1、第第1章导言章导言第第2章网络新技术章网络新技术第第3章信息检索和语义章信息检索和语义Web第第4章人工智能的最新进展章人工智能的最新进展第第5章服务计算与服务科学的发展章服务计算与服务科学的发展第第6章移动计算及其应用章移动计算及其应用第第7章普适计算与泛在智能章普适计算与泛在智能第第8章云计算与智慧地球章云计算与智慧地球第第9章计算机认知章计算机认知第第10章量子计算与生物计算章量子计算与生物计算服务科学概论服务科学概论Introduction to Service Science内容回顾现代经济中的产业划分现代服务业及其典型特征与演进趋势IT服务业现代服务业典型案例服务的定义和分类服务科
2、学的概念与背景传统的划分方法第一产业：直接作用于自然界生产初级产品的产业；第二产业：把初级产品加工成为满足人类生产、生活进一步需要的产业； 第三产业：第三产业：提供满足人提供满足人类基本的物质资料需要类基本的物质资料需要以外的进一步需要的产以外的进一步需要的产品和服务的部门。品和服务的部门。其他产业在传统三大产业的基础上，从服务业中分离出两个新产业：第四产业：以提供智能型服务为特征的产业领域；第五产业：以决策性服务为特征的产业领域；NASDAQ：新经济的代表，第四产业的主体这两个产业划分是由美国人最先提出，目前仅为概念，尚未应用于经济统计现代服务业的特征现代服务业：依靠高新技术和现代管理方法、
3、经营方式及组织形式发展起来的、主要为生产者提供中间投入的知识/技术/信息密集型服务的部门；“三高一强”(高成长、高增值、高技术含量、强辐射)、在经济增长中发挥知识资本、人力资本和技术资本的功能。基于制造业的基础、从制造业中逐渐分离出来、发展成为推动现代制造业迅速成长的独立的产业部门。通过专业化的分工，通过采用新技术、新生产模式、新管理方式来配置资源，降低不同经济体之间的交易成本。简言之：知识密集度高；采用现代管理理念、经营方式和组织形式；以现代信息技术为支撑；被看作当前服务业发展的重点、未来经济的主导产业。现代服务业的典型形态会计、金融、审计、评估、法律；产品/服务的研发与设计；会展、文化；信
4、息技术、网络通讯；教育培训；卫生保健；第三方物流；一部分被信息技术或现代管理技术改造过的传统服务，如连锁、代理、现代超市等。IT服务IT服务：由专门的IT组织向企业用户所提供的业务过程与功能性服务，支持企业用户业务的正常运转。例子：IT策略与基础架构咨询服务应用系统开发与维护网络服务服务器管理服务企业IT安全服务数据与存储服务系统维护及技术支持服务业务连续与灾难恢复服务外包：使世界变平的重要力量The World is Flat：世界是平的随着IT的发展，产业链条被不断的打碎并由分布在全球各地的不同服务提供者所提供，他们之间通过海底光缆、Internet和协同工作软件连接在一起；世界已经变成一
5、个flat的平台，可以从任何一个角落，传送知识与智慧化的服务产品与服务资本。它们可以拆解、递送、散发、生产，再重新组合，形成全球范围内的服务产业链。服务的外包(Outsourcing)Nike：在生产耐克鞋时，自己只生产其中最为关键的耐克鞋的气垫系统，而其余全部鞋的加工业务几乎都是由外部的具有制鞋加工能力的企业提供；美国的报税：在报税的尖峰季节(1至4月间)，至少有10万份报税工作是在海外完成； 全球性的的外包中心：印度的Bangalore(班加罗尔)日本的软件开发：外包至中国大连；服务的外包(Outsourcing)Bangalore(班加罗尔)所承接的服务外包业务：Infosys透过视讯会
6、议与网络为全球各大公司开发软件及执行后勤支持；Mphasis提供会计师承接美国会计业务；美国中小型医院的放射科医生把解读分析CT扫描片的工作外包至这里；路透社将实时快报、图表制作及财报分析外包至这里；成立呼叫中心为各大公司接听来自全球各地的客服电话；这里的远程助理公司利用时差向其他国家提供行政简报数据的服务；亚马逊()亚马逊(A, NASDAQ：AMZN)一家美国的网络电子商务公司，位于华盛顿州的西雅图；互联网上最早开始经营电子商务的公司之一；由Jeff Bezos成立于1995年7月16日，最初只经营网络的书籍销售业务，现在则扩展到包括DVD、音乐光盘、计算机、软件、电视游戏、电子产品、衣服
7、、家具等； 目前已提供超过目前已提供超过120万英文书籍、万英文书籍、22万的音乐万的音乐CD，同时并持续扩增许多，同时并持续扩增许多商品项目；商品项目； 2004年，亚马逊收购了中国的卓越网年，亚马逊收购了中国的卓越网()； IBM将将A看作是服务时代最看作是服务时代最大的竞争对手。大的竞争对手。阿里巴巴()阿里巴巴：世界上排名第一的国际贸易和中国本土贸易B2B网络交易市场；专注于为来自中国和全世界的中小企业买家和卖家提供高效、可信赖的贸易平台； 拥有来自拥有来自200多个国家和地区的超过多个国家和地区的超过2400万用户；万用户； 1999年年6月成立，运营总部位于杭州月成立，运营总部位于
8、杭州，在遍布中国、香港、瑞士和美国的，在遍布中国、香港、瑞士和美国的30多个城市有销售人员和分公司。多个城市有销售人员和分公司。 公司共有超过公司共有超过4400名全职员工。名全职员工。 旗下公司：旗下公司： 淘宝网：最大的淘宝网：最大的C2C电子商务平台电子商务平台 支付宝：在线支付服务支付宝：在线支付服务 Yahoo中国：搜索服务中国：搜索服务健康医疗保健服务(healthcare)IT支持下的healthcare：以社区为核心、家庭为单位，以老人、妇女、儿童为服务对象；以健康为中心，集预防、医疗、保健、康复为服务内容；利用现代的网络技术、通讯技术、控制技术和一些医疗设备终端，将医疗服务、
9、医疗延伸服务、健康教育引入家庭，最大程度地体现这些服务的及时性、实时性、随时性、交互性、多媒体化；居民不受时间、地域的限制，可充分地享受健康服务和健康教育。 四个阶段：四个阶段： 检查：数字化医疗设备远程监控检查：数字化医疗设备远程监控 评估：远程诊断评估：远程诊断 规划：决策支持系统，治疗方案规划：决策支持系统，治疗方案 治疗：具体的治疗措施治疗：具体的治疗措施印度Bangalore的服务外包印度Bangalore的服务外包种类：Call center servicesData management servicesEngineering servicesFinancial services
10、Creative servicesWeb analytics servicesHealthcare servicesE-learning servicesSoftware servicesKPO servicesOther additional servicesIndia the worlds outsourcing hub 服务的定义(IBM, 2004) A service is a provider-to-client interaction that creates and captures value while sharing risks.服务是客户与服务提供者之间为了创造/获得价
11、值并供担风险的交互过程Services deals with the co-production value between clients and providers in value production relationships, with alternative work sharing, risk sharing, information sharing, and decision sharing arrangements. 服务：服务提供者与服务使用者的协同生产价值的关系，通过工作共享、风险共享、信息共享、决策共享的选择实现价值增加A service is a change in
12、 the condition of a person, or a good belonging to some economic entity, brought about as the result of the activity of some other economic entity, with the approval of the first person or economic entity. 服务是在某人或经济实体(A)允许的前提下，由其他经济实体(B)所提供并执行的某些活动所带来的A的状况的改善IBM对服务科学最初的观点2005年5月的“面向按需应变的体系结构”商务峰会上，I
13、BM的研究者与咨询顾问开始探讨一个粗略的构想：发展一门新的学科 Service Science “服务业已成为美国经济的最大一块蛋糕，但是大学里却没有任何课程以教育学生如何成为一名咨询顾问，也没有任何与商务过程相关的教学内容” Paul Horn, IBM“服务科学是一个从根本上改善全球生活标准的机会我们应当共同努力来建立这样一门课程来教育和学习与之相关的新知识、新技能”. Sam Palmisano, IBM什么是SSME？SSME: Service Science, Management and EngineeringSSME is the multidisciplinary applic
14、ation of scientific, management, and engineering disciplines to tasks that one organization beneficially performs for and with another (i.e., services)SSME是将科学、管理、工程的相关学科知识应用于服务领域的一门新的交叉学科SSME也简称“Service Sciences”服务科学。以IBM公司为例：从IT到服务Complex business to business services enabled by IT advances drive
15、economic growth(BPTS = Business Performance Transformation Services)服务科学：多学科知识的整合SOA技术概述主要内容什么是SOA为什么要提出SOASOA的典型应用场景SOA的构件和连接件SOA的典型特征与优势SOA的体系结构模式面向服务的体系结构(SOA)什么是“SOA”从字面上看，SOA=Service(服务)+体系结构(Architecture)软件体系结构的发展与演化系统(程序) = 算法 + 数据结构 (1960s )系统 = 子程序 + 子程序 (1970s )系统 = 对象 + 对象关联机制 (1980s )系统
16、= 软构件 + 连接件 (1990s )系统 = 服务 + 服务连接件 (2000s)简单简单复杂复杂系系统统规规模模与与复复杂杂度度封闭封闭开放开放系系统统开开放放度度细细粗粗构构件件粒粒度度构件构件连接件连接件关关注注层层面面 IT技术技术 商务过程商务过程 封闭封闭 开发开发 个人个人企业内企业内企业间企业间全球全球为什么要引入SOA（1）Internet环境下的企业交互现代企业已经不再是封闭的企业，市场分工的日益专业化使得企业之间可能存在大量频繁的交互行为，以发挥各自的竞争优势：供应链：供应商-制造商；客户关系管理：制造商-物流商-客户这种业务上的交互体现为企业业务流程的交互/互操作，
17、同时一定需要企业信息系统的支持，因此体现为软件系统之间的集成与互操作。互操作(Interoperability)：能够在异构的、分布式的系统之间交换和使用信息的能力；不仅是不同企业之间，甚至一个企业内部的各个部门之间都有可能存在大量的交互。企业价值链：多方协调与集成案例：供应商-制造商的业务集成（2）异构系统的集成与互操作不同企业所应用的软件系统是不同的(异构的)：技术平台不同：J2EE-based、.Net-based软件体系结构不同：message-based、file-based、process-based数据格式不同：同样的“订单”对象，不同的属性集合集成这些分布式的软件系统，在它们之
18、间传递数据和消息，是一件非常困难的事情。EJBCORBACOMCORBA案例：异构系统的集成（3）频繁变化的互操作与集成需求企业的业务是频繁变化的；企业间的协同关系也不是固定的，随着业务流程的变化而变化；企业的IT应用系统要能够快速支持这种变化的需求。示例：灵活可变的企业流程Change: Customer Order EntryChange: Shared Service Marketing, Billing, ReceivablesChange: Supplier Handles Inventory (VMI)Change: Shipping by FedEx, DHL or UPS归纳：
19、SOA所要解决的问题分布式企业间业务的协同。通过Internet连接在一起的异构企业应用软件系统的集成、交互与互操作。当业务(Business)发生变化时，IT系统能够快速响应。SOA中的基本构件与连接件SOA基本构件类型：服务SOA中可用的基本构件是“服务”；从外特性上看，一个服务被定义为显式的、独立于服务具体实现技术细节的接口。从内特性上看，服务封装了可复用的业务功能，这些功能通常是大粒度业务，如业务过程、业务活动等。服务的实现可采用任何技术平台，如J2EE、.Net等。SOA基本构件类型：服务服务之间的“连接件”通过接口，采用位置透明的、可互操作的协议进行调用，与客户端以“松散耦合”(l
20、oosely coupling)的方式绑定在一起。SOA中所有协议均是基于XML的文本文件。SOA的典型特征与优势（1）分布式异构系统的集成与互操作*.java*.java*.java*.java函数函数调用调用(局域网局域网)？(本机本机)（1）分布式异构系统的集成与互操作*.java*.java远程方法调用远程方法调用RMI/RPC.Net RemotingEJBCORBA*.java*.c？(局域网局域网)（1）分布式异构系统的集成与互操作*.java*.cCORBA*.java*.c or *.java？(局域网局域网)Internet（1）分布式异构系统的集成与互操作*.java*.
21、c or *.javaSOAInternet虽然目前已经存在成熟的远程方法调用机制以实现异构系统虽然目前已经存在成熟的远程方法调用机制以实现异构系统的集成与互操作，但在的集成与互操作，但在Internet这样的分布式环境下，这样的分布式环境下，SOA才才能实现这一目标。能实现这一目标。（2）紧密耦合与松散耦合传统的软件体系结构中的各构件，通常都是紧密耦合在一起。通过函数调用的方式实现互操作；客户端需要了解被调用构件的位置和技术细节；缺陷：构件的维护和重复使用变得非常困难，因为一个构件中的修改就自动意味着其他构件中的修改。SOA则实现了完全的松散耦合：位置透明与具体的实现细节无关（通过接口调用）
22、标准化的通讯协议（XML-based）具体实现机制：服务接口作为与服务实现分离的实体而存在，从而服务实现能够在完全不影响服务使用者的情况下进行修改。 （3）大数据量低频率访问对于.NET、EJB或者RPC这些传统的分布式计算模型而言，它们的服务提供都是通过函数调用的方式进行的，一个功能的完成往往需要通过客户端和服务器来回很多次函数调用才能完成。在局域网的环境下，这些调用给系统的响应速度和稳定性带来的影响都可以忽略不计，但是在Internet环境下这些因素往往是决定整个系统是否能正常工作的一个关键决定因素。SOA采用大数据量的方式一次性进行数据交换。（4）基于文本的消息传递在COM、CORBA这
23、些传统的组件模型中，从服务器端传往客户端的是一个二进制编码的对象，在客户端通过调用这个对象的方法来完成某些功能。在Internet环境下，不同语言，不同平台对数据、甚至是一些基本数据类型定义不同，给不同的服务之间传递对象带来的很大困难。由于基于文本的消息本身不包含任何处理逻辑和数据类型，因此服务间只传递文本，双方不存在兼容性问题。（5）上下文相关与上下文无关传统的软件体系结构，在设计阶段就要考虑各构件之间如何进行交互，也就是说，一个构件的设计模型可能依赖于其他构件的设计模型，即“上下文相关”。在SOA中，在设计阶段，服务不需要了解它们将来可能被复用的环境，即独立于服务使用者的上下文。（6）小粒
24、度复用与大粒度复用传统的软件体系结构中，被复用的软件体通常都是小粒度的，如函数、对象、构件等。在企业级应用环境下，这种小粒度软件体的复用效率过低。SOA中的服务是大粒度复用体，它更多的关注诸如业务过程/业务活动级别的复用，复用效率更高。另外，采用粗粒度服务接口的优点在于使用者和服务层之间不必再进行多次的信息交换。 SOA的本质特征将“服务”(自治的、平台独立的计算实体，可被描述、发布、发现、动态组装)作为基本的构造单元；任何应用均可看作是一组协同运作的服务；从而，以快速的、低成本的、容易组合的方式去创建高度分布式的、协同的、动态变化的、跨越组织与计算平台边界的服务系统。 SOA的革命性创造不再
25、是构造新的应用或调用已有的应用来完成特定的业务，而是通过在网络上发现并调用可用的服务来组合成一个系统，且服务的提供者与服务的使用者是“松散耦合”的。这种观点体现了软件开发方式的一种根本性的变化，可使业务环境变得更加灵活和强大：以服务的形式提供独立的、可复用的、自动化的业务过程和功能；通过快速组合与松散耦合来改善效率与生产率；借助于开放的、强壮的、安全的基础平台，使企业能够快速向市场提供新的服务、快速的适应环境的变化。协同交互异构分布式环境可能频繁变化只要满足了这些条件之一，就可以应用SOASOA的体系结构模式SOA的体系结构模式应用SOA来构造业务系统，既可以通过简单的Web Service调
26、用，也可以通过复杂的企业服务总线(ESB)将异构系统集成为业务过程。按照SOA应用场景的复杂度，将其体系结构模式分为10种：硬连线(Hard-wired)点对点的服务发布与调用(P2P)服务适配器(Service adaptor)服务代理(Service proxy)远程服务策略(Remote service strategy)单点访问(Single point of access)虚拟服务提供者(Virtual provider)服务集成器(Service integrator)企业服务总线(Enterprise service bus)集成化的服务生态系统(Integrated servi
27、ce ecosystem) “发布-查询-绑定”模式点对点的服务发布与调用(P2P)基本模式：发布-访问服务提供者服务提供者服务注册中心服务注册中心服务客户端服务客户端(1)注册注册(2)发现发现(3)绑定绑定该模式中的操作发布(Publish)：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务使用者可以发现它。发现(Find)：服务请求者定位服务，方法是查询服务注册中心来找到满足其标准的服务。绑定(Bind)和调用(invoke)：在检索到服务描述之后，服务使用者继续根据服务描述中的信息来调用服务。该模式实现机制：Web ServiceWeb Service提供者提供者Web Service注册中
28、心注册中心Web Service客户端客户端(1)WSDL(2)UDDI(3)SOAPWeb服务中的相关协议WSDL：Web服务描述语言用于服务接口的描述What can the service do?UDDI：统一描述、发现和集成协议服务使用者通过UDDI发现相应的服务并据此将服务集成在自身的系统中What kind of services are needed?SOAP：简单对象访问协议用户在服务客户端与服务提供者之间传递信息通过HTTP或JMS等各类基于文本的消息传递协议来运输基本模式：发布-访问WSDL Web Service(J2EE, PL/SQL,.NET,C/C+,Legacy
29、 )Web ServiceClient(J2EE, .NET,PL/SQL )Points to descriptionDescribesServiceFindsServiceInvokes withXML MessagesSOAPUDDI RegistryPoints to service服务适配器模式Service adaptor或Service Wrapper服务适配器企业中存在若干遗留系统(legacy system)；这些系统采用较传统的技术开发，无法提供清晰的接口(interface)；但其他系统仍然需要访问这些遗留系统的功能；怎么办？通过构造适配器(adaptor)，将遗留系统中
30、的功能进行二次包装，从而开放出接口供其他系统使用。典型技术：Java 2 ConnectorWebSphere Business Integration Adaptor服务适配器远程服务策略(Remote service strategy)以上几种SOA模式的缺陷客户端为了使用服务，必须在自己的程序中写入调用服务的代码，即通过服务的URI地址来访问服务。这导致客户端与服务之间的耦合度过大，系统的灵活性受到限制。例如，客户端需要在多个候选服务之间进行灵活替换，以获得更好的QoS。怎么办？将这种绑定关系从代码中抽取出来。远程服务策略 客户端直接绑定服务接口(WSDL/URI); 客户端通过“ser
31、vice registry”来访问服务，当希望访问其他服务时，只要手工修改该registry即可相当于一个配置文件； 客户端通过“service broker”来动态决定需访问那个服务；完全动态的服务选择，很困难，需要用到服务语义的相关技术。服务集成器(Service Integrator)以上模式存在的问题如果客户端需要同时或连续调用多个服务的功能，它必须在自己的系统中分别写出多个调用；非常麻烦；而且，对多个服务的调用次序也是容易发生变化的，需要频繁的修改；难以做到；怎么办？降低耦合度将remote service strategy的思想进一步发挥，客户端不去逐一调用服务，而是首先将这些被调
32、用的服务按逻辑关系集成起来，形成一个集成的、大粒度的服务；客户端只需调用这一个服务即可；当该服务执行时，集成器(integrator)依靠配置信息来分别调用一个个小粒度的服务；对这些配置信息进行修改，即可方便的做到变更。服务集成器(Service Integrator)问题SOA的重要目标就是要在分布式环境下实现多组织之间业务的交互与协同；因此独立存在的服务是没有意义的；即使采用上面的service integrator，一个组织中存在的和使用的服务数量仍然是巨大的，它们之间的关系也很复杂。必须提供一种手段，能够将多方提供的服务集成在一起，并试图构造一种通用的服务基础设施来来管理它们。服务编排
33、模式：总线服务服务客户端客户端 1服务服务客户端客户端 2服务服务客户端客户端 n服务服务提供者提供者 1服务服务提供者提供者 2服务服务提供者提供者 n总线总线企业服务总线(ESB)企业服务总线(Enterprise Service Bus)是一个整合应用和服务的灵活的连接基础组织，支持实现多个服务的编排。企业服务总线(ESB)形状形状 = 协议协议颜色颜色 = 数据类型数据类型ESB在请求者和服务间实现了：在请求者和服务间实现了： 转化转化请求者和服务之请求者和服务之间的传输协议间的传输协议 处理处理分离资源间的业务事件分离资源间的业务事件 转换转换请求者和服务之间的消息请求者和服务之间的
34、消息格式格式 路由路由服务间的消息服务间的消息企业服务总线(Enterprise Service Bus, ESB)ESB体系结构ESB网关网关Internet外部服务外部服务请求者请求者外部服务外部服务提供者提供者CAD服务服务PDMERP服务服务服务服务路由、中介、路由、中介、转换、日志等转换、日志等企业服务总线企业服务总线ESBHub适配器适配器适配器适配器适配器适配器ESB命名空间命名空间ESB管理类服务管理类服务适配器适配器服务目录服务目录服务编排服务编排ESB体系结构Reliable Asynchronous Secure MessagingERP.NETWeb ServicesSOAP/HTTPSOAP/HTTPSOAP/HTTPJMSJCATransformation (XSLT)Connection LayerConnection LayerCommunication LayerC/C+ Legacy ApplicationJ2EEESB对异构服务的集成对比传统的EAI方式：P2P的集成对比基于ESB的集成方式：Hub/Bus两种集成方式的对比：P2P vs ESB结 束
