互用性

**互操作性**（英語：**Interoperability**），又稱為：**協同工作能力**、**互用性**，作為一種特性，它指的是不同的系統和組織機構之間相互合作，協同工作（即互操作）的能力。技術系統工程設計（technical systems engineering）方面常常會用到這條術語；另外，廣義地說，還會考慮到那些影響系統間性能（system to system performance）的社會、政治和組織機構因素。另外，Interop 還是幾個年度網絡產品貿易展覽會的名稱（英文：annual networking product trade shows）。

## 定義

　
: IEEE（Institute of Electrical & Electronic Engineers，電氣與電子工程師協會）對互操作性做出了如下定義：

### 語法互操作性

　
: 對於深入推進互操作性的任何工作而言，語法互操作性都不可或缺。如果一個系統能夠進行通訊和交換數據，那麼，它就具備語法協同工作能力。就數據的通訊而言，基本的要素包括規定的數據格式、通訊協議以及接口描述等等。一般而言，XML 或 SQL 標準提供的就是語法互操作性。

### 語義互操作性

　
: 數據交換至少要涉及到兩個計算機系統參與方：即發送方計算機系統和接受方計算機系統。數據交換旨在為所有的參與方計算機系統，或者交換雙方或其中之一帶來有用的結果。不過，這些參與方計算機系統的所有用戶事先已經就有關何謂有用結果的規定達成了一致意見。只有當參與方計算機系統之間所交換的數據能夠得到對方正確處理和使用的情況下，才能稱為實現了語義協同工作能力。

## 遠程通訊

在遠程通信領域，對該術語做出了如下定義：

1. 若干的系統、單元或兵力提供服務和接受來自其他系統、單元或兵力的服務，以及利用所交換的這些服務，從而使它們能有效地協同工作的能力。
2. 當信息或服務能夠在電子通訊裝備（communications-electronics equipment）的電子通訊系統或零部件和 / 或其用戶之間得以令人滿意的直接交換之時，電子通訊裝備的電子通訊系統或零部件之間所實現的那種狀態。當指的是特殊情況的時候，則應當對互操作性的程度加以定義。

資料來源：引自美國聯邦標準 1037C（Federal Standard 1037C）以及 - STD-188 支持之下的《美國國防部軍事及相關領域術語辭典（Department of Defense Dictionary of Military and Associated Terms）》。
在雙向無線電通信（two-way radio）方面，互操作性由下列三個維度構成：

* 協調兼容的通信路徑（communications paths，通道）（具備兼容性的頻率、設備以及信號傳輸）；
* 無線電系統覆蓋範圍（radio system coverage）或者足夠的信號強度（signal strength）；
* 可升級能力（scalable capacity）。

## 軟體

就軟體而言，互操作性 —— 這條術語用來描述的是不同的程序藉助於同一套交換格式（exchange formats）來交換數據，讀寫相同文件格式以及採用相同協議的能力。（互操作性的這種定義並『沒有』期望那種在不同處理器平台 <processor platforms> 之上執行相同二進位代碼的能力。）互操作性的缺乏可能是在程序設計期間對於標準化缺乏重視的一種後果。實際上，在計算機世界（computing world）的那些並未基於標準的部分當中，互操作性也的確並非理所當然的事情。

根據國際標準 ISO/IEC 2382-01 信息技術詞表，基礎術語（ISO/IEC 2382-01, Information Technology Vocabulary, Fundamental Terms），互操作性定義如下：「在幾乎或幾乎無須用戶了解各種功能單元的獨特特性的情況下，這些功能單元之間進行通訊、執行程序或者傳輸數據的能力」 [1]。

注意，該定義有些含糊不清，因為一個程序的用戶可以是另一個程序；而且，如果後者是那套被要求具備互操作性的程序的一部分，那麼，很可能它就需要了解其他單元的特性。該定義側重於互操作性的技術方面，而同時人們還已經指出，互操作性往往不僅僅是一個組織機構問題：互操作性常常對那些有關的組織機構造成顯著影響，引發所有權（人們是否願意共享他們的數據？）、勞動關係（人們是否準備好接受培訓？）以及可用性（usability）方面的問題。在這種背景下，術語「業務過程互操作性（business process interoperability）」之中則記錄了一個更為恰當的定義。

互操作性可以產生具有重大影響力的經濟效果，如網絡外部效應（network externalities）。假如競爭者的產品不具備互操作性（因為專利權、商業秘密、協調障礙 <coordination failures>），其結果很可能就是壟斷或者市場衰退（market failure）。鑑於這種原因，對於用戶群體（user communities）或者政府而言，謹慎的一點可能就是，採取措施來鼓勵不同情況下的互操作性。例如，在英國，目前就有一個稱為 e-GIF 的電子政務互操作性首倡計劃（eGovernment-based interoperability initiative）。至於用戶群體方面，中立第三方（Neutral Third Party）則正在為業務過程互操作性創立種種標準。關於中立方（neutral party）的另一個例子則是來自於國際網際網路工程任務組（Internet Engineering Task Force，IETF）的 RFC 文件（RFC documents）。

## 醫療行業

眾多的醫院和實驗室正在以與日俱增的速度引進各種各樣的新技術；而且，如果這些技術創新能夠得以有效集成，那麼，它們之中的許多就會具有協同增效的交互潛力。對於「即插即用」互操作性（英文：「plug-and-play」 interoperability）的需求已經對醫療保健服務提供方（英文：healthcare providers）及醫療服務行業產生了巨大的吸引力。這種互操作性指的就是醫療設備開箱即用，並可輕鬆地實現與其他設備之間協同工作的能力。

互操作性有助於病人從技術當中獲得最大的好處，並且促進整個行業範圍內的改革創新。當不同的產品能夠在無須複雜而又昂貴的接口的情況下組合起來使用的時候，小型公司就能進入某一領域，做出專業化的產品。在缺乏互操作性的情況下，醫院則不得不轉向那些提供兼容性手段套裝但卻並不專攻任何一個方面的大型廠商。互操作性將鼓勵競爭，而競爭則進而將促進革新和質量。

Intel 公司（英特爾公司）是消費者醫療保健設備（英文：consumer healthcare devices）的一個主要生產商。從的觀點來看，影響一個行業實現互操作性的能力的因素主要有六個。首先，需要存在一種對於互操作性產品的需求。第二，必須存在種種標準和規則，規定互操作性在該領域究竟意味著什麼。第三，營業狀況（商情；英文：business conditions）必須鼓勵製造商使其產品具備互操作性。第四，必須具備種種指導方針，使得往往錯綜複雜的標準更加便於公司的理解。第五，必須採用獨立測試（英文：independent testing）對遵循情況（英文：compliance）加以驗證。最後一點就是，必須積極地對互操作性加以促進。無線技術（英文：wireless technology）的快速增長則說明，互操作性是可以實現的。

生物醫學行業的現狀表明，它當前仍處在逐漸變得有利於開發互操作性系統的過程當中。目前，眾多感興趣的醫院構成了一個潛在的市場，而人們也正在為互操作性制定種種標準。不過，似乎當前的營業狀況並不鼓勵製造商去追求互操作性。比如，僅有 16%～20% 的醫院目前採用了電子病歷（英文：electronic medical records，EMR）。對於如此之低的 EMR 採用比例，大多數製造商都能過得去，而無須在互操作性方面進行投資。事實上，不去追求互操作性，使得其中一些製造商能夠在排斥其競爭對手的同時，大肆吹捧其產品的互容性（英文：inter-compatibility）。通過促進 EMR 的採用工作，Intel 之類的公司希望創造一種環境，醫院在這種環境下將會擁有要求互操作性產品的集體力量（英文：collective leverage）。

## 電子政務

從電子政務的角度來說，互操作性指的是對於公民、工商企業以及公共管理機構來說，跨邊界服務部門的協作能力。由於語言障礙、不同的格式規範以及變化多樣的分類，數據的交換工作可能成為一項挑戰。

如果對於數據的解釋各不相同，那麼協作就會受到限制，花費更多的時間，而且還效率低下。例如，當地區 A 的某位公民希望在地區 B 購買土地的時候，將會要求此人提交正確的地址數據。這兩個地區的地址數據包括：詳細的全名、街道名稱和編號以及郵政編碼。地址細節信息的次序可能會有所不同。採用同一種語言對其所提供的地址數據進行排序，也許並存在什麼障礙；但是，如果要跨越語言障礙的話，這件事就會變得愈加困難。如果相應的語言還需要其他字符，同時又沒有現成可用翻譯工具的話，那麼這件事幾乎也就不可能完成。

因此，電子政務應用程式需要採用某種具備語義互操作性的方式來交換數據。這樣才會節省時間和金錢，並且會減少錯誤的來源。在每個政策方面，如司法、貿易和參與等等，都能找到它的實用領域。對於解釋模式，必不可少的是要具備明確清晰的概念。

目前，有很多的組織機構都致力於互操作性。所有他們的共同之處就是，大家都希望推動全球資訊網向語義網的發展進程。總的來看，其中一些集中關注的是電子政務、電子商務或者數據交換。在歐洲，歐盟及其 IDABC 計劃發起了歐洲互操作性框架（英文：European Interoperability Framework)。他們同時還啟動了歐洲語義互操作性中心 (Semantic Interoperability Centre Europe，SEMIC.EU)。2006 年，還組建了一個歐洲土地信息服務部 (英文：European Land Information Service，EULIS)，作為歐洲國家土地註冊機構（英文：European National Land Registers）的一個聯盟組織。該服務部門旨在建立單獨一個門戶，使得客戶能夠藉此獲得和使用關於個人財產的信息、關於土地與財產註冊服務機構的信息以及關於相關法律環境的信息。在美國，聯邦政府的 CORE.gov 服務則是為組件開發、共享、註冊和復用提供一種協作環境。

## 公共安全

對於法律實施、消防工作、急救醫療服務（Emergency medical services，EMS）以及其他的公共衛生與安全部門（public health and safety departments）而言，互操作性則是一個重大的問題，因為在大規模緊急事件過程中，首先到達現場的人員（first responders，第一出動人員）要能夠開展通訊聯絡。從傳統上來說，各種機構之間並不能交換信息，因為它們運行和操作的是截然不同且又互不兼容的硬體。各個機構的信息系統，諸如計算機輔助調度系統（computer-aided dispatch systems，CAD）和檔案管理系統（records management systems，RMS），在很大程度上都是孤立地發揮著各自的作用，即處於所謂的「信息孤島」狀態。在這些機構嘗試著採用效率低下的補縫方法（stop-gap methods）來打破這種隔絕狀態的同時，大型機構則開始實施有限互操作性系統（limited interoperable systems）。這些方法並不合適。在針對五角大樓和世界貿易中心的 9/11 恐怖襲擊期間，美國在公共安全方面缺乏互操作性的狀況變得尤為突出。當各個機構在處理和解決卡特里娜颶風襲擊災後問題的時候，進一步顯現出了關於缺乏互操作性的證據。

與全美的這種狀況相比，一些州，包括猶他州在內，目前已經向前邁出了很大的步伐。猶他州高速公路巡警以及猶他州的其他部門採用位於猶他州旁特富猶市的 FATPOT Technologies 公司的技術，已經創建了一個州級數據共享網絡（statewide data-sharing network）。

目前，華盛頓州也在努力加強互操作性。2003 年由立法機構（議會）所創建的州互操作性執行委員會（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（State Interoperability Executive Committee，SIEC）的工作任務就是，幫助各級政府（市、縣、州、部落、聯邦）的緊急事件響應機構（emergency responder agencies）（警察、消防、市縣行政司法長官 <sheriff>、醫療、危險物質管理 <hazmat> 等），對他們局部區域（local region）的互操作性加以明確規定。

華盛頓州認識到，就無線電通訊系統而言，在系統設計與開發方面的協作將使緊急事件響應機構能夠有效地提供額外的服務，提升互操作性以及降低長期費用（long-term costs）。

這項重要的工作將挽救應急人員以及他們所服務的公民的生命。

目前，美國政府正在開展著一項協調工作，旨在解決這個國家缺乏公共安全互操作性的問題。美國國土安全部互操作性與兼容性辦公室（Office for Interoperability and Compatibility，OIC）則正在開展 SAFECOM 和 CADIP 計劃。這些計劃設計旨在幫助各個機構對於其 CAD 及其他信息技術系統的集成工作。

2007 年 8 月，OIC 啟動了 CADIP。該項目將在 OIC 與那些位於包括矽谷在內的幾個地點的機構之間建立夥伴關係。該計劃將利用若干的案例研究，確定出那些與跨轄區（jurisdictional boundaries）連結 CAD 系統相關聯的最佳實踐方法（best practices）和挑戰。這些工作將建立公共安全機構（public safety agencies）可以用來構建互操作性 CAD 系統以及在地方、州及聯邦邊界之間開展通訊聯絡的工具和資源。

## 實現軟體互操作性

軟體互操作性是藉助於五種彼此關聯的途徑來實現的：
1) 產品測試（product testing）；2) 產品工程（product engineering）；3) 行業 / 共同體夥伴關係（industry/community partnership）；4) 對於公共技術與 IP（access to common technology and IP）的享用；5) 標準的實施（implementation of standards）。在降低多向通信軟體（intercommunication software）變異性（variability）以及加強對於所要實現的最終目標的共同理解方面，其中的每種途徑分別都具有重要的作用。

1. 產品測試（Product testing）

　
: 依據某項公共標準（common standard）或其協議子集（sub-profile，子概貌）而生產出來的產品，將依賴於該標準的清晰度（clarity）；但是，在系統和單元測試並未覆蓋的實施當中，往往存在著若干的差異和分歧（discrepancies）。正是因為這些系統最終將付諸實施，這就需要採用產品對產品（product against product）的方式，對它們加以正式的測試，以確保它們將會像公開宣揚的那樣，在實際當中實現互通（intercommunicate），也就是說它們具備互操作性。互操作性產品測試（interoperable product testing）有別於基於符合的產品測試（conformance-based product testing），因為對於一項標準的符合（conformance，或者說遵循）並不一定就會造就與另一個也經過符合測試的產品之間的互操作性。
2. 產品工程（Product engineering）

　
: 實施行業 / 共同體夥伴關系所規定的公共標準（common standard）或其協議子集（sub-profile，子概貌），並且特別旨在實現與其他同樣也遵循該項標準或其協議子集的軟體實施（software implementations）之間的互操作性。
3. 行業 / 共同體夥伴關係（Industry/community partnership）

　
: 為了確定可以用於讓軟體系統針對某種既定用途實現互通的某項公共標準，國內或國際的行業 / 共同體夥伴關係發起和資助標準工作組（standard workgroups）。有時，某個行業 / 共同體會採用協議子集的形式來簡要描述（sub-profile）另一組織機構所編制的某項現有標準的輪廓，以便減少可選項（options），從而互操作性對於種種實施來說更加便於實現。
4. 公共技術與 IP（Common technology and IP）

　
: 通過降低來自分別開發的不同的若干套軟體產品的那些組件之間的變異性（variability），以及因而使它們能夠更易於實現互通，公共技術與 IP 的運用可能會加快降低互操作性的複雜性（complexity）。與利用某種共同廠商產品（common vendor product）來實現互操作性的方法相比，這種技術同樣也具有其中的一些技術效果。公共技術可以來自於第三方庫（3rd party libraries）或者開源開發工作（open source developments）。
5. 標準實施（Standard implementation）

　
: 軟體互操作性需要某項必要的共同協議（common agreement），而後者通常是藉助於某項行業標準（industrial standard）、國家標準（national standard）或國際標準（international standard）來達成的。

在減少互通軟體之中的可變性以及加強對於所要實現的最終目標的共同理解方面，上述這些途徑分別都具有重要的作用。

## 作為支配能力和市場優勢問題的互操作性

對於專家們來說，傾向於把互操作性視為一項議題，而互操作性對於日常生活的隱含意義則不時受到低估。微軟與歐盟的案例表明，互操作性涉及到支配力關係方面的若干重要問題。2004 年，歐盟發現，微軟濫用其市場支配力，故意限制 Windows 工作組伺服器（work group servers）與非微軟工作組伺服器之間的互操作性。微軟藉此能夠保護其在工作組伺服器作業系統方面市場主導地位（dominant market position），而這方面正是法人信息技術網絡（corporate IT networks）的核心。歐盟要求微軟公開其完整準確的接口文檔（interface documentation），而這將使競爭廠商能夠站在同一基礎上展開競爭（「互操作性補救方法」）。截至 2005 年 6 月，歐盟執委會正在對微軟關於開展此項工作的一項新提案進行市場測試，而此前已經以不充分為由拒絕了微軟的多項提案。

微軟公司最近關於互操作性方面的工作也許表明，他們在針對互操作性所採取的途徑以及承諾水平方面發生了一定的變化。這些努力包括微軟辦公軟體 Microsoft Office 文件格式向 ECMA Office Open XML 的過渡，以及幾項合作夥伴互操作性協議（partner interoperability agreements）的達成。其中，最值得注意的一項就是最近他們與 Novell 之間的合作協議（collaboration agreement）[2][3][4]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

另外，在歐洲議會（2005 年 6 月 / 7 月）之上，互操作性還在軟體專利權爭論（Software patent debate）當中浮現出來。批評家們指出，互操作性所需技術方法的專利權受到 RAND（reasonable and non discriminatory licensing，非歧視性合理許可）條款的保護，因而顧客（消費者）將不得不支付兩次的許可費用：一次針對的是產品，而另一次則是在合適情況下，針對產品所使用的，受到專利權保護的程序。

## 鐵路

根據所遵循的各種標準，不同的鐵路系統都具有或多或少的互操作性。鐵路有關標準的一些例子包括軌距、車鉤、制動器、鐵路信號機、通訊系統、鐵路貨車金屬載量和操作規則。北美洲的鐵路系統具有高度的互操作性，而歐洲、亞洲、非洲、中美洲、南美洲以及澳大利亞的鐵路系統的互操作性則要低得多。在成本合理的情況下，最為難以克服的問題就是計量標準（軌距）方面的不兼容性。SUW 2000 之類的可變軌距系統正在開始著手解決此類問題。

## 參考文獻

## 外部連結

* CIMIT - Center for Integration of Medicine and Innovative Technology - the MD PnP Program on Medical Device Interoperability
* Simulation Interoperability Standards Organization (SISO)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Interoperability. What is it and why should I want it. Ariadne 24 (2000)
* Interoperability Summit（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* InterOP NoE Project（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* InterOP V-Lab（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* OA Journal on Interoperability in Business Information Systems（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* University of New Hampshire Interoperability Laboratory（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - premier research facility on interoperability of computer networking technologies
* Microsoft Interoperability
* Understanding COM Interop
* Interoperability vs. intraoperability: your open choice. Bob Sutor blog, 6 December 2006
* i14y.net presents the research concerning the possible interoperability between JBoss Application Server, Microsoft .NET, BEA Weblogic and IBM WebSphere through the Web Services
* La France v. Apple: who’s the dadvsi in DRMs?, Nicolas Jondet (University of Edinburgh), SCRIPT-ed, December 2006
* ECIS（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） European Committee for Interoperable Systems
* IP Crunch New ideas on interoperability and patents