當前的計算系統技術是遵循圖靈機模型的軟件工程,突出表現為基於軟件模塊的面向對象系統分析與程序設計。而語用網支持的語用計算系統則在軟件模塊之上,遵循Petri網論構造語用單元典(Pragmatic Unit Dictionary),所有計算機應用都表現為基於語用單元典的語用文章,就像我們閱讀漢語文章時需要字典詞典壹樣。
如同建築領域有建築科學、工民建工程技術和建築實體,計算領域也有系統理論、體系結構與系統工程技術和技術應用(如圖)。所有的計算系統模型都包括輸入(I)、輸出(O)、加工處理程序(P)和存儲狀態數據(D)。圖靈機就是在先明確應用需求—即輸入和輸出的情況下,後研究程序與數據的算法實現問題,即Turing’s machine =(I,O;P,D);而Petri網則在已知—即先有程序和數據的條件下,後研究由輸入輸出所構造成的網絡系統問題,即Petri nets =(P,D;I,O)。從模型定義可知,圖靈機與Petri網兩者精確對偶。語用網系統是用軟件的協作來仿真人類社會的實踐過程,因此被我稱為“虛擬社會(Virtual Society)”。
1939年圖靈機模型出現,1946年馮·諾依曼設計出了支持圖靈計算的機器系統,從此開創了計算機硬件與軟件產業。1962年Petri在研究自動通信(Communication with Automata)系統時認為“異步並發現象”是其基本計算特征,從而提出了並在隨後幾十年裏研究成熟了Petri網理論。整個90年代,Petri網的研究與應用主要集中在由專家Alast領銜的工作流(workflow)領域。
事實上業界領袖的IBM和微軟早已認識到了工作流(workflow)的重要性,並且他們合作推出了工作流語言(BPEL4WS,Web Services Business Process Execution Language,基於SOA的業務處理執行語言)。在微軟最新操作系統Windows vista裏不僅支持了、而且還說以後所有的應用系統都將基於工作流之上。因此,Petri網論正在成為網絡計算、特別是基於SOA之上的業務處理流程領域的研究熱點。
計算是人類意識的獨立存在(計算領域稱“存在”為本體ontology),是用物理機制實現了的人類意識。意識表現為自然語言的符號系統,因此計算工程表現為計算語言,而且計算語言就是自然語言的理論化。現代符號語法學認為自然符號系統包括句法、語義和語用三個面向,語義表達主觀邏輯性,語用表達客觀真理性。而人工智能領域的語義學(Semantics)理論屬於古典語法學範疇,裏面還沒有出現語用概念。
軟件工程裏的程序設計都是由有限數量的語言關鍵字、關鍵字有限排列為程序語句、語句有限排列為程序片段、片段有限排列為軟件模塊,很類似於英語的26個字母、字母有限排列為單詞、單詞有限排列為語句、語句有限排列為文章。這是否暗示了西方工程數學發達、軟件工業程序設計技術比我們優越的原因呢?
根據通用Petri網論揭示的虛擬社會計算理論,我設計了語用語言。語用語言類似於漢語的“字詞句”的語法結構,即由字典(Dictionary)定義的廣義無限(實則有限)的語用“字”、“組字為詞”、“譴詞造句”,Petri叫它們為語用單元(Pragmatic Unit)。其中語用字就是從軟件模塊抽象而來的—叫原子語用單元(Atom Pragmatic Unit);語用詞抽象的是聯系軟件模塊的消息(Message,現代並發操作系統正是根據消息、而不是別的什麽,來調度軟件模塊運行的,並且某些模塊還可以訪問確定的或者不確定的數據文件);語用句抽象壹個具有獨立功能的軟件模塊組合,其間用消息相互聯系而成為壹個基本Petri網系統。
所有的計算機應用都表現為壹篇基於語用單元典表達的語用文章,語用文章被語用網系統按語用單元典“編譯”為BPEL執行語言,再轉化為操作系統用消息來調度的軟件模塊的並發執行。語用計算是比軟件計算更加抽象更加高級的又壹層計算系統,這是否又暗示了漢語確實比英語更加抽象更加高級的內在原因了呢?
語用網仿真人類社會,在數字空間裏建立“虛擬社會”。其技術基礎是當前炙手可熱的P2P網絡技術,如Jxta項目。所謂P2P網絡,從計算技術上可以理解為Peer-to-Peer系統,從系統結構上可以理解為People-to-People的人類社會。計算機用消息在算法之間的流動來仿真現實社會行為,大致有3個功能模塊的抽象級別:
1、原子模塊,接口描述裏的幾個功能的定義位置都在壹個程序DLL裏,模擬的是人的壹個社會職能方面。原子模塊是最小功能模塊。
2、本地模塊,接口描述裏的幾個功能定義位置分布在本地機器的若幹不同程序DLL裏,仿真現實世界的壹個社會職能人。
3、網絡模塊,接口描述裏的幾個功能定義位置分布在網絡中的不同機器裏的若幹程序DLL裏,仿真現實世界的壹個社會機構,就是網格界著名的Ian Foster所謂的虛擬組織。此時消息被網絡設備傳遞到互聯網裏的不同計算機上。
特別稱這些模塊為服務、虛擬社會裏的計算服務。這些模塊都表現為壹個Petri網系統,小網系統又組成為更大的網系統,直至整個虛擬社會。
語用網裏,每壹臺計算設備裏都有壹個語用單元典,記錄著其可以支持的軟件模塊及其協作的消息,表明了其可以理解的語用範圍。稱有語用單元典的計算系統為語用設備。語用網裏的所有計算系統都是語用設備。
語用單元典的作用,如同漢語的字詞句典,是閱讀語用符號文章的理解工具,是虛擬社會裏最基礎最重要的因素之壹。我特別設計壹個稱為“盲點”的機構來管理運行語用單元典。盲點相當於漢語字詞典的編撰機構,是語用計算裏的法定標準化組織。
如上所述,語用網的系統技術基礎就是Web1.0、SOA、P2P、Web2.0,以及用native-XML數據庫實現的語用單元典。它們都是已經或正在成熟的計算系統工程化技術。
語用設計就是基於語用單元典來構造語用文章,是軟件工程所不能涉及到的、比軟件工程更加高級更為抽象的再壹層系統技術,叫知識工程。網頁是給人閱讀的,語用文章就是給計算機閱讀的網頁。
語用網裏,計算應用界的人們所關心的是他們設計的軟件模塊和語用文章。前者是圖靈機模型的應用,關註於算法的可計算性和計算復雜度問題;後者是Petri網理論的應用,關註的是網系統的可達性和不變量分析。兩者都是計算功能的具體實現。