萬維網(wǎng)科學(xué)的歷史、發(fā)展和挑戰(zhàn)

筆者最早接觸互聯(lián)網(wǎng),是1995年參加中國科學(xué)院百所聯(lián)網(wǎng)科學(xué)數(shù)據(jù)庫建設(shè)之時。那是,頻繁地在Netscape或IE中輸入WWW的時候,就很奇怪,這三個W組成的字母究竟是什么呢?通過學(xué)習,慢慢理解了,WWW是World Wide Web的縮寫(有時候僅僅用Web,也是WWW的含義),是互聯(lián)網(wǎng)所提供的服務(wù)其中之一,一個由許多互相鏈接的超文本組成的系統(tǒng)。其核心,由統(tǒng)一資源標識符(URI)、超文本傳送協(xié)議(HTTP)和超文本標記語言(HTML)三個標準構(gòu)成。提姆·伯納斯·李(Tim Berners-Lee)被稱為 WWW之父,他在1989年,看到了將超文本系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起的機會,并在1990年9月至12月創(chuàng)建了這樣的系統(tǒng),并于1991年的8月23日正式向公眾開放。1994年6月,北美的中國新聞電腦網(wǎng)絡(luò)(CND)在為其電子刊物《華夏文摘》推出網(wǎng)站服務(wù)時,中國科學(xué)院已故院士、科學(xué)網(wǎng)李小文先生通過電子郵件提出翻譯為“萬維天羅地網(wǎng)”,簡稱“萬維網(wǎng)”,正好與漢語拼音的簡稱完全相符,大家一致認為這個譯法“信、達、雅”面面俱到,一錘定音。于是,“萬維網(wǎng)”成為World Wide Web的標準翻譯被廣泛采納[1]。

 
萬維網(wǎng)的誕生,從根本上改變了我們生活的方方面面,對世界產(chǎn)生了深刻而又復(fù)雜的影響。對于一些企業(yè)家來說,她創(chuàng)造了巨大的財富,它重塑產(chǎn)業(yè)格局導(dǎo)致業(yè)務(wù)延伸;對社會來說,她帶來言論和信息自由,即便充斥著粗俗對話和網(wǎng)絡(luò)攻擊;對科學(xué)研究來說,她已經(jīng)改變了科學(xué)家溝通、合作和教育的方式。人們越來越認識到,必須有一個明確的研究議程來了解當前不斷變化的潛在網(wǎng)絡(luò),更需要創(chuàng)建一個新的領(lǐng)域來探索萬維網(wǎng)潛在的科學(xué)、工程原理和社會影響。2005年9月,在倫敦舉辦的英國計算機協(xié)會的研討會上,萬維網(wǎng)研究的科學(xué)家們討論了構(gòu)成萬維網(wǎng)科學(xué)內(nèi)核的科學(xué)和工程問題。與會人員考察了萬維網(wǎng)的新趨勢,并就如何利用新媒體的機會、數(shù)據(jù)資源以及知識庫“網(wǎng)絡(luò)化”的具體類型進行了激烈辯論。該研討會涵蓋了廣泛的技術(shù)和法律主題。例如,從已經(jīng)進行了許多研究的萬維網(wǎng)構(gòu)架和拓撲結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡(luò)連接的法律問題等等。這項工作使得一些人認為萬維網(wǎng)的發(fā)展遵循一個進化路徑,建議在一個生態(tài)條件下觀察萬維網(wǎng)。
 
分析萬維網(wǎng)需要更好的數(shù)據(jù)模型是顯而易見的。給定一個主題,如何找到權(quán)威的網(wǎng)頁?對于這樣一個簡單的問題,傳統(tǒng)的信息檢索技術(shù)對于規(guī)模越來越大的網(wǎng)絡(luò)是不夠。人類在網(wǎng)絡(luò)上交流的話題是可以通過鏈接矩陣進行分析的,信息檢索和基于結(jié)構(gòu)的搜索中的數(shù)學(xué)問題,定會隨著萬維網(wǎng)的發(fā)展變成一個熱門的研究領(lǐng)域。然而,為模擬萬維網(wǎng)所開發(fā)的數(shù)學(xué)框架,在方法有很大的不同。雖然系統(tǒng)分析中面向過程的方法、人工智能和語義研究的符號建模方法、以及在網(wǎng)絡(luò)分析中所使用的數(shù)學(xué)方法都是相關(guān)的,但目前還沒有一個數(shù)學(xué)的模型可以統(tǒng)領(lǐng)一切。十多年前的萬維網(wǎng)正在經(jīng)歷一次從文本文檔到數(shù)據(jù)資源的擴展。在人類可讀文檔的網(wǎng)絡(luò)中,自然語言處理技術(shù)可以從這些文本中提取一些語義。這些方法是基于“隱藏”的語義,但計算機通過使用啟發(fā)式技術(shù)來概括人類之間通信的意圖。在關(guān)系數(shù)據(jù)和邏輯判斷的“語義網(wǎng)”中,如果將計算機邏輯包含在這些元素中,就可以做得更多。研究人員可使用新的、基于邏輯的語言來回答問題,進行假設(shè)檢查和數(shù)據(jù)建模。
 
次年(2006年),提姆·伯納斯·李等在Science上發(fā)表了一篇文章“創(chuàng)建萬維網(wǎng)科學(xué)”[2],提出應(yīng)形成專門的跨學(xué)科研究團體,推動萬維網(wǎng)科學(xué)的各種學(xué)術(shù)計劃和研討會。這里討論萬維網(wǎng)的時候,特意加上了“科學(xué)”二字。物理學(xué)和生物學(xué)是人們能理解的科學(xué),它們分析自然世界,試圖通過尋找微觀規(guī)律來外推到宏觀領(lǐng)域,這是建立在觀測行為基礎(chǔ)上的研究。相比之下,計算機科學(xué),雖然也進行局部分析,但主要還是綜合的。如果要產(chǎn)生新的計算機行為,就涉及到構(gòu)建新語言和算法。萬維網(wǎng)科學(xué)正是這兩個特征的結(jié)合。萬維網(wǎng)是通過正式指定的語言和協(xié)議創(chuàng)建的工程空間。然而,由于人類是網(wǎng)頁的創(chuàng)造者,與之有緊密的聯(lián)系,其相互作用形成了萬維網(wǎng)上宏觀尺度的全新模式。人類的互動受社會習俗和法律的約束。因此,萬維網(wǎng)科學(xué)本質(zhì)上必須是跨學(xué)科的,其目標一方面是要了解萬維網(wǎng)的發(fā)展,另一方面又要創(chuàng)造新的方法讓更強大和更有利的模式出現(xiàn)。

責編:科普知識網(wǎng)

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