是數(shù)據(jù)。在信息系統(tǒng)建設(shè)中，非常重要的一點(diǎn)是運(yùn)用數(shù)據(jù)工程原理，強(qiáng)化數(shù)據(jù)資源的開發(fā)與利用，并且確保在各信息系統(tǒng)之間能夠互操作這些數(shù)據(jù)資源，發(fā)揮信息系統(tǒng)的整體效益。數(shù)據(jù)資源是信息系統(tǒng)最重要的資源之一，開發(fā)數(shù)據(jù)資源既是信息化的出發(fā)點(diǎn)，又是信息化的目標(biāo)。

3.2 強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為中心構(gòu)建信息系統(tǒng)

在建設(shè)信息系統(tǒng)時(shí)，信息工程的基本原理依然適用，就是說應(yīng)該在以系統(tǒng)建設(shè)為核心的同時(shí)，也要強(qiáng)調(diào)把數(shù)據(jù)作為中心來構(gòu)建信息系統(tǒng)，一是應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)面向數(shù)據(jù)，而不應(yīng)面向過程。研發(fā)過程中，應(yīng)首要考慮的是系統(tǒng)的使用者需要系統(tǒng)提供哪些服務(wù)，從而更加有效高效的組織數(shù)據(jù)。二是數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，處理是多變的。只要信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)主體不變，所使用的數(shù)據(jù)模型就很少變化。通過使用多種數(shù)據(jù)分析方法，找到數(shù)據(jù)模型。根據(jù)數(shù)據(jù)模型建立并組織這些數(shù)據(jù)，不僅能提供更加有效的服務(wù)，當(dāng)組織或業(yè)務(wù)上出現(xiàn)變化時(shí)也能很快適應(yīng)。三是具有信息或數(shù)據(jù)的最終組織、運(yùn)用、管理和決策權(quán)力的高層用戶必須真正參加或指導(dǎo)信息系統(tǒng)的建設(shè)工作。信息系統(tǒng)建設(shè)是"一把手"工程，離開高層用戶緊密參與，是不可能真正成功的。

3.3 強(qiáng)力以數(shù)據(jù)集成推動(dòng)信息系統(tǒng)集成

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用的不斷深入，不同軟件間，不同部門間的數(shù)據(jù)信息不能共享，設(shè)計(jì)、管理、生產(chǎn)的數(shù)據(jù)不能進(jìn)行交流，數(shù)據(jù)出現(xiàn)脫節(jié)，產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的“信息孤島”問題，信息系統(tǒng)集成難度變大，傳統(tǒng)的打補(bǔ)丁、寫接口轉(zhuǎn)換程序等做法很難從根本上解決問題。

從數(shù)據(jù)工程的角度來看，應(yīng)該面向數(shù)據(jù)集成，從數(shù)據(jù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)支撐環(huán)境和數(shù)據(jù)資源建設(shè)等三個(gè)方面入手，強(qiáng)力推動(dòng)信息系統(tǒng)集成，即擬制相關(guān)數(shù)據(jù)法規(guī)，解決數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)等問題，規(guī)劃數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)共享數(shù)據(jù)庫，抓好數(shù)據(jù)重組工作（重組原有的信息資源），改造雜亂無序的數(shù)據(jù)支撐環(huán)境，構(gòu)建可共享的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，只有在能夠采用相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)來描述各信息系統(tǒng)的共享需求，采用統(tǒng)一的方式（或環(huán)境）處理這些數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)，又具備了可共享、交換的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源后，才能解決數(shù)據(jù)集成問題，取得信息系統(tǒng)集成的主動(dòng)權(quán)[3]。

4 國(guó)外數(shù)據(jù)工程建設(shè)主要做法

國(guó)外（以美國(guó)為代表）高度重視數(shù)據(jù)工程建設(shè)，其主要做法包括：一是技術(shù)推動(dòng)與法規(guī)制度建設(shè)并重。美國(guó)一方面靠技術(shù)推動(dòng)，促進(jìn)轉(zhuǎn)型，另一方面又下大力氣，緊抓法規(guī)制度建設(shè)，用法規(guī)制度為轉(zhuǎn)型保駕。例如美軍高度重視法規(guī)制度在轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用，為加強(qiáng)美軍的信息（數(shù)據(jù)）能力，美軍除了信息柵格基礎(chǔ)設(shè)施（GIG）本身建設(shè)外，以國(guó)防部（DOD）為主要法規(guī)政策制定者，出臺(tái)了一系列相關(guān)的法規(guī)類文件，其中包括《美國(guó)國(guó)家安全戰(zhàn)略》《美國(guó)國(guó)防戰(zhàn)略》《美國(guó)國(guó)家軍事戰(zhàn)略》《國(guó)防部首席信息官戰(zhàn)略規(guī)劃》《GIG體系結(jié)構(gòu)構(gòu)想視圖》《美國(guó)國(guó)防部網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)共享實(shí)施指南》《網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)策略》和《網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)參考模型》。這些法規(guī)類文件對(duì)促進(jìn)美軍的轉(zhuǎn)型起到了非常關(guān)鍵的作用。二是按照實(shí)際需求，逐步發(fā)展數(shù)據(jù)策略。以美國(guó)為例，其數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理方式，先是分散管理，再由分散管理過渡到集中管理，然后在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，再過渡到"非集中"管理的網(wǎng)絡(luò)中心數(shù)據(jù)策略。三是高度重視數(shù)據(jù)基礎(chǔ)環(huán)境和通用數(shù)據(jù)資源的建設(shè)。以數(shù)據(jù)基礎(chǔ)環(huán)境為信息系統(tǒng)建設(shè)的核心，以通用數(shù)據(jù)資源建設(shè)帶動(dòng)信息資源的整體建設(shè)。四是高度重視數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在信息系統(tǒng)互操作中的關(guān)鍵作用。美國(guó)認(rèn)為信息系統(tǒng)互操作等級(jí)的指標(biāo)體系由規(guī)程 （Procedures） 、應(yīng)用 （Applications） 、基礎(chǔ)設(shè)施 （Infrastructure） 和數(shù)據(jù) （Data）四個(gè)屬性構(gòu)成，其中，數(shù)據(jù)屬性描述系統(tǒng)處理的信息，涉及信息格式（語法）和其內(nèi)容或意義（語義）兩個(gè)方面，囊括了全部信息式樣和格式，包括自由文本、格式化文本、數(shù)據(jù)庫（格式化的和非格式化的）、視頻、語音、圖像、圖形（地圖）信息等等，是獲得系統(tǒng)互操作性的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

5 啟示

未來社會(huì)將是以數(shù)據(jù)為中心特點(diǎn)的數(shù)字化信息化社會(huì)，在這樣的環(huán)境下，數(shù)據(jù)的來源是全方位的。必須抓住機(jī)遇，認(rèn)真解決在數(shù)據(jù)建設(shè)中存在的各種矛盾問題，只有抓好數(shù)據(jù)工程工作，重視數(shù)據(jù)工程建設(shè)，強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)工程建設(shè)推動(dòng)信息系統(tǒng)建設(shè)，著力以數(shù)據(jù)為中心構(gòu)建信息系統(tǒng)，搞好以數(shù)據(jù)集成推動(dòng)信息系統(tǒng)集成，切實(shí)重視數(shù)據(jù)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，努力構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一體化支撐環(huán)境，建立健全數(shù)據(jù)資源的管理機(jī)制體質(zhì)，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享，強(qiáng)化數(shù)據(jù)管理，規(guī)范數(shù)據(jù)全壽命活動(dòng)，提高數(shù)據(jù)的可見性、可訪問性和可理解性，最大程度提高數(shù)據(jù)的使用價(jià)值，才能最終為提高信息系統(tǒng)整體效益，迎接數(shù)字化社會(huì)，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 岳昆. 數(shù)據(jù)工程—處理、分析與服務(wù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2013.

[2] 李國(guó)杰， 程學(xué)旗. 大數(shù)據(jù)研究：未來科技及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略領(lǐng)域[J]. 北京：中國(guó)科學(xué)院院刊， 2012.

[3] 周傲英， 錢衛(wèi)寧. 數(shù)據(jù)科學(xué)與工程：大數(shù)據(jù)時(shí)代的新興交叉學(xué)科[J].大數(shù)據(jù)， 2015（2）.