[发明专利]一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统及方法

权利要求书

1.一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统，其特征在于：包括：跨域资源集成模块，知识管理及认知计算模块和分布式边缘服务器协同服务模块；

所述跨域资源集成模块，对分散于各个边缘服务器之中的异构数据源建立起一个公共的资源集成环境，为用户提供一个统一的数据建模方式与透明的访问视图，以便在下层构建知识时提供数据的快速定位；

所述知识管理及认知计算模块，在对数据快速定位的基础上实现跨域数据的知识提取，并形成知识库，将知识划分为云端的全局知识以及分布于边缘服务器的局部知识，对各个边缘服务器上的资源形成全局的管理，最终将形成的知识传递到下层模块；

所述分布式边缘服务器协同服务模块，针对用户提出的计算服务请求，进行跨域的资源调度，通过云端与边缘服务器的协同机制，对分布于边缘服务器的局部知识进行组合，进而实现对用户计算请求的响应；

所述跨域资源集成模块基于形式化表达的分层弹性数据模型，该分层弹性数据模型包含物理层、语义层、逻辑层与感知层，其中：

物理层，将现实世界中实体对象看成节点，以节点及节点之间的关系为核心表述要素，采用点线拓扑、线线拓扑相结合的二元表达形式描述物理世界网络，构建网络的基本骨架；

语义层，用以描述作用于物理层的核心表述要素、限定时空对象参与时空行为范围的时空规则，参考点集拓扑学的表达方式，将时空规则进行粒度化处理，并采用集合形式表述，以支持时空规则的叠加和自效验；

逻辑层，即以物理层的核心表述要素和语义层的时空规则为基础，面向具体的时空参与对象，提取与之对应的元素，构建限定对象化时空网络；

感知层，即将物理层核心表述要素和逻辑层构建的对象化时空网络为基础，进行定位关联定点感知、移动感知、信号控制数据，组成多类感知网络，以支持多源感知数据的加载。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务系统，其特征在于：所述知识管理及认知计算模块基于“词汇表-知识图谱-算法池”架构对系统中不断聚集的知识进行表示，其中：

词汇表是数据类型定义、数据类型的潜在属性和它们之间关系的集合；

知识图谱是由顶点和连线组成的知识表示，顶点是一个实体实例，连线表示两个实体之间的关系，图是词汇表中所定义的一组实体及其关系的一个实例化；

算法池包含了众多算法，虽然它们被视为解决问题的一种知识，能够解决问题、提取特征、理解模式，甚至帮助决策，但它们不能在图中表示；它们部署在单独的运行时环境中，作为服务导出到其他系统中；

所述知识管理及认知计算模块具体实现如下：

(1)首先定义跨域资源集成模块中涉及的业务领域，描述需要用到的类型以及类型间关系，在此基础上建立业务领域对应的词汇表；

(2)通过对词汇表中的实体以及实体间的关系进行实例化，形成词汇表所对应的知识图谱；

(3)定义系统所要实现的功能需求，针对不同的功能需求研发不同的算法流程，并将该流程写入算法池。

3.一种基于边缘计算的分布式跨域协同计算与服务方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)通过物联网设备实现对跨域数据的采集；

(2)在边缘服务器上对采集到的异构数据源利用基于形式化表达的分层弹性数据模型进行整合，形成统一的数据建模方式与透明的访问视图；

所述分层弹性数据模型包含物理层、语义层、逻辑层与感知层，其中：

物理层，将现实世界中实体对象看成节点，以节点及节点之间的关系为核心表述要素，采用点线拓扑、线线拓扑相结合的二元表达形式描述物理世界网络，构建网络的基本骨架；

语义层，用以描述作用于物理层的核心表述要素、限定时空对象参与时空行为范围的时空规则，参考点集拓扑学的表达方式，将时空规则进行粒度化处理，并采用集合形式表述，以支持时空规则的叠加和自效验；

逻辑层，即以物理层的核心表述要素和语义层的时空规则为基础，面向具体的时空参与对象，提取与之对应的元素，构建限定对象化时空网络；

感知层，即将物理层核心表述要素和逻辑层构建的对象化时空网络为基础，进行定位关联定点感知、移动感知、信号控制数据，组成多类感知网络，以支持多源感知数据的加载；

(3)在对数据快速定位的基础上构建词汇表，进而实现跨域数据的知识图谱提取，同时构建针对业务领域的算法库，最终形成分布于云端的全局知识库与分布于边缘服务器的局部知识库；

(4)针对用户提出的计算服务请求，通过云端与边缘服务器的协同机制，利用分布于边缘服务器的局部知识库实现对用户计算请求的响应。