系统集成与系统综合集成

系统集成与系统综合集成

系统集成应该分为4个层次：网络连接、系统体系、应用方案和综合集成。系统综合集成是集成的最高层次，它更强调对知识、能力和内容上的集成。在简要讨论了集成的基本分类方法后，重点介绍了系统综合集成的概念和未来发展趋势。

1 系统、集成与系统集成

系统集成应该首先从系统说起。什么是系统？系统就是为某一特定目标、具有特定功能的、相互间具有有机联系的诸多元素所构成的一个整体。所以说，系统本身就是许多元素的集成组合体。集成（integration）,也有人译为“整合”，就是为了实现系统的功能而进行的再创造的过程。只有将系统中的各个成分都进行有机地连接，完成系统的特定功能，达到系统的目标，才能称为“集成”。所以，集成本身就是一个系统的概念。但是，系统集成不是简单部件的组合。例如计算机系统，就是由几十上百个部件组合起来的。这些部件能够组合成计算机系统，虽然也可以称为集成，但并不是系统集成的原意。系统集成也不是堆积，将一些系统放在一起，形不成整体的效果，达不到统一的目标，也不是系统集成。所谓系统集成（integrated system），是针对某个应用目标而提出的全面解决方案（total soluti on）的实施过程。也就是说，系统集成与具体的应用密切相关。一般说来，信息系统的集成，是指为实现某一应用目标而进行的基于计算机网络、数据库、数据处理等大型信息系统的建设过程。所谓“综合集成”（meta synthesis），又是另外一个更高层次的概念，它指的是在更大系统范围上的、在内容一级的集成。它不仅需要系统集成的支持，而更需要对信息内容的综合。

对系统集成概念的不清，造成了一些认识和做法上的混乱。有人认为，系统集成就是联网，就是把一些产品进行堆积，而不管系统将要达到的目标是什么。那种“为网而网”、

把计算机当成打字机的现象，我们已经屡见不鲜了。特别当系统比较复杂时，可能我们看到的就只是各种具有相当强能力的设备，而忘记了这些设备是干什么的了。那些为了“加快信息化进程”而一哄而上的局部网、园区网、计算中心等，就是最典型的代表。系统集成概念的产生，就是从系统的角度把系统的目标突出了出来。

系统集成可以分为4个层次：以网络连接为主的连接层、以系统体系为主的体系层、以应用为主的应用方案层，以及以内容为主的综合集成层。在网络连接层进行的系统集成，就是通过集成建立各计算机及相关设备的通信连接，例如采用网络适配器、电缆光缆、HU B、路由器、交换机等，将系统的各部分进行互连，使得信息能够在系统内畅通无阻。体系层的系统集成，就是确立在系统中各子系统之间的体系组成方式。例如，采用客户/服务器体系、分布对等交互体系、集中计算服务体系等，都是这些体系的例子。应用方案层的系统集成，是通过对应用的分析建立起应用支持环境，也就是提供一个应用的解决方案。例如，建立起应用数据库、应用系统等。以上这三个层次的系统集成，是我们平常最常见的系统集成方式，有时只进行最下面一层集成，有时三层集成同时都要做。这种系统集成的基础是开放系统互连理论和标准化。早期的ISO/OSI，以及90年代普及的TCP/IP,Client/Server体系、ODBC等等，都是在系统集成领域的典型代表。

随着信息化程度的不断提高，我们对系统的集成水平和期望也不断提高。我们不仅希望系统能够在前三个层次上集成为有机的整体，而且，我们更希望系统能够帮助我们在解决问题特别是复杂问题方面提供更强大的支持。我们已经不满足于系统能够为我们提供充足的信息，我们希望系统能够帮助我们找到想要的信息、对泛如海洋般的信息进行分析，以帮助我们决策。这是从延伸我们的体力到延伸我们的能力和知识的变化，在这个层次上的集成，就是综合集成。

2 什么是系统综合集成

出于对信息社会的深刻理解和针对系统方法在发展和实践中的问题，著名科学家钱学森提出了“定性定量综合集成（meta synthesis）”的思想，即“将专家、群体、数据和各种信息与计算机仿真有机地结合，把各种学科的理论和人的经验与知识结合起来，发挥整体优势”。随后又具体为建立支持定性与定量相结合的综合集成研讨厅的设想，是试图解决对复杂系统的研究及研究方法论问题的一个很好的解决方案。这实际上是将现代的计算机信息技术、多媒体技术、人工智能技术、现代模拟仿真技术、虚拟现实技术引入到系统工程的领域，以解决许多用传统方法难以解决的问题。把定量的模型计算与主要是由专家掌握的定性知识有机地结合起来，实现定性知识与定量数据之间的相互转化。由专家介入到模拟过程之中解决那些计算机不好解决的非结构化问题，即人在回路中，发挥了“人机一体，各取所长”的作用。在这里，人或组织利用研讨厅进行研讨、辩论和“对抗”，从情况的认识、情况的判断、系统问题识别、问题解产生到论证评价、决策方案实施以及反馈，都可以由此得到知识、认识和理论。这是科学实验，最终是为实践服务。而在系统中提供的模拟仿真和虚拟现实表现出来的“身临其境”，也是一种实验，但它提供的是未来的“实践”。这种把分析、判断和决策与决策后的“实践”闭合起来的方法，大大扩展了系统方法论的范围，很好地调和了系统方法论中的矛盾，可以解决许多原先难以解决的问题。在未来的知识经济发展中，综合集成技术将越来越显示出其强大的生命力，它将成为知识经济社会的最重要的技术支柱之一。

工业生产造就分工，信息生产专事融合，这是工业化社会走向信息化社会过程中非常明显的变化，而综合集成技术为适应这种变化提供了相应的手段。将计算机用来打印报表是对计算机的浪费，而将计算机简单地连入网络，也只是集成的最简单的行为。综合集成的目

标不仅仅是连入，而更重要的是关于信息的融合，这也就是称之为综合集成的道理。信息经济的理想状态是通过计算机网络进行充分的信息融合，减少不必要的迂回，达到生产和消费的高度融合。综合集成的目的就是要将各种信息收集过来，然后进行分类、整理、抽取和融合，获取有用的信息，学到知识，最终为应用服务。

知识与信息在本质上是完全不同的事物，信息系统技术为信息的使用提供了手段，而综合集成技术为知识的管理和利用打开方便之门。信息系统技术建立了有效的信息传输、处理、分发和管理的手段，虽然至今来看在世界范围内既不均衡也不完善，但它确实改进了信息的利用。知识只存在于使用者身上而并不存在于信息的集合当中，对知识的管理既要对信息进行管理，也要对人管理。简单地说，“知识管理”是这样一个过程：它对组织或企业集成的知识和技能进行获取，不论这些知识和技能是存在于纸上，或是在数据库中，还是在人的脑海里，然后将这些知识和技能分布到能够帮助组织和企业实现最大产出的地方。知识管理的目标就是力图将最恰当的知识，在最恰当的时候，传递给最恰当的人，使他们做出最好的决策。综合集成在很大程度上就是要在技术上实现这个过程。

只有人类才能在知识的创新过程中扮演核心角色，而综合集成技术要为知识创新提供人机和谐的环境。我们已经理解用机器取代人并不是一个明智的想法，人机分工是信息系统的最佳形式，而创新必定要由人类完成。知识的创新也只能发生在人们社会的交互过程之中。无论计算机能力有多大，它始终不过是人类的工具。综合集成与一般的集成的最直接区别就是，人完全作为系统的组成部分，按照“人机分工”的原则在系统中发挥作用。如同其他工具一样，综合集成技术在为人的创造力提供一个人机有效结合的良好环境。

3 综合集成技术发展趋势

为了达到对信息快速响应、辅助知识管理的目的，综合集成技术已经成为技术的热点，未来的许多发展潜力都蕴涵在这个领域当中。综合集成其实并不是什么新概念，早就有人试图去建立这种环境，但就像理想中的乌托邦一样无一例外地失败了。这是因为条件尚不具备。“一朝分娩”尚需“十月怀胎”，当时的环境并不适合。虽有网络，但范围太小，也没有多少信息；虽有人机接口，但技术尚未达到实用；虽有人工智能的应用，但只能成为摆设，并无多少价值。但今天，无论从哪个方面，我们都已经走到了新时代的门槛上了。综合集成又再一次地成为了热点，也成为我们在未来设计考虑中不可缺少的内容。

第一，我们在信息系统设计时，必须把目光放到基于Internet网的“大信息环境”下去考虑。现在还有人在讨论这个问题：Internet网出现在70年代，80年代已经广为人知，但为什么到了90年代才突然大放异彩，迅速得到发展呢？在这里，除了在网络技术上多年的积累，技术逐步成熟以外，WWW技术的产生和引爆起到了十分关键的作用。作为多媒体技术的分支之一，超文本技术在网络上找到了其最具历史意义的应用，实在是很多人没有想到的。现在我们反过来去研究WWW的作用，就很容易发现，WWW所做到的最重要的一点就是将复杂的网络操作，通过超文本技术和简单的协议，变换成了简单的“点击”。其直接的结果就是使得用户不需要什么网络知识和约定，便可以很容易地访问任意地点的计算机资源。用户群的扩大导致资源的增长，反过来又促进了用户群的再次扩大，如此循环往复，就导致了Internet网的迅速发展。从原理上讲，这些技术都不是什么新的发明，也不复杂，但通过巧妙地组合（其实也是集成），就引发了一场变革。而这种变革带来的就不仅仅是技术上的变化，更重要的是其引起了信息化社会、信息化产业等方面迅速进步。从这里我们可以发现，依托Internet网的“大信息环境”建立各类信息应用，将成为未来最重要的发展趋势；在这个环境下实现各种多媒体技术的综合集成，是未来技术发展的突破口。

第二，建立系统各要素之间的关系。不同的系统要素需要建立统一的连接方法，超媒体是建立系统各元素连接的可用的一种方法。早期的超文本(hypertext)建立的是文本字符的“超链”，后来的超媒体（hypermedia）把各种多媒体数据的关系也初步建立了起来。最著名的当属WWW，它利用Internet网的统一资源定位器URL(uniform resource loc ator)、HTML语言和HTTP协议，建立了在全网范围内多种媒体数据的相互连接关系，用户可以在不用了解任何专业技术的基础上，就可以获得所要的数据和信息。这正是WWW 之所以成功的最重要的原因。WWW的成功给我们一个启示：超文本建立的是文本的超链的连接，超媒体建立的是多媒体之间的连接，那么在“大信息环境”下的应用要涉及到的各种要素远远不仅仅是这一些内容。作为一个未来的复杂应用（特别是虚拟化、协同化和可视化的应用），可能要涉及到各类媒体数据、各种资源中心、参与协作的人员和专家、处理的单元、参与的任务和需要解决的问题等多种要素，在各种要素之间还存在着更为复杂的相互关系。建立起这些要素之间的关系，也要依靠超媒体技术，即未来的开放超媒体技术。将资源的范围扩大，用超媒体建立起包括数据、信息、知识、模型、专家、处理等各种系统要素之间的综合集成“超链”联系，通过能够自主工作和学习的所谓“智能代理”在信息媒体协作空间上的相互影响，形成多媒体综合集成环境，形成以超媒体为基础的超级中间件(hype r-midware)，是综合集成环境所要研究的主要问题之一。

第三，必须在“内容”一级上去实现综合集成技术，与之相关的技术将是未来竞争的重点。要做到综合集成而非简单的集成，就必须能够在信息内容上有充分的操纵手段，包括从多媒体信息源中挖掘知识。系统综合集成必然要涉及到对内容的综合，但对多媒体而言，目前我们还缺乏完全实用的对媒体的理解或识别能力。例如，图像的理解、语音的识别、视频的情节理解等等。但多年来在这些方面研究取得的进步也是有目共睹的。多媒体的基于内容检索技术与传统的图像理解或语音识别不同，它首先要做的是不用任何领域知识对大量的

媒体进行识别和分类，在低层的物理特征的基础上检索出所需的内容，而将理解其真正的含义的工作交给用户自己去做。不需领域知识的低层特征识别虽然可以大规模地缩小目标空间，但在内容一级上实现综合还需要更高层次的特征和语义。这种更精细的识别需要领域知识，层次愈高就愈需要人工智能技术的进步，但毕竟目前这方面离真正实用还有相当大的距离。可以这样说，谁先掌握了对内容的实用处理能力，谁就会在未来的竞争中占据主动。微软、IBM等对相关的技术如语音识别、图像理解、视频处理、多媒体技术等进行大量的投入，也说明了这一点。

第四，综合集成环境必须是能够支持协同工作的环境，必须支持人的介入。复杂的问题需要多人协作解决，协作本身就是一个难题。在大信息环境下，计算机支持的协同工作要逐步发展为多媒体综合集成环境支持下的协同工作，即从CSCW发展为M2SCW (multi media metasynthesis supported cooperative work)。这种支持将在很大程度上与多媒体会议技术、虚拟现实技术、信息融合技术、协同感知技术等新技术的发展程度有关。例如，通过电话进行协作显然不如通过电视会议进行协作更直观和方便，而在未来可以将异地不同的协作参与者合成到一个虚拟的空间之中，对虚拟的对象进行操作，那又更加不同。在跨全球范围的、虚拟与真实交汇的、多对象多人的环境中实现一个智能化的协同工作环境，是综合集成技术未来所要达到的目标。

第五，综合集成环境必须能够支持广泛的服务。对于21世纪的预测之一是各种信息服务将会急剧发展，在很大程度上将像自来水、电、煤气一样引入到千家万户，用户可以通过Internet网获得更多的信息服务。用户可以获得各种媒体、素材、数据、信息，可以访问任何人，例如医生、专家或教授，可以获得在“大信息环境”中所具有的所有服务。但是，获得的这些服务除了要在用户的终端上集成外，很大程度上需要结合用户需求进行综合，而

不是一股脑地将这些堆给用户，使得用户面对汪洋大海般的信息反而无所适从。如果不加限制，可能连“信息垃圾”也堆给了用户，最后就会导致用户的拒绝。所以，对从不同服务而来的各种信息服务，需要有智能化的寻找、检索、过滤和选择的手段，还需要能够对这些信息进行组合、归纳和融合，生成新的信息和进行新的表现。多媒体综合集成的目的就是为了达到这个目标，综合是服务集成的关键。

第六，在综合集成环境下实现知识管理是综合集成技术的基本目标。知识管理的基本职能是外化、内化、中介和认知。外化是以外部储藏库的形式收集知识，并提供相应的标准进行组织，根据各知识源的相似之处实现分类和识别。在此基础上，用聚类的方法找出知识库中各知识结构之间隐含的关系或联系。综合集成环境不仅要能够为用户提供功能强大的搜索引擎，而且还要进行分类的管理。内化是设法发现与特定需求相关的知识结构。在内化过程中，从外部储藏库中提取知识，并以最适合的方式进行重新布局或表现，通过过滤来发现与知识寻求者相关的东西。智能化的处理将逐步做到这一点。中介过程强调明确固定的知识传送，将需要知识的对象与最佳的知识源相匹配。通过追溯个体的经历和兴趣，中介能把需要研究某一课题的人和相关的有经验的专家等连接起来。这就是所谓的个性化设计，综合集成环境应该能够逐步地识别每个用户的需求，然后主动提供服务。认知是对前三项功能得到的知识的运用，是知识管理的终极目标。现有技术很少能够实现认知过程的自动化，通常都是采用专家系统技术、人工智能技术、数据仓库技术等综合实现决策的支持和辅助。这些技术的发展，对未来的发展起着关键性的作用。

4 结束语

集成、系统集成、系统综合集成，是不同层次的系统集成概念的表述。上面简单介绍了系统集成与综合集成的基本概念，重点讨论了系统综合集成的内容和发展趋势。虽然没有