網(wǎng)絡(luò)信息體系信息流程挖掘方法研究

林文祥,劉德生

(航天工程大學(xué)復(fù)雜電子系統(tǒng)仿真重點(diǎn)實驗室,北京 101416)

信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)體系的組織方式、結(jié)構(gòu)特征、運(yùn)用模式都發(fā)生了革命性的變化,網(wǎng)絡(luò)信息體系正是這種變化的物化反映,也是我軍對信息時代戰(zhàn)爭規(guī)律的創(chuàng)新性認(rèn)知。網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)信息體系頂層設(shè)計的核心架構(gòu)產(chǎn)品,通過刻畫網(wǎng)絡(luò)信息體系信息活動的依賴關(guān)系和信息在體系中的有序流動,以“流程”的形式反映了網(wǎng)絡(luò)信息體系“信息主導(dǎo)”這一主要特征。目前網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)設(shè)計方法比較成熟,并有相關(guān)的設(shè)計工具提供支撐,可以得到圖形化的信息架構(gòu)產(chǎn)品。這類產(chǎn)品是對網(wǎng)絡(luò)信息體系當(dāng)前以及未來一段時間信息架構(gòu)的靜態(tài)建模,為了確保所建模型能夠比較真實地反映設(shè)計者的設(shè)計目標(biāo)和現(xiàn)實系統(tǒng)的信息活動特征,需要對信息架構(gòu)模型加以驗證和優(yōu)化。

流程挖掘是近二十年來的新興技術(shù),跨數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域和業(yè)務(wù)流程建模領(lǐng)域,通過對信息系統(tǒng)中的事件日志進(jìn)行挖掘,提取出結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)流程,為管理者提供真實流程的運(yùn)行情況,以便進(jìn)一步驗證、分析與改進(jìn),使用流程挖掘技術(shù)進(jìn)行信息架構(gòu)的驗證與優(yōu)化是一個可行的思路。

1 網(wǎng)絡(luò)信息體系與信息架構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)信息體系概述

聯(lián)合作戰(zhàn)體系是信息化條件下未來戰(zhàn)爭的主要形式,面向聯(lián)合作戰(zhàn)體系的思考,不同的大國軍隊有不同的預(yù)測,即對未來戰(zhàn)爭的設(shè)計。從我軍來看,聯(lián)合作戰(zhàn)體系在一定程度上等同于網(wǎng)絡(luò)信息體系,一個側(cè)重戰(zhàn)場應(yīng)用,一個側(cè)重為戰(zhàn)建設(shè),即主戰(zhàn)和主建的區(qū)別,如圖1所示。在現(xiàn)在和未來很長的一段時間內(nèi),網(wǎng)絡(luò)信息體系是我軍抓建一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的重要著力點(diǎn),是對聯(lián)合作戰(zhàn)體系的一種全局性規(guī)劃、頂層性指導(dǎo)以及基礎(chǔ)性支撐,它是我軍著眼國防和軍隊全面深化改革,面向未來信息化、智能化、體系化的作戰(zhàn)形態(tài)演化趨勢,結(jié)合我軍當(dāng)前由機(jī)械化向信息化、智能化加速融合的發(fā)展現(xiàn)狀,創(chuàng)新提出的戰(zhàn)略性、引領(lǐng)性概念。當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)信息體系已經(jīng)成為當(dāng)前我軍塑造信息化裝備體系、提升信息化聯(lián)合作戰(zhàn)能力的核心理念和重要抓手。

圖1 網(wǎng)絡(luò)信息體系的定位

網(wǎng)絡(luò)信息體系是以“網(wǎng)絡(luò)中心、信息主導(dǎo)、體系支撐”為主要特征,涵蓋物理域、信息域、認(rèn)知域、社會域的復(fù)雜巨系統(tǒng),是按照統(tǒng)一的體系架構(gòu)、統(tǒng)一的技術(shù)體制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范構(gòu)建,以聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和信息資源共享利用為重點(diǎn),以全軍共用的信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐,集成聯(lián)合情報系統(tǒng)、聯(lián)合指控系統(tǒng)、武器裝備系統(tǒng)、作戰(zhàn)支撐保障系統(tǒng)的有機(jī)整體。

在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,“網(wǎng)絡(luò)”是指以網(wǎng)絡(luò)為中心,這里的網(wǎng)絡(luò)并不是指互聯(lián)網(wǎng),而是指可互聯(lián)互通乃至互操作的各作戰(zhàn)單元的一種聯(lián)合形態(tài),它以信息柵格網(wǎng)為基礎(chǔ),以戰(zhàn)場感知網(wǎng)、指揮決策網(wǎng)、武器控制網(wǎng)和綜合保障網(wǎng)四個作戰(zhàn)應(yīng)用網(wǎng)為基本組成,形成的一個邏輯上以信息流鏈接的網(wǎng)絡(luò);“信息”是指以信息為主導(dǎo),信息是整個網(wǎng)絡(luò)信息體系的靈魂,信息流在柵格中有序流動,在一定權(quán)限下,可在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)信息的獲取、傳輸、處理、共享乃至保護(hù)內(nèi)部信息暢通、與外部干擾信息對抗;“體系”是指以體系為支撐,是對網(wǎng)絡(luò)和信息發(fā)展和結(jié)合的一種頂層設(shè)計及規(guī)劃,在體系思想的指導(dǎo)下,以信息基礎(chǔ)設(shè)施為支撐,將涵蓋各域的聯(lián)合情報系統(tǒng)、聯(lián)合指控系統(tǒng)、武器裝備系統(tǒng)、作戰(zhàn)支撐保障系統(tǒng)聯(lián)為一體,避免出現(xiàn)1+1<2的負(fù)面涌現(xiàn)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)信息體系組成

網(wǎng)絡(luò)信息體系是信息化條件下聯(lián)合作戰(zhàn)體系的基本形態(tài),涵蓋作戰(zhàn)理論、指揮結(jié)構(gòu)以及時間、空間等作戰(zhàn)要素。網(wǎng)絡(luò)信息體系可物化為信息基礎(chǔ)設(shè)施、聯(lián)合指控系統(tǒng)、聯(lián)合情報系統(tǒng)、作戰(zhàn)支撐系統(tǒng)和武器裝備系統(tǒng),組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)信息體系組成結(jié)構(gòu)

信息基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)揮作用的戰(zhàn)場“神經(jīng)”,包括信息處理中心、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、時空基準(zhǔn)校對、信息安全保密等共用設(shè)施,是構(gòu)建信息柵格網(wǎng),實現(xiàn)各系統(tǒng)之間互聯(lián)互通互操作的根本。

聯(lián)合指控系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)揮作用的戰(zhàn)場“大腦”,包括以指揮員為核心的各類共用資源和指控應(yīng)用軟件,發(fā)揮作戰(zhàn)態(tài)勢分析、作戰(zhàn)任務(wù)籌劃、作戰(zhàn)指令下達(dá)等功能,為實施聯(lián)合作戰(zhàn)提供決策支持。

聯(lián)合情報系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)揮作用的戰(zhàn)場“眼睛”,包括天基情報獲取系統(tǒng)、空基情報獲取系統(tǒng)、陸基情報獲取系統(tǒng)和?；閳螳@取系統(tǒng)。聯(lián)合情報獲取系統(tǒng)為各級指揮機(jī)構(gòu)、作戰(zhàn)單元提供情報支援,為實施聯(lián)合作戰(zhàn)提供戰(zhàn)場態(tài)勢信息。

作戰(zhàn)支撐保障系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)揮作用的戰(zhàn)場“堅盾”,包括裝備保障、導(dǎo)航測繪、氣象水文和后勤政工等服務(wù),既有裝備方面的物質(zhì)保障,也有政工方面的精神保障。

武器裝備系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)揮作用的戰(zhàn)場“利劍”,包括各軍兵種的武器裝備系統(tǒng),是聯(lián)合作戰(zhàn)體系中實施對敵打擊的直接作用單元,主要是將上級的作戰(zhàn)分析和作戰(zhàn)計劃轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的作戰(zhàn)效果。

1.3 網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)

信息架構(gòu)的概念最早由時任美國建筑師協(xié)會會長的理查德·索·烏曼(Richard Saul Wurman)于1976年創(chuàng)造的,后來在網(wǎng)頁設(shè)計領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)信息體系領(lǐng)域,信息架構(gòu)附加了軍事領(lǐng)域作戰(zhàn)新形態(tài)的新的意義。實現(xiàn)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)能力的提升,組織和協(xié)調(diào)好信息流運(yùn)行必不可少,網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)即為此服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)是信息主導(dǎo)思想的主要體現(xiàn),也是信息主導(dǎo)(Inf-ProA)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中的核心架構(gòu),用于指導(dǎo)體系規(guī)劃、建設(shè)和設(shè)計決策。信息架構(gòu)從體系行為的角度關(guān)注信息處理加工的活動、過程、規(guī)則等,強(qiáng)調(diào)體系能力在具體信息活動下達(dá)到的效果。其核心是識別和定義支撐并驅(qū)動體系作戰(zhàn)/業(yè)務(wù)的信息活動、提出體系的信息能力發(fā)展要求。

網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)從與系統(tǒng)實現(xiàn)無關(guān)的角度,設(shè)計信息活動流程及其能力效果要求,是連接網(wǎng)絡(luò)信息體系需求架構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)之間橋梁,對底層技術(shù)架構(gòu)也起到了指導(dǎo)和約束作用。信息架構(gòu)對信息活動、活動規(guī)則、能力效果等的設(shè)計和描述,規(guī)范了體系的信息流,驅(qū)動了指揮流的優(yōu)化和轉(zhuǎn)型,使作戰(zhàn)體系更好地服務(wù)于使命任務(wù)的要求。

1.4 信息活動特征分析

網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)根據(jù)不同領(lǐng)域要求和任務(wù)特點(diǎn),可分為五個視角,分別是全視角(All Viewpoint,簡稱AV)、信息活動視角(Information Activity Viewpoint,簡稱IAV)、能力視角(Capability Viewpoint,簡稱CV)、知識視角(Knowledge Viewpoint,簡稱KV)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范視角(Standard Viewpoint,簡稱StdV)。

信息活動視角IAV是信息架構(gòu)的主視角之一,它描述了體系的信息活動以及活動過程,以信息活動過程作為主體勾畫出體系的運(yùn)作結(jié)構(gòu)。在IAV的眾多模型產(chǎn)品中,信息活動過程(IAV-1a)模型是信息活動視角和信息架構(gòu)的核心模型之一,用于對信息的加工處理過程進(jìn)行描述,包括信息活動、信息流、信息界面等設(shè)計要素。IAV-1a模型確定了支撐需求架構(gòu)的信息活動流程,從合理的信息加工處理需求梳理和提取體系的信息活動,該模型把活動與過程合并成一個對象設(shè)計,活動由過程實現(xiàn),過程是活動的集合,兩者是一個整體。信息活動將輸入的信息進(jìn)行加工處理,并產(chǎn)生輸出信息,活動之間通過信息流連接,信息流將一個信息活動的輸出連接至另外一個信息活動的輸入,直至輸出至信息端,實現(xiàn)一個完整的信息活動流程。IAV-1a采用如圖3所示的信息活動過程模型進(jìn)行描述,由信息活動、輸入界面、輸出界面、信息流和信息端組成。

圖3 信息活動過程模型示例

IAV-1a模型本質(zhì)是信息活動流程,基本組成為信息活動單元,信息活動是加工處理信息行為的統(tǒng)稱,具有以下三個特點(diǎn):

第一是變換性。即信息在活動過程中產(chǎn)生輸入輸出變換;輸入的信息一定會變換為另一類輸出信息,可能變換內(nèi)容、意義、格式或介質(zhì)等;無變換的數(shù)據(jù)傳輸不被定義為信息活動。

第二是并行性?；顒舆^程之間承載的是數(shù)據(jù)交換,沒有時序關(guān)系,各類活動是并行展開的。

第三是持續(xù)性。即信息活動是主動和持續(xù)不間斷的過程,即便沒有新的輸入數(shù)據(jù)也會依據(jù)經(jīng)驗、知識或原有數(shù)據(jù)產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。

2 面向網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)的流程挖掘方法研究

IAV-1a模型作為信息活動視角和信息架構(gòu)的核心產(chǎn)品,在很大程度上能代表信息架構(gòu)的設(shè)計理念和內(nèi)在含義,對信息架構(gòu)的驗證與優(yōu)化可落腳于對IAV-1a模型確定的信息活動流程的研究,驗證方法的選擇上可從工作流驗證上啟發(fā)獲得。

2.1 信息流程驗證與優(yōu)化方法研究

工作流是一項比較成熟的研究領(lǐng)域,但許多工作流管理系統(tǒng)都缺乏有效的方法和工具來保證工作流的合理性。根據(jù)工作流過程定義中可能出現(xiàn)錯誤的類型,可以將工作流驗證的方法分為語法驗證、結(jié)構(gòu)驗證和語義驗證。語法驗證主要是確定工作流模型是否符合規(guī)定的語法和規(guī)則,結(jié)構(gòu)驗證則是確定工作流模型是否存在類似死鎖、死循環(huán)等問題的結(jié)構(gòu)沖突,語義驗證主要是確定工作流模型是否符合現(xiàn)實中的邏輯,防止工作流在運(yùn)行時出現(xiàn)停滯或者在設(shè)計時選擇了不符合現(xiàn)實邏輯的路徑。

語義驗證是層次最高、完整度最大,同時也是難度最大的驗證。流程挖掘是解決這一問題的有效手段。流程挖掘是一種利用流程運(yùn)行產(chǎn)生的日志數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)真實流程的技術(shù),并可對流程模型進(jìn)行一致性檢驗和模型增強(qiáng)。使用流程挖掘技術(shù)進(jìn)行語義驗證,其優(yōu)勢在于:一是解決了大規(guī)模的工作流語義驗證難題,規(guī)則語義體現(xiàn)在流程挖掘技術(shù)自行挖掘的流程模型,現(xiàn)實執(zhí)行成功的流程模型必然符合實際邏輯，語義暢通,使用流程挖掘算法對事件日志挖掘,不需要設(shè)計者或者專家通過經(jīng)驗去判斷是否存在語義錯誤,在模型的實際推行中,操作人員必然會進(jìn)行合理語義的轉(zhuǎn)化,而且流程挖掘在挖掘體量大的模型上已經(jīng)比較成熟,解決了模型規(guī)模的約束;二是解決了不同建模方法帶來語義驗證難題,流程挖掘的基礎(chǔ)是事件日志數(shù)據(jù),不需要根據(jù)建模思想獲得驗證原理,不論是什么樣的建模思想獲得的模型,都會以各種形式化的方式表達(dá)出來并部署運(yùn)行,最終形成事件日志數(shù)據(jù),解決了統(tǒng)一驗證的問題;三是解決了對復(fù)雜工作流結(jié)構(gòu)的語義驗證難題,流程挖掘可以實現(xiàn)對復(fù)雜流程模型結(jié)構(gòu)的挖掘,如短循環(huán)結(jié)構(gòu)、非自由選擇結(jié)構(gòu)等,這表明了可以對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的流程模型進(jìn)行語義驗證。

流程發(fā)現(xiàn)是流程挖掘的基本應(yīng)用場景,運(yùn)用流程挖掘方法,可以實現(xiàn)對真實信息流程的發(fā)現(xiàn),通過對事件日志和真實信息流程的分析,驗證真實流程與設(shè)計的IAV-1a模型產(chǎn)品是否一致,并針對不一致現(xiàn)象進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 信息架構(gòu)流程挖掘技術(shù)框架

流程挖掘技術(shù)起源于軟件工程領(lǐng)域,現(xiàn)主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)流程的挖掘,流程模型中的主體是業(yè)務(wù)流程活動,而網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)中各要素節(jié)點(diǎn)是信息活動,將流程挖掘技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)的驗證與優(yōu)化,首先要分析信息活動特性,解決特性的不一致帶來的方法不適用問題。

1)信息活動的變換性分析

變換性在一個簡潔有效的流程活動中是基本通用的,一個業(yè)務(wù)流程活動如果在輸入和輸出前后信息沒有絲毫變化,那這個流程步驟是冗余的,在設(shè)計階段應(yīng)予以剔除。但在網(wǎng)絡(luò)信息體系中,為了全域互聯(lián)互通,可能存在僅為了傳輸更遠(yuǎn)距離而進(jìn)行的中繼傳輸,如果在傳輸過程中對信息沒有任何變換修改,可被稱作透明傳輸,這種活動不符合信息活動特性,不能作為信息活動節(jié)點(diǎn),在信息流程設(shè)計階段應(yīng)該不予展示;不過事實上,遠(yuǎn)距離的中繼傳輸一般也會對信息的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以方便傳輸消耗更少能量,因此非信息變換的流程活動甚少存在。綜上分析,信息流程活動和業(yè)務(wù)流程活動之間的映射,變換性并不會帶來十分嚴(yán)重沖突,一個合理的信息流程活動必然至少能對應(yīng)上一個合理的業(yè)務(wù)流程活動,而合理的業(yè)務(wù)流程活動也能找到每個業(yè)務(wù)活動所需的信息活動支撐,對應(yīng)上信息活動流程。這是二者性質(zhì)上的相似性,是可以互相轉(zhuǎn)換和在一定程度上等同的基礎(chǔ),也是流程挖掘方法技術(shù)引入信息流程的理論依據(jù)。

圖4是一個簡要的彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略預(yù)警攔擊作戰(zhàn)的業(yè)務(wù)流程,其中每個業(yè)務(wù)流程活動都需要信息活動支撐,如戰(zhàn)前規(guī)劃階段的作戰(zhàn)單元配置,其輸入需要知道敵情我情和戰(zhàn)場環(huán)境,輸出的是作戰(zhàn)單元配置的各類信息;再比如任務(wù)規(guī)劃與指令下達(dá),輸入的是目標(biāo)的各類信息,輸出的是作戰(zhàn)計劃和作戰(zhàn)指令等。

圖4 簡要反導(dǎo)指揮流程

2)信息活動的并行性分析

并行性可以理解為,對于整個體系而言,當(dāng)體系進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),所有的作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)都將進(jìn)入工作(待命)狀態(tài),其承載的信息活動將按照各自既定的規(guī)則獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。從宏觀上看,對同一個批次數(shù)據(jù)的信息加工處理行為是有時序的,但對于同一時刻而言,各信息活動之間是并發(fā)執(zhí)行的。這是一種時間優(yōu)化的體現(xiàn),也是流程活動的通用性質(zhì),只要輸入了某流程活動,在無其他沖突的條件下,即會立刻執(zhí)行,以實現(xiàn)執(zhí)行效率的提高。以圖4為例,信息流程2的早期預(yù)警與信息流程1的遠(yuǎn)程跟蹤可能是同時發(fā)生,并不需要等待信息流程1完全執(zhí)行完畢?？深惐葮I(yè)務(wù)流程的并行性解決措施,每個初始的業(yè)務(wù)流程活動均有唯一案例ID,并會伴隨至流程結(jié)束,記錄下所有的活動,憑借ID即可收攏同一流程的所有活動。

3)信息活動的持續(xù)性分析

持續(xù)性則是指在作戰(zhàn)過程中,各信息處理活動均按照各自的信息處理周期對最近接收到的輸入信息進(jìn)行加工,即使沒有輸入信息,在規(guī)定時間內(nèi)也會輸出信息,這與一般業(yè)務(wù)活動有本質(zhì)區(qū)別,業(yè)務(wù)流程活動屬于事件驅(qū)動型,只有當(dāng)某個動作輸入,活動才會啟動,繼而延續(xù)執(zhí)行下去。持續(xù)性帶來的是事件日志獲取的難題,持續(xù)性使得事件日志在記錄中出現(xiàn)了許多冗余無用信息,同時也容易造成信息活動之間連接的混亂。例如在圖4中,對來襲導(dǎo)彈的早期預(yù)警信息活動是始終運(yùn)行的,只是在絕大部分時間,輸入不變,輸出也是同樣的無預(yù)警信號。

針對信息流程活動的持續(xù)性特點(diǎn)帶來的日志獲取難題,可對起始段信息輸出有變化的數(shù)據(jù)再賦予案例ID、記錄并追蹤賦有案例ID的信息流程情況,進(jìn)而將信息流程活動按時間周期運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)流程的事件驅(qū)動,以便分清屬于同一執(zhí)行實例的活動,同時還略去了一些自運(yùn)轉(zhuǎn)、無改變的信息活動,減少了事件日志的復(fù)雜性。

分析信息活動特性,并解決信息活動的特性帶來的方法不適用性問題后,使用流程挖掘技術(shù)驗證與優(yōu)化信息架構(gòu)是一條可行之路,其技術(shù)框架如圖5所示。

實現(xiàn)流程挖掘技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)驗證與優(yōu)化領(lǐng)域的應(yīng)用,可分為四個層面進(jìn)行準(zhǔn)備。

一是數(shù)據(jù)層,數(shù)據(jù)層設(shè)計了數(shù)據(jù)獲取方式。在前文對信息活動特性的分析中,擬采取打標(biāo)賦予案例ID的方式對所需的信息活動進(jìn)行篩選和記錄,但真實的信息流程記錄規(guī)則和記錄的數(shù)據(jù)難以獲得,方法的有效性難以驗證,等待真實數(shù)據(jù)也難以開展流程挖掘與信息架構(gòu)的研究,需使用仿真軟件產(chǎn)生日志數(shù)據(jù)以供學(xué)術(shù)研究。可使用CPN Tools進(jìn)行Petri網(wǎng)仿真,根據(jù)需求模擬不同的信息流程以產(chǎn)生不同性質(zhì)的事件日志,針對性做不同處理。日志的預(yù)處理過程可深入研究的內(nèi)容包括日志的清洗、日志的集成、日志格式轉(zhuǎn)換和日志的消減。CPN Tools仿真可為理論研究提供日志數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為流程挖掘的實際應(yīng)用做好鋪墊。

圖5 信息架構(gòu)流程挖掘技術(shù)實現(xiàn)框架

二是邏輯層,邏輯層設(shè)計了方法實現(xiàn)的基本邏輯和步驟。首先從信息架構(gòu)的IAV-1a模型產(chǎn)品中提取信息活動流程,此流程對上代表了信息架構(gòu)的指導(dǎo)思想,對下可作為實際部署的信息流程的結(jié)構(gòu)化表示,是信息架構(gòu)理論與實際中間的橋梁;其次從記錄信息活動執(zhí)行情況的軟件系統(tǒng)中獲取真實流程的事件日志,進(jìn)行信息流程挖掘的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備;然后對事件日志進(jìn)行預(yù)處理,事件日志是系統(tǒng)記錄的活動執(zhí)行情況,必然會存在日志記錄錯誤,日志包含噪聲等問題,為了挖掘出真實、準(zhǔn)確的信息流程,必須對事件日志進(jìn)行噪聲處理;接下來使用流程挖掘算法對真實信息流程實施挖掘,可使用的成熟算法包括具有嚴(yán)密的邏輯推理和因果關(guān)系的α算法、針對噪聲處理的啟發(fā)式算法、基于智能優(yōu)化思想的遺傳挖掘算法、基于機(jī)器學(xué)習(xí)思想決策挖掘算法和針對非結(jié)構(gòu)化日志的模糊挖掘算法等,算法各有優(yōu)缺點(diǎn),可應(yīng)用于不同場景,通過合適的流程挖掘算法挖掘出真實流程,并作為依據(jù)對IAV-1a模型提取的信息流程進(jìn)行驗證與優(yōu)化;最后設(shè)計典型案例,表明流程挖掘方法在不同的應(yīng)用場景下,實施驗證與優(yōu)化的重要意義,通過對設(shè)計的信息流程活動的一致性檢驗與增強(qiáng),反饋于信息架構(gòu)及其IAV-1a模型產(chǎn)品的驗證與優(yōu)化。

三是控制層,控制層設(shè)計了對算法程序進(jìn)行編寫和控制的工具。對于事件日志噪聲等問題擬采取MATLAB進(jìn)行處理,MATLAB是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的專業(yè)數(shù)學(xué)軟件,使用簡單易上手,使用其進(jìn)行日志處理較為方便;對于流程挖掘算法的編寫或改進(jìn)擬采取Eclipse作為軟件基礎(chǔ),這是由于流程挖掘官網(wǎng)的開源插件的工程包均為Eclipse項目,Eclipse軟件與ProM軟件也有相應(yīng)的接口,可從Eclipse調(diào)用啟動ProM驗證所設(shè)計的插件效果。

四是展示層,展示層主要將挖掘的信息流程以模型的方式進(jìn)行展示。信息流程展示基于ProM平臺使用JAVA語言開發(fā),將挖掘的流程模型以Petri網(wǎng)、BPMN、流程樹等形式在ProM平臺上表示出來,實現(xiàn)挖掘結(jié)果的可視化。

3 案例描述

本文設(shè)計一個典型的彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略預(yù)警攔擊作戰(zhàn)信息架構(gòu),基于體系架構(gòu)開發(fā)與驗證分析平臺,生成的彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略預(yù)警攔擊作戰(zhàn)信息活動過程(IAV-1a)模型的一級模型如圖6所示。

圖6 反導(dǎo)案例信息活動過程(IAV-1a)模型

一級模型展示的是彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略預(yù)警攔擊作戰(zhàn)信息活動過程的一個整體信息流程。將此一級模型轉(zhuǎn)換為Petri網(wǎng)形式的信息活動流程,如圖7所示。

圖7 反導(dǎo)案例對應(yīng)的信息流程Petri網(wǎng)模型

此信息流程活動由設(shè)計的信息架構(gòu)信息活動視角的信息活動流程模型提取得來,是技術(shù)框架真實的研究對象,是事件日志獲取的依據(jù),也是實施流程挖掘研究的基礎(chǔ)和挖掘目標(biāo)。

使用CPN Tools仿真軟件生成事件日志數(shù)據(jù),如圖8所示。其中活動與字母的對應(yīng)關(guān)系,如表1所示。

圖8 CPN Tools仿真模型

表1 信息活動與字母對應(yīng)關(guān)系

使用算法插件挖掘事件日志,挖掘結(jié)果如圖9所示。

圖9 α算法挖掘結(jié)果

從整個案例來看,信息活動過程模型建立了流程挖掘算法與信息架構(gòu)之間橋梁,證明了設(shè)計的技術(shù)框架在技術(shù)路線上是可行的;從挖掘結(jié)果來看,挖掘的流程模型反映了真實的信息流程,達(dá)到了預(yù)期的目的,證明了流程挖掘方法確實可以將挖掘結(jié)果作為信息架構(gòu)驗證與優(yōu)化的依據(jù)。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)的設(shè)計更多的是領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗和對未來戰(zhàn)爭的預(yù)測和把握,生成的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型產(chǎn)品合理性難以把握,信息架構(gòu)的驗證與優(yōu)化是亟待解決的難題。本文從網(wǎng)絡(luò)信息體系的概念出發(fā),分析信息架構(gòu)的內(nèi)涵特征,針對信息架構(gòu)核心視角之一的信息活動視角的IAV-1a模型產(chǎn)品,提出引入流程挖掘方法用于信息架構(gòu)的語義驗證,分析信息活動與業(yè)務(wù)流程活動的特性,給出面向網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)驗證與優(yōu)化的流程挖掘技術(shù)框架,最后以設(shè)計的反導(dǎo)案例驗證所提技術(shù)路線的可行性。

在進(jìn)一步的研究中,還需要根據(jù)所提的技術(shù)框架開展深入研究,包括結(jié)合軍事領(lǐng)域的特點(diǎn)對流程挖掘方法的改進(jìn)和對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)信息體系信息架構(gòu)的驗證與優(yōu)化。