第 15讲：超文本技术
6.3 超文本系统的基本概念
6.3.1 超文本技术的发展与应用
6.3.2 超文本与超媒体概念
6.3.3 超文本组成要素
6.4 超文本系统的结构模型
6.4.1 Combell & Goodman模型
6.4.2 Dexter模型
6.4.3 其它超文本模型几点总结
6.3 超文本系统的基本概念超文本技术,数据库 ＋ 计算机网络 → 多媒体信息处理四个研究阶段,超文本,超媒体,web信息网,协作超媒体
6.3.1 超文本技术的发展与应用
1.主要发展历程
(1)概念设想与实现 （ 1945～ 1968）
1945年,美国 V.Bush在 Memex研究中提出非线性文本组织设想
1963年,斯坦福研究所按 Memex设想研究 NLS在线系统
1964年,Brown大学首次启用 Hypertext和 Hypermedia一词
1968年,Brown大学开发出第一个 HyperText编辑系统,
用于产生阿波罗空间程序文档
1975年,卡内基－梅隆大学在工作站上推出 ZOG系统；现为 KMS
(2)超文本与超媒体实用系统 (1985～ )
1985年,Brown大学在 Macintosh机上推出 Intermedia系统
1986年,OWL公司推出广泛用于 Macintosh的 Guide系统
1987年,Xerox公司推出基于工作站和语义网的 NoteCard系统
1987年,Apple公司推出 Mac机上应用最广的 HyperCard系统
1991年,Asymetrix公司推出超文本开发工具 ToolBook系统
(3)分布式超媒体系统
1989年始,南安普顿大学研究 Microcosm通用信息管理系统目前已完成 Windows,Macintosh和 X-Windows版本我国国防科大也提出一个分布式开放超媒体模型 (DOHMS)
总趋势,超文本／超媒体 → Web信息网
→ 分布式／协作式／智能化超媒体
2.应用概况主要应用场合,
大型软件系统的联机手册；
电子词典,百科全书,技术手册；
产品目录,概览和广告；
启发式教学与外语学习工具；
旅游指南；交互式小说和影片；
审计与资料管理
6.3.2 超文本与超媒体概念
1.由传统文本到超文本的比较分析
(1)文本,① 逻辑表示：以 单一字符流形式表示的信息单元；
如 字,词,句,段,节,章
② 物理表示：以承载实体形式表示的信息单元；
如 字节,行,页,册,卷
(2)超文本,① 结构特征：超文本 非线性文本 网状结构
② 元素特征：文本信息块 节点,块信息关联 链
③ 存取特征：联想式／可交互 → 多路径／链关联
2.由超文本到超媒体信息单元,单一文本块信息 → 文图声多种媒体信息的结合超媒体 ∷ ＝ 超文本结构 + 多媒体信息即,超媒体技术是基于超文本结构的多媒体信息处理技术超文本与超媒体两词已不加区分,统称超文本
6.3.3 超文本组成要素定义：超文本是由表达信息块的节点 (Node)
和表达节点之间连接关系的链 (Link)
所组成的电子文档信息网络 (Web)；用户可沿链对信息网进行路径选择,信息浏览,查询,注释等操作
1.节点及其表达形式
(1)节点定义,用于存储信息；是一个特定主题的数据集合表现形式：文本块,卡片,便笺,数据页,窗口,帧／屏；
知识点,文献,数据库／结构化数据表示形式：一个表对象或记录对象,可用一个两元组表示节点 ∷ =（ 表名,记录名 ）
可映射为唯一的数据库码 DBK：
(2)节点的基本分类
① 表现型节点,用于记录各种媒体信息；一般是元节点实例：文本,结构化数据；图形,图像；动画,视频；
语音,音乐；混合媒体；信息存取路径,属性；
按钮 （ 程序节点：完成某种动作与操作的动态节点 ）
② 组织型节点：用于组织并记录节点间的连接关系；
必定是复合节点实例：目录节点 （ 信息目录,节点指针表 ） ；
索引节点 （ 相关索引项,关系元组 ）
③ 推理型节点：用于辅助链的推理与计算；是智能节点实例：对象节点 （ 槽,继承链,嵌入过程 ） ；
规则节点 （ 解释,判定,演化 ）
(3)宏节点与宏文本宏节点：具有共性特征的数据子集的集合,
即相关节点链接在一起的节点群；
亦称微文本 — 小型超文本作用：通过分层,简化信息网结构；
支持对节点信息的浏览宏文本：由宏节点组成的超文本,亦称大型超文本作用：支持对宏节点的查询与索引,
提供跨文献跨网络的链接与查找功能
2.链及其表达形式
(1)链的定义链：用于关联信息；是节点之间的语义联系与信息传导模式超文本的链亦称超链 （ Hyperlink）,是结构组成的灵魂链的结构：分为三部分,即链源,链宿,链属性；可表示为链 ∷ ＝ （ 链源,链宿,链属性 ）
链的连接表示为
① 链源：链的起始端或引出处,是导致节点迁移的原因；
可以是热标,媒体对象或节点
② 链宿：链的终止端或目的地；可以是节点或任何相关内容
③ 链属性：链的类型,版本和权限等信息；主属性是链类型
(2)热标讨论热标：信息关联的链源；相关节点内容转移的源点,包括热字：文本节点中用特定符号标注的保留字,
可作为触发转移源点的敏感字词,可被光标,点中,操作常用标注格式,＠热字 ︱ 转移地址＠
热区：图像节点或静态显示区中标注的敏感区,可作转移源点需要在生成时指明,并存储在节点的链中热元：图形节点中标注的特定图元,可引发相关信息的关联热点：时基类节点 （ 动画,视频,声音 ） 在时间轴 （ 点 ） 上所标注的特定信息段 （ 或帧 ）,可实现动态触发转移热属性：把关系数据库中的属性 （ 数据项 ） 作为热源来使用；
需要对每个元组指明不同的链 （ 转移方向 ）
(3)链的基本分类按作用分：基本构链,组织链,推理链；按形态分：实链,虚链
① 基本构链,用于建立节点间的基本结构；一般是固定的实链
a.基本链：用于建立节点间的基本顺序和连接父／子节点；
一般呈树状／层次结构
b.索引链：亦称热标链,将热源上的某节点引向另一节点,
使节点连成一个网状结构
c.注释链：指向节点内的附加标注信息,
需要激活热标才能启动注释一般针对混合媒体节点,链源和链宿均在同一节点内注释源：可以是热字,热区,热点或单媒体对象等注释体：是一个单媒体对象基本链和索引链结构：
② 组织链,用于节点的组织和程序化
a.索引链：用于访问数据库的接口和索引项查找
b.执行链：启动特定操作的程序,使执行活动与按钮相连
c.Is_a链,用于指明对象节点中的某类成员和泛化关系
d.Has_a链：用于描述节点具有的组合关系及属性
e.蕴含链：连接推理树中的事实；两端表示先决条件和结果
③ 推理链,用于机器推理和智能超文本,由谓词定义的虚链；
可通过逻辑编程来增强超文本中嵌入谓词的能力
(4)链的表示形式,体现在链的创建过程中单链创建,Create Slink ( Node1,Node2,Semantics )
批链创建,Create Blink ( Node1,… Nodej,Semantics )
3.小结,超文本结构是一个由节点和链组成的网络有向图,
类似于人工智能的语义网,元素关系可表示为：
节点 概念 对象 （ 表,记录 ）
链 关系 对象 （ 联系 ）
6.4 超文本系统的结构模型超文本系统体系结构尚没有形成国际标准,亦无统一定义目前,存在两个有代表性的参考模型：
Combell & Goodman模型； Dexter模型两模型都分三个层次；各层术语不同,但内涵基本相似
6.4.1 Combell & Goodman模型
1988年,Combell & Goodman提出超文本抽象机 （ HAM） 模型
(1)数据库层,用于解决数据存储,共享和网络存取访问问题；
比普通 DBMS更简单,基本要求：
① 保证信息存取操作对高层透明
② 具有并发存取的安全性控制功能及满意的响应速度
③ 具有数据维护的一致性与版本管理功能
④ 添加对节点和链的索引信息,以更有效地管理数据空间
(2)超文本抽象机层,用于定义节点和链的关系,保存结构信息
① 定义节点的关联属性和链的类型
② 提供 I／ O格式转换功能 （ 混合数据转换；链接关系传输 ）
(3)表现层,定义用户接口及属性,处理 HAM中的信息表现方式
① 定义节点和链的可见性及控制权限
② 定义人机交互窗口和导航图
6.4.2 Dexter模型
1988年,J.Leggett等在美国新罕布尔州 Dexter饭店 (会址 )提出
(1)存储层,描述元素／成员 （ 节点,链 ） 之间的网状关系；
关键是定义了元素构成的连接关系,而不涉及元素内部结构
Hypertext = ( E1,E2,…,En,F1,F2 )
其中,E1,E2,…,En表示有限个元素组成的网链成员；
访问函数 F1和分解函数 F2是用于检索定位的函数
① 网链成员：
a.原子成员：超文本中的节点,包括各种媒体信息
b.复合成员：具有嵌套层次结构的成员
c.链成员：超文本中的链 — 表示元素关系的实体；
链是一个节点组成序列,可定义成一个成员连接表
Dexter模型支持的链类型：
a.单链：由源节点检索到宿节点
b.批链：称多头链；由一个节点同时检索到多个节点
c.悬挂链：少于两个节点,不需要定义起始链和终结链
② 检索函数：
访问函数：根据用户指定的元素标识符 UID进行元素查找定位分解函数：不能直接找到目标元素时,将一个 UID分解为多个中间 UID；以供访问函数进一步查找指定元素
③ 其它操作函数,Create,Delete,Modify；
Get／ Return,SetAttributeValue,Link
(2)内部成员层,描述超文本成员的内部结构及其数据内容；
定义锚接口,以作为成员引用控制
(3)运行层,描述用户交互方式；负责链,锚接口和成员的运行管理；提供运行例程表示机制与可视化工具支持
(4)锚接口,存储层／内部成员层之间的定位机制；
由链引用的标识符,作为特定成员内容连入网络的起始位置锚接口＝ ( AnchorId,Avalue )
其中：锚号 AID是每个锚节点的标识符,一般是固定值；
锚值指定成员内部的位置和子结构,一般是可变值注意,① 元素标识符 UID与锚号 AID的区别：
UID是系统的全局标识； AID是元素内部的局部标识
② 链与锚的区别：链仅指向元素；锚指向元素内部的具体内容
(5)表现规范,规定同一数据在播放时呈现给用户的不同性质；
如可见性,可编辑性
6.4.3 其它超文本模型
1,ODA模型
ISO组织于 1988年发布；辅助办公文献格式定义模型内容结构：文献 章 节 小节 段落版面结构：版面 页集 框架 块元适用场合：计算机辅助教学（ CAI）
2,HyTime模型
ANSI组织于 1986年开发,ISO组织于 1992年纳入标准时基超媒体结构化语言模型提供中性标记语言的语义模型描述能力提供层次树／超链／调度三种结构表示能力适用场合：跨平台的网络多媒体应用总结 1：超文本与数据库的区别在超文本数据库层的设计中,用到了大量的传统数据库方法,
但也引入许多新思想和新方法；两者之间仍具有重大区别
① 数据结构：数据库有规范的数据模型,
如层次,网状,关系模型；
超文本尚缺乏统一定义的数据模型,需要等待 OO模型的成熟
② 链的语义：数据库中的链表示物理位置和数据存取关系；
超文本中的链表示信息块间的逻辑关系和浏览路径
—— 这是两者的本质区别
③ 信息格式：数据库信息格式具有规范定义,是可执行文件；
超文本的信息格式没有任何限制,文档不是可执行文件
—— 超文本文档是用户浏览文件总结 2,超文本数据结构是多媒体数据库的关键技术之一，
有利于复杂数据类型的处理，
有利于多数据源的信息交换与应用集成总结 3,将超文本结构与对象－关系结构融为一体，
形成 HyperOR模型，
是 MMDBMS的主流研究方向总结 4,将超文本与协同工作环境和网格计算技术相结合，
形成新一代协同工作平台，
是下一代网络多媒体技术的研究热点
6.3 超文本系统的基本概念
6.3.1 超文本技术的发展与应用
6.3.2 超文本与超媒体概念
6.3.3 超文本组成要素
6.4 超文本系统的结构模型
6.4.1 Combell & Goodman模型
6.4.2 Dexter模型
6.4.3 其它超文本模型几点总结
6.3 超文本系统的基本概念超文本技术,数据库 ＋ 计算机网络 → 多媒体信息处理四个研究阶段,超文本,超媒体,web信息网,协作超媒体
6.3.1 超文本技术的发展与应用
1.主要发展历程
(1)概念设想与实现 （ 1945～ 1968）
1945年,美国 V.Bush在 Memex研究中提出非线性文本组织设想
1963年,斯坦福研究所按 Memex设想研究 NLS在线系统
1964年,Brown大学首次启用 Hypertext和 Hypermedia一词
1968年,Brown大学开发出第一个 HyperText编辑系统,
用于产生阿波罗空间程序文档
1975年,卡内基－梅隆大学在工作站上推出 ZOG系统；现为 KMS
(2)超文本与超媒体实用系统 (1985～ )
1985年,Brown大学在 Macintosh机上推出 Intermedia系统
1986年,OWL公司推出广泛用于 Macintosh的 Guide系统
1987年,Xerox公司推出基于工作站和语义网的 NoteCard系统
1987年,Apple公司推出 Mac机上应用最广的 HyperCard系统
1991年,Asymetrix公司推出超文本开发工具 ToolBook系统
(3)分布式超媒体系统
1989年始,南安普顿大学研究 Microcosm通用信息管理系统目前已完成 Windows,Macintosh和 X-Windows版本我国国防科大也提出一个分布式开放超媒体模型 (DOHMS)
总趋势,超文本／超媒体 → Web信息网
→ 分布式／协作式／智能化超媒体
2.应用概况主要应用场合,
大型软件系统的联机手册；
电子词典,百科全书,技术手册；
产品目录,概览和广告；
启发式教学与外语学习工具；
旅游指南；交互式小说和影片；
审计与资料管理
6.3.2 超文本与超媒体概念
1.由传统文本到超文本的比较分析
(1)文本,① 逻辑表示：以 单一字符流形式表示的信息单元；
如 字,词,句,段,节,章
② 物理表示：以承载实体形式表示的信息单元；
如 字节,行,页,册,卷
(2)超文本,① 结构特征：超文本 非线性文本 网状结构
② 元素特征：文本信息块 节点,块信息关联 链
③ 存取特征：联想式／可交互 → 多路径／链关联
2.由超文本到超媒体信息单元,单一文本块信息 → 文图声多种媒体信息的结合超媒体 ∷ ＝ 超文本结构 + 多媒体信息即,超媒体技术是基于超文本结构的多媒体信息处理技术超文本与超媒体两词已不加区分,统称超文本
6.3.3 超文本组成要素定义：超文本是由表达信息块的节点 (Node)
和表达节点之间连接关系的链 (Link)
所组成的电子文档信息网络 (Web)；用户可沿链对信息网进行路径选择,信息浏览,查询,注释等操作
1.节点及其表达形式
(1)节点定义,用于存储信息；是一个特定主题的数据集合表现形式：文本块,卡片,便笺,数据页,窗口,帧／屏；
知识点,文献,数据库／结构化数据表示形式：一个表对象或记录对象,可用一个两元组表示节点 ∷ =（ 表名,记录名 ）
可映射为唯一的数据库码 DBK：
(2)节点的基本分类
① 表现型节点,用于记录各种媒体信息；一般是元节点实例：文本,结构化数据；图形,图像；动画,视频；
语音,音乐；混合媒体；信息存取路径,属性；
按钮 （ 程序节点：完成某种动作与操作的动态节点 ）
② 组织型节点：用于组织并记录节点间的连接关系；
必定是复合节点实例：目录节点 （ 信息目录,节点指针表 ） ；
索引节点 （ 相关索引项,关系元组 ）
③ 推理型节点：用于辅助链的推理与计算；是智能节点实例：对象节点 （ 槽,继承链,嵌入过程 ） ；
规则节点 （ 解释,判定,演化 ）
(3)宏节点与宏文本宏节点：具有共性特征的数据子集的集合,
即相关节点链接在一起的节点群；
亦称微文本 — 小型超文本作用：通过分层,简化信息网结构；
支持对节点信息的浏览宏文本：由宏节点组成的超文本,亦称大型超文本作用：支持对宏节点的查询与索引,
提供跨文献跨网络的链接与查找功能
2.链及其表达形式
(1)链的定义链：用于关联信息；是节点之间的语义联系与信息传导模式超文本的链亦称超链 （ Hyperlink）,是结构组成的灵魂链的结构：分为三部分,即链源,链宿,链属性；可表示为链 ∷ ＝ （ 链源,链宿,链属性 ）
链的连接表示为
① 链源：链的起始端或引出处,是导致节点迁移的原因；
可以是热标,媒体对象或节点
② 链宿：链的终止端或目的地；可以是节点或任何相关内容
③ 链属性：链的类型,版本和权限等信息；主属性是链类型
(2)热标讨论热标：信息关联的链源；相关节点内容转移的源点,包括热字：文本节点中用特定符号标注的保留字,
可作为触发转移源点的敏感字词,可被光标,点中,操作常用标注格式,＠热字 ︱ 转移地址＠
热区：图像节点或静态显示区中标注的敏感区,可作转移源点需要在生成时指明,并存储在节点的链中热元：图形节点中标注的特定图元,可引发相关信息的关联热点：时基类节点 （ 动画,视频,声音 ） 在时间轴 （ 点 ） 上所标注的特定信息段 （ 或帧 ）,可实现动态触发转移热属性：把关系数据库中的属性 （ 数据项 ） 作为热源来使用；
需要对每个元组指明不同的链 （ 转移方向 ）
(3)链的基本分类按作用分：基本构链,组织链,推理链；按形态分：实链,虚链
① 基本构链,用于建立节点间的基本结构；一般是固定的实链
a.基本链：用于建立节点间的基本顺序和连接父／子节点；
一般呈树状／层次结构
b.索引链：亦称热标链,将热源上的某节点引向另一节点,
使节点连成一个网状结构
c.注释链：指向节点内的附加标注信息,
需要激活热标才能启动注释一般针对混合媒体节点,链源和链宿均在同一节点内注释源：可以是热字,热区,热点或单媒体对象等注释体：是一个单媒体对象基本链和索引链结构：
② 组织链,用于节点的组织和程序化
a.索引链：用于访问数据库的接口和索引项查找
b.执行链：启动特定操作的程序,使执行活动与按钮相连
c.Is_a链,用于指明对象节点中的某类成员和泛化关系
d.Has_a链：用于描述节点具有的组合关系及属性
e.蕴含链：连接推理树中的事实；两端表示先决条件和结果
③ 推理链,用于机器推理和智能超文本,由谓词定义的虚链；
可通过逻辑编程来增强超文本中嵌入谓词的能力
(4)链的表示形式,体现在链的创建过程中单链创建,Create Slink ( Node1,Node2,Semantics )
批链创建,Create Blink ( Node1,… Nodej,Semantics )
3.小结,超文本结构是一个由节点和链组成的网络有向图,
类似于人工智能的语义网,元素关系可表示为：
节点 概念 对象 （ 表,记录 ）
链 关系 对象 （ 联系 ）
6.4 超文本系统的结构模型超文本系统体系结构尚没有形成国际标准,亦无统一定义目前,存在两个有代表性的参考模型：
Combell & Goodman模型； Dexter模型两模型都分三个层次；各层术语不同,但内涵基本相似
6.4.1 Combell & Goodman模型
1988年,Combell & Goodman提出超文本抽象机 （ HAM） 模型
(1)数据库层,用于解决数据存储,共享和网络存取访问问题；
比普通 DBMS更简单,基本要求：
① 保证信息存取操作对高层透明
② 具有并发存取的安全性控制功能及满意的响应速度
③ 具有数据维护的一致性与版本管理功能
④ 添加对节点和链的索引信息,以更有效地管理数据空间
(2)超文本抽象机层,用于定义节点和链的关系,保存结构信息
① 定义节点的关联属性和链的类型
② 提供 I／ O格式转换功能 （ 混合数据转换；链接关系传输 ）
(3)表现层,定义用户接口及属性,处理 HAM中的信息表现方式
① 定义节点和链的可见性及控制权限
② 定义人机交互窗口和导航图
6.4.2 Dexter模型
1988年,J.Leggett等在美国新罕布尔州 Dexter饭店 (会址 )提出
(1)存储层,描述元素／成员 （ 节点,链 ） 之间的网状关系；
关键是定义了元素构成的连接关系,而不涉及元素内部结构
Hypertext = ( E1,E2,…,En,F1,F2 )
其中,E1,E2,…,En表示有限个元素组成的网链成员；
访问函数 F1和分解函数 F2是用于检索定位的函数
① 网链成员：
a.原子成员：超文本中的节点,包括各种媒体信息
b.复合成员：具有嵌套层次结构的成员
c.链成员：超文本中的链 — 表示元素关系的实体；
链是一个节点组成序列,可定义成一个成员连接表
Dexter模型支持的链类型：
a.单链：由源节点检索到宿节点
b.批链：称多头链；由一个节点同时检索到多个节点
c.悬挂链：少于两个节点,不需要定义起始链和终结链
② 检索函数：
访问函数：根据用户指定的元素标识符 UID进行元素查找定位分解函数：不能直接找到目标元素时,将一个 UID分解为多个中间 UID；以供访问函数进一步查找指定元素
③ 其它操作函数,Create,Delete,Modify；
Get／ Return,SetAttributeValue,Link
(2)内部成员层,描述超文本成员的内部结构及其数据内容；
定义锚接口,以作为成员引用控制
(3)运行层,描述用户交互方式；负责链,锚接口和成员的运行管理；提供运行例程表示机制与可视化工具支持
(4)锚接口,存储层／内部成员层之间的定位机制；
由链引用的标识符,作为特定成员内容连入网络的起始位置锚接口＝ ( AnchorId,Avalue )
其中：锚号 AID是每个锚节点的标识符,一般是固定值；
锚值指定成员内部的位置和子结构,一般是可变值注意,① 元素标识符 UID与锚号 AID的区别：
UID是系统的全局标识； AID是元素内部的局部标识
② 链与锚的区别：链仅指向元素；锚指向元素内部的具体内容
(5)表现规范,规定同一数据在播放时呈现给用户的不同性质；
如可见性,可编辑性
6.4.3 其它超文本模型
1,ODA模型
ISO组织于 1988年发布；辅助办公文献格式定义模型内容结构：文献 章 节 小节 段落版面结构：版面 页集 框架 块元适用场合：计算机辅助教学（ CAI）
2,HyTime模型
ANSI组织于 1986年开发,ISO组织于 1992年纳入标准时基超媒体结构化语言模型提供中性标记语言的语义模型描述能力提供层次树／超链／调度三种结构表示能力适用场合：跨平台的网络多媒体应用总结 1：超文本与数据库的区别在超文本数据库层的设计中,用到了大量的传统数据库方法,
但也引入许多新思想和新方法；两者之间仍具有重大区别
① 数据结构：数据库有规范的数据模型,
如层次,网状,关系模型；
超文本尚缺乏统一定义的数据模型,需要等待 OO模型的成熟
② 链的语义：数据库中的链表示物理位置和数据存取关系；
超文本中的链表示信息块间的逻辑关系和浏览路径
—— 这是两者的本质区别
③ 信息格式：数据库信息格式具有规范定义,是可执行文件；
超文本的信息格式没有任何限制,文档不是可执行文件
—— 超文本文档是用户浏览文件总结 2,超文本数据结构是多媒体数据库的关键技术之一，
有利于复杂数据类型的处理，
有利于多数据源的信息交换与应用集成总结 3,将超文本结构与对象－关系结构融为一体，
形成 HyperOR模型，
是 MMDBMS的主流研究方向总结 4,将超文本与协同工作环境和网格计算技术相结合，
形成新一代协同工作平台，
是下一代网络多媒体技术的研究热点
