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国内外云服务理论和研究现状对比、应用发展趋势

发布时间:2019-06-06 来源: 责任编辑:wenwei

【导读】云服务在经济建设、管理决策和社会发展中发挥着重要的作用,为了明确目前国内外云服务研究发展趋势和所存在的问题,对国内外云服务研究进行分析比较。
 
[目的/意义]云服务在经济建设、管理决策和社会发展中发挥着重要的作用,为了明确目前国内外云服务研究发展趋势和所存在的问题,对国内外云服务研究进行分析比较。[方法/过程]首先,对国内外云服务研究的发文趋势、演化路径和高频关键词网络进行分析;其次,分析了国内外云服务理论和应用研究,并对国内外云服务理论和应用研究进行了对比分析,归纳存在的问题。[结果/结论]目前国内外云服务研究的理论与应用既有交叉,又各有其侧重,未来云服务在应用方面的发展趋势将更加显着。
 
云服务已成为学界和市场研究机构研究的热点,云服务的应用已渗透到市场、企业、个人、教育等各个领域。情报服务与信息社会研究也成为情报研究领域关注的热点,具体表现在知识服务、智能服务、云服务等研究方面。2016年在《信息技术、云计算、云服务运营通用要求》标准中提出了按需服务、网络依存性和可计量等服务特征。同年,全国信标委云计算标准工作组《工业云服务模型》和《工业云服务能力总体要求》标准编制组会议规定了工业云服务的内容、提供和使用工业云服务的角色、活动等内容。2009年,国内外研究者几乎同时开始关注云服务研究。国外早期主要针对创建云服务的数据中心的成本、数据中心网络中的研究问题,如提高网络敏捷性、联合优化网络和数据中心资源以及新的地理分布状态系统和机制[1]。国内主要是云环境下的信息服务等级协议[2]、云服务平台和模型方面的探索。
 
随着大数据、云计算、云存储等云应用的发展,近年来国内外学者广泛的开展了云服务的理论和应用研究,涉及领域较广,并产生了一些研究成果。如云服务安全和风险、云服务组合优化以及云服务评价模型等,对于云服务中的相关决策和管理具有重要的实用价值。为深入了解国内外云服务研究现状,本文将基于信息计量、可视化分析和内容分析等方法,以国内外云服务学术文献数据为研究对象,对国内外云服务学术文献研究现状进行较为全面的挖掘和分析,进而揭示国内外云服务服务研究现状及趋势,为我国相关研究提供借鉴和参考。
 
本研究国内文献以“云服务”为主题(词),在CNKI中检索,筛选最相关文献数据1280条。国外文献选择WOS核心数据库为数据来源,检索式采用主题=(“Cloud Service”)进行检索,最终获得有效数据4 288条。检索截止日期都为:2018年7月8日。
 
1国内外云服务研究综合分析
 
1.1发文趋势分析
 
对文献数量进行统计分析有利于在宏观上掌握某一领域的发展规模,从整体上把握学科的发展脉络。数量趋势的变化,可以从一定程度上反映学科发展的特点和规律。按照年份对国内外发文数量进行统计分析(见图1),可以看出2009年国内外对云服务研究的起步基本一致,且文献量较少,表明国内外云服务的研究正处于起步阶段。随着社会的不断发展,国内外云服务研究开始逐渐升温,从2011年起,国内外论文数量明显增加,国外论文增长尤为显着。尤其在2013年之后文献数量几乎呈双倍增长,到2016年达到了历来最高峰930篇。而国内文献数量相对增长较慢,2014年最高峰才达到211篇,之后增长较缓慢。
 
国内外云服务理论和研究现状对比、应用发展趋势
 
通过对比分析,国内外云服务研究趋势不同步,国外发展趋势比国内的总体数量要高。究其原因,国外具有先进的技术背景和网络环境,且在计算机技术和网络技术发展方面一直领先。国内2014年在工业和信息化部指导下,可信云服务大会召开,正式发布第一批通过可信云认证的云服务名单并颁发了年度云服务奖,云服务研究正处于高增长期。从2014年起,云服务的发展进入一个新的阶段,发展速度有所减缓。
 
绘制文献数累积量的走势(见图1),可以看出国内外2011年以前文献数量增长缓慢,2011年以后进入快速增长阶段,但从2016年后,国内外文献数量均开始呈下降趋势。为了进一步验证增长趋势,对其进行趋势线模拟,发现文献分布均可用指数模拟,国外模拟趋势线拟合值R2=0.749,国内模拟趋势线拟合值R2=0.7332,发现国内外文献拟合效果偏低,具有较低的可靠性。累积量呈现指数型下滑,说明国内外云服务近年来理论和应用研究有待继续加强,需要研究人员的持续关注、高度重视。
 
上述分析表明国外云服务的发展相对于国内更为成熟,说明我国云服务研究有必要进一步的加强,特别是大数据环境下,我国云服务可借鉴国外较成熟的技术,将云服务的应用拓宽在更多的服务领域。
 
1.2研究演化路径分析
 
通过对高频关键词的演化分析可以了解国内外云服务的研究热点及其发展轨迹。国内选取词频大于20次的高频关键词绘制了其逐年分布的柱状图,如图2所示。
 
国内外云服务理论和研究现状对比、应用发展趋势
 
从图2中可看出,这些高频关键词的发展趋势基本都是逐年增加,但是在2016年出现一定程度的下降。此外,可以看到每年排名第一的关键词均为云计算,这也是大多数云服务文献研究的热点,紧接着还有云服务、云制造、数字图书馆都是具体的研究方面,并且在近几年发展态势均有所下滑,特别是云制造、数字图书馆、图书馆,2011-2015年增长速度最快,而2016-2017年增量不突出,说明近年来涉及云制造、数字图书馆的研究有所减弱。云存储也是技术方面讨论的非常多的话题,云服务是一个较复杂、应用多样、相互作用、不断演化的综合性复杂体系。云服务和云计算联系十分紧密,且这两个词的研究热度也一直最高。云制造、云存储、云服务平台也是研究较热的词汇,在云服务的研究中也占有重要地位。
 
国内外云服务理论和研究现状对比、应用发展趋势
 
国外选取词频大于50次的高频关键词绘制了其逐年分布的柱状图,如图3所示。从词频大于50次的高频词逐年分布图总体上看,2009-2011年国外云服务的高频关键词增长较慢,2012-2017年增长十分迅速,2018年开始国外云服务研究数量呈下滑趋势,这与国内高频关键词增长趋势类似,除了与文献数量获取的时间有关,可能与云服务的研究进入到一定高度有关。国外云服务高频关键词Cloud Computing(云计算)、Cloud Service(云服务)、Cloud Security(云安全)一直位列前三,是核心热点,Cloud Service Provider(云服务提供商)、Resource Allocation(资源分配)、Big Data(大数据)、Access Control(访问控制)这几个发展趋势较好,且上升较快,值得研究人员持续关注。另外,该研究领域Cloud Computing(云计算)、Cloud Service(云服务)、Cloud Security(云安全)一直是国外研究的热点。
 
从整体上对比国内外高频关键词的演化分析发现,所有高频关键词在2009-2012年间增长较慢,2013-2016年均增长较快。2018年开始减弱,这可能与统计文献的时间有一定的关系,但总体增长趋势与2013-2016年间相比有明显的下降态势。
 
1.3高频关键词共现网络分析
 
为了更加直观地展示云服务研究热点与其共现关系,利用NetDraw可视化工具绘制国内外高频关键词共现关系图(见图4和图5)。图中节点大小以其点度中心性展示,颜色和形状对应K-cores凝聚子群分析结果,节点间连线的粗细反映节点联系的强弱,即共现次数。图中为红色圆形节点集中紧密且节点最大,占据了共现网络的核心位置,是上述分析中云服务最主要研究领域热点。
 
使用UCINET对共现网络进行网络密度分析,计算出国内云服务研究的高频关键词共现关系网络的整体网密度为0.6424,而国外高频关键词的共现关系网络的整体网密度为0.9333,均为相对较高的数值。由此可看出,国内云服务研究的热点领域间联系较紧密,围绕中心热点呈聚集趋势,相关研究或技术仍然比较集中,涉及面广且内容丰富,如云服务、云计算、云服务平台、服务质量和云安全等。而国外云服务研究的热点之间的关系更加紧密。这从侧面体现了国内外云服务的跨学科性质,属于多领域融合应用前沿,涉及信息技术、计算机科学、图书情报与档案管理等多角度交叉范畴,结合多方面的理论与应用研究,从而导致各种不同角度的研究均有各自的范式,使整体网络呈现聚集的趋势。
 
此外,从网络边缘节点的特征分布可看出,国内外研究贡献网络关系主要体现在两方面:1)研究的广泛性,包括理论、应用、趋势、策略、评估指标和影响因素等多角度研究;2)产生了诸多细分领域,如云计算、云服务平台、云计算环境和云技术等。文献研究的边缘化节点体现出了云服务研究极强的扩展与分支趋势,相比而言,国内主要集中在私有云、云服务组合、云环境、移动云技术等技术领域类拓展的趋势。国外主要集中在Cloud Service Providers(云服务提供商)、Simulation(仿真)、Quality of Services(服务质量)、Cloud Service Selection(云服务选择)和Service Discovery(服务发现)等方面,这些研究领域关系联系较紧密,从一定程度上反映了研究热点之间的联系。另外,为实现云服务研究的进一步发展与应用,融合跨学科的合作必不可少,这也是今后国内外文献研究和技术研发交叉拓展的发展态势。
 
2国内外云服务理论研究
 
2.1国外云服务理论研究
 
在云服务理论研究中,服务可靠性和服务性能是两个重要问题。国外相关理论研究主要有:
 
1)云服务性能与评估。网络处理作为云服务解决了网络管理员面临的实际问题,中间件处理可从云外包中受益。Sherry J设计和实施一种将企业中间件处理外包到云端的实用服务,并讨论了数据驱动对云端的处理性能以提高其网络中的安全性能[3]。Yang B对故障恢复的云服务性能评估进行了详细地研究,并分析了子任务的优先条件,提出了云性能评估模型和方法[4]。
 
2)云服务组合与优化。服务组合是一种不断发展的方法,通过重用和优化服务来增加云计算的应用程序数量。基于代理的云服务用在多云环境中可为不同类型的云服务进行组合服务,如一次性虚拟化服务、垂直服务、集成同质服务、集成异构服务等。Gutierrez-Garcia J O通过基于代理的测试平台验证了组合服务可满足服务需求,根据动态费用自主选择服务组成多云服务[5]。Kurdi H提出了一种新的用于云服务优化算法,可利用多个云服务组合算法竞争[6]。
 
3)云服务选择方法。云服务选择是云服务未来的研究方向。互联网上云服务的爆炸式增长为云服务的发现和选择带来了新的挑战。为此开发了一系列先进技术来促进服务用户选择适当的服务。Sun L调查了最先进的云服务选择方法,从决策技术、数据表示模型、云服务的参数等方面进行了分析,提出了当代云服务选择中的主要研究问题[7]。Ghosh N认为客户面临的主要挑战是选择合适的服务提供商以确保服务质量,提出了促进选择云服务提供商的方法[8]。
 
综上所述,目前国外云服务的理论研究相对比较成熟,涉及云服务的性能与评估、云服务的组合与优化以及云服务的选择与方法等多个方面,但依然存在着云服务选择与用户、提供商之间服务级别协议标准等问题。
 
2.2国内云服务理论探索
 
管理层、技术层、用户层,对云服务的建设和质量评价提供了科学依据。国内相关理论探索主要有:
 
1)云服务模型与策略。程慧平等对国内外文献内容进行归纳、总结和比较分析的基础上,揭示了个人云服务研究中的理论模型和影响因素[9]。郑荣等介绍了竞争情报服务联盟、云服务等相关概念,构建了基于云服务平台的竞争情报服务联盟模型[10]。张立频结合私有云和混合云理论,提出了基于云计算学科知识网络平台的实现策略[11]。
 
2)云服务质量与用户。程慧平等从用户视角探讨个人云服务质量,采用多维度多层次方法构建了个人云服务质量评价指标体系[12]。唐晓应等通过大数据分析、分布式云服务等手段,设计了以高校图书馆为信息渠道的社区用户信息云服务[13]。李卫东等介绍了云服务以软件服务、平台服务、基础设施服务为基础的传输媒介,分析了通过云服务实现媒介内容的智能推荐以及实现对受众的智能化管理[14]。
 
3)云服务安全与信任。程慧平等从云风险评估、云风险控制、云风险治理等角度对云服务安全风险研究进展进行了述评[15]。谢洪安等认为云服务环境下存在资源共享及特权安全威胁,提出了一种基于无干扰理论的云服务可信模型[16]。刘征驰等通过分析“自建服务”和“云服务”的模式特点,建立了在位垄断企业和潜在竞争企业间的市场竞争模型[17]。
 
4)云服务平台建设与评价。赵广凤等利用云计算技术构建统计云服务平台,探讨了提升统计信息服务、统计咨询服务和统计监督服务的能力[18]。甯佐斌以云服务平台的分布技术、虚拟技术和集群技术理论为基础,着重阐述了数字图书馆云服务平台的架构模型设计[19]。刘钻石等针对可信云服务选取的问题,提出了一种基于D-S理论的云服务评价方法,最后通过案例验证云服务评价方法的可行性与有效性[20]。
 
国内理论研究范围较广,涉及计算机、新闻、图书情报与档案管理和统计学等学科领域,表明国内云服务研究发展比较迅速。具体研究主要集中在云服务的技术层、用户层以及服务平台的管理、安全、信任等方面,技术是服务研究的基点。另外,云服务的信任和质量及平台建设已成为国内理论研究的重点,云服务理论在图书馆和企业方面研究较为突出。
 
2.3国内外云服务理论研究对比分析
 
通过以上国内外云服务理论研究分析,从研究的广度而言,国外理论研究比国内要广,涉及云服务的性能、评估、组合优化等方面;而国内虽然研究广度也有一定的进展,但还停留在云服务的技术和用户层面。从研究的深度而言,国外理论研究比国内更深入更具体。特别是在理论创新方面更突出,国外理论研究始终围绕用户的需求和满意度展开研究,涉及用户的行为和体验,并将这些理论广泛地应用到不同的领域,从而促进云服务的理论创新和发展。而国内在理论创新方面还比较滞后,基本是借鉴国外理论的基础在不断发展,多是对国外理论或实践研究的总结,且云服务理论在实践方面的应用比国外要少。国内云服务理论主要应用在图书馆和企业中,而国外早已应用在商业和经济领域中。
 
3国内外云服务应用研究
 
3.1国外云服务应用研究
 
目前,国外在云服务应用研究方面已经有较典型和成熟的案例,本文对国外云服务研究的应用进行分析。
 
1)资源配置模型。云服务选择性能预测模型根据资源配置的不同选项预测云节点的性能指标,以解决特征分布和提高预测准确性等问题。Al-Faifi A M基于智能数据的实际工作负载模式,提出了一种自动性能预测模型[21]。Pal R提出了云服务市场的经济模型,验证了云提供商可以采用的模型来减少资源浪费,同时满足用户服务级别、质量保证等配置资源方式[22]。
 
2)云服务质量与评估。在面向服务的云计算中,云服务质量具有很高的差异性,用户很难评估这些云服务和满足其质量要求。Wang S G提出了一种准确的用于面向服务的云计算质量评估方法[23]。首先根据云用户的偏好评估云服务提供商,然后采用云模型监控质量数据的不确定性,最后使用模煳逻辑控制获得质量的评估结果。
 
3)大数据与跨云服务组合。云计算提供可扩展的基础架构,用于处理医疗数据分析等大数据应用。跨云服务组合提供了一种能够进行大规模数据处理的具体方法。Dou W C基于历史记录的服务优化方法,提出了一种隐私感知的跨云服务组合策略[24]。这种跨云服务组合可像云一样保护云隐私并无需公布其所有的交易记录。此外,该方法还降低了开发跨云服务组合计划时间的复杂性。
 
4)工业自动化云服务。开发新的云服务可支持各种各样的实际应用程序。一种新的云服务:工业自动化,其中包括从反馈控制和遥测到工厂优化以及企业管理等不同功能。Hegazy T提出了一种新的基于云的自动化架构,并分析了架构下的成本和时间[25]。这种自动化架构可节省成本和时间,主要是由于控制器的虚拟化以及硬件成本和相关劳动力的降低。
 
云服务通常具有各种级别的服务和性能特征,云服务已应用在工业、商业、个人等不同的领域。但是,云服务组合中存在隐私问题,云服务组合的复杂性需要新的组合和聚合方法。此外,如果云未能按其“承诺”的质量提供服务,那么跨云和在线服务组合的可信度将会受到质疑。
 
3.2国内云服务应用研究
 
国内云服务应用主要体现在教育、管理、用户体验等方面。面向云服务应用的多样化、个性化、复杂化的服务需求,探索云服务应用具有重要现实意义。
 
1)云服务组合研究。王宏起等从科技需求的时间维度设计了基于现实、潜在和未来需求的信息交互云服务模式、知识推送云服务模式和智慧营销云服务组合模式[26]。杨震等提出了一种基于信任合成的云服务动态组合方法,该方法可满足新型计算模式动态多样化应用需求[27]。
 
2)云服务质量与评价。周鹏等分析了教育云服务内容和服务过程,从提升教育质量和促进教育公平两个维度提出了教育云绩效评价目标和评价指标体系[28]。金鸿等分析了基于服务质量的制造云服务组合流程,提出了制造云服务组合整体服务质量的评价方法[29]。王泽针对实时数据进行评价,得出了改进质量的云服务评价的服务内容更能满足网络用户需求[30]。
 
3)云服务环境与体系。余宪泽等将“同课同构”放到视频云服务环境中建新型教研模式,借助信息技术手段提升教师参与的积极性和实现研修活动的高效益[31]。杜梅等通过文献调研、文本分析与问卷调查等方法,提出了中国电子文件管理在云环境中安全与保密方面存在的主要风险[32]。熊巧巧等从评价指标体系、环境影响等方面对全生命周期机床供应链的评价方法进行了研究,并建立全生命周期机床云服务体系架构[33]。
 
4)用户体验与仿真。孟煜等提出一种云服务用户并发量区间预测模型,通过一个实例分析该区间预测模型对解决自适应资源调整无效问题的有效性[34]。张军等在分析云服务模式的基础上,结合实践案例提出了云服务用户体验设计的创新实践策略[35]。冯勇等运用虚拟仿真手段进行建模并制作故障诊断数据库,利用对云数据控制直观地实现典型自动变速器传动过程的分析仿真[36]。
 
国内云服务应用研究范围较广,主要应用在教育、管理和用户体验等方面。在教育和图书馆方面的应用相对较多。同时在云服务应用中也出现了一些问题。如用户需求、用户体验、安全、隐私问题,云服务的质量等问题,都是云服务应用中需要不断完善的课题。
 
3.3国内外云服务应用研究对比分析
 
通过对国内外云服务的应用研究分析,国内外应用研究的相同点是均对云服务资源配置与组合的应用进行了广泛地探讨,以及服务质量和评价也开展了不同角度的研究。不同的是,国外侧重于云服务的经济研究,而国内主题集中在信息交互、知识推送和营销云服务等方面。而在质量与评价方面,国外已采用云用户的偏好评估云服务提供商的质量,通过监控服务质量来提升云服务效率。国内还停留在服务的流程与方法方面。国外应用研究领域比国内要领先,国外应用涉及面向大数据应用的跨云服务组合,而国内还在探讨云服务环境和体系建设方面的问题。同时也说明了国外云服务应用研究联系实际应用比较紧密,国内需要进一步地加大云服务在不同领域的应用研究。
 
国内应用研究主要有企业云服务、生产过程和管理中的云服务、高校云服务和图书馆云服务、一带一路云服务、视频云服务(网络广电电视台视频)等方面;国外除了应用在医疗数据跨云服务组合外,还主要应用在工业自动化方面。总之,国外云服务应用研究均优于国内研究的广度和深度。
 
在云服务平台、功能、问题分析等方面;云服务在电子文件管理中的应用,表现在云服务管理和技术升级以及加强服务协议管理以满足安全与保密要求等方面。在互联网背景和大数据环境下,以用户体验为核心的云服务设计和策略也是应用研究的主要方向。
 
4结语
 
云服务研究已在国内外成为大势所趋,通过对国内外云服务研究的综合分析、理论研究、应用研究对比分析可以得出以下结论:
 
1)通过对发文趋势的分析发现国外文献增长趋势比国内要显着,并且国外未来增长趋势继续高于国内。通过研究演化路径分析发现国外云服务关键词演进速度比国内要快。国内主要是2011-2015年增长较快,而国外主要是2012-2017年增长快。从高频关键词的共现关系分析可以得出国内外云服务和云计算之间的关系非常紧密,其它多数共现词均与这两个词有共现关系。
 
2)通过国内外云服务理论研究对比分析发现,云服务理论涉及的学科较多,主要有计算机科学、图书情报学、统计学、数学、新闻学、管理学和社会学等学科领域,并且这些学科理论交叉研究较明显,特别是计算机科学与管理学、社会学和图书情报学交叉研究较多。另外,就国内外研究的具体理论而言,几乎涵盖了人文科学、社会科学、理学、工学、信息科学和医学等诸多学科。可见,云服务研究对现代社会的贡献和作用越来越大,尤其是在大数据和互联网背景下,人们对云服务的需求越来越大,已成为人们生活的重要组成部分,因此,云服务理论的探索和发展是个研究领域的重要课题之一。
 
3)通过国内外云服务应用研究对比分析发现,国外已将理论模型应用到具体的云服务案例中,在服务质量、服务级别、用户满意度和资源配置方面都取得了良好的效果。另外将大数据应用在隐私感知的跨云服务组合策略上,开发新的工业自动化云服务支持各种各样的实际应用程序。国内云服务应用还包括公共云服务、空间信息云服务、物流云服务、信息咨询云服务、医疗与服务、智能交通云服务等方面。
 
总之,云服务理论和应用研究将成为国内外不同学科继续研究的热点。随着大数据和网络时代的发展,将有更多的学科会投入到云服务研究的探索。计算机学科和图书情报学科对云服务的研究将会在未来发挥更大作用。国内外云服务研究助力了经济发展、社会服务进步、人类生活水平的提高等,给国家、教育、金融和企业带来知识服务、信息服务、智能服务方面的便利。但同时也产生了一系列的问题,如云服务的安全问题、隐私问题、计费问题、危机问题、管理问题、技术问题、政策与法律问题等。从情报学角度而言,信息技术、云服务一直是情报服务和信息社会探索的焦点。云服务对情报服务的发展具有重要的里程碑意义。
 
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(责任编辑:孙国雷)
 
 
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