案例重构范文

案例重构范文（精选4篇）

案例重构 第1篇

随着知识经济时代的来临和企业间竞争的不断加剧,越来越多的企业意识到知识管理对其发展的重要性。知识管理系统作为实施知识管理这一系统工程的必要技术支柱,已经有很多的企业和研究机构对其进行了研究[1]。然而目前的知识管理系统中的推理功能还十分有限,从而在企业创新性设计领域不能发挥应有的重要作用。

同时,在一些专家系统、决策支持系统中也采用了基于案例和基于规则的推理技术[2,3,4],但是现在的集成推理技术普遍存在两个问题:一是通用性不强,往往结构固定,扩充性和移植性比较弱。二是案例库和规则库往往脱离,缺乏交互能力,导致案例推理和规则推理不能很好地取长补短,协同工作。

为了解决上述问题,我们提出了一个基于本体技术的可重构知识管理系统,该系统允许企业根据自身的特点来定制(包括改变和扩充)知识结构,而相应的知识处理过程可以自动调整,保证了系统的通用性和扩展性[5]。同时,该系统采用了基于案例和基于规则的集成推理技术,通过案例自动学习生成规则的策略,结合了演绎和启发式的学习过程,将案例推理与规则推理进行了有机的结合,避免了每次推理只基于一个库的问题。而且,由于系统是基于本体的,通过在本体中定义知识类别之间的语义关系,并应用于集成推理技术中的规则定义和案例相似度算法,从而显著地提高了系统的推理效率。

1 可重构知识管理系统

传统的知识管理系统大多是局限于特定的企业知识结构进行开发,这种系统的适应性比较差,往往离开特定的问题背景就无法使用,不能满足企业知识的发展和跨企业平台应用的需求。在可重构知识管理系统中,企业知识结构通过本体进行定义,通过改变企业本体来实现系统重构,这种本体表示和建模技术能够促进领域知识的共享和重用。

在该系统下,企业知识概念、概念的特征及其关系构成了企业本体。知识作为本体中类别定义的实例进行存储,这些类别的实例和本体一起构成了企业知识库,不同企业知识管理系统的差别从而转化为本体之间的差别。基于本体的可重构知识管理系统的体系结构如图1所示。它采用了三层结构,分别为应用层,本体层和数据层。

本体建模工具用来建立本体模型,企业用户根据实际应用需要定义知识类别及其属性,知识类别之间的依赖关系可以通过实例属性的引用关系实现。比如飞机故障类别定义有故障发生部件属性和故障发现人属性等等,这些实例属性的取值可以分别是部件类别和员工类别的实例。知识类别之间通常需要定义关系,比如父子类关系就是最常用到的关系之一,这种关系可以用本体树的结构表示,子节点会继承父节点的所有属性。本体定义方式能够避免数据的冗余和不一致问题,同时也方便了知识录入、检索和推理的过程。企业本体是整个知识管理系统的基础,其他各个管理模块都依赖于企业本体来建立。

本体定义了知识的结构框架之后,通过知识处理模板,用户可以对不同的知识类型进行不同的处理,比如允许用户针对每个知识类别定制其录入、显示和统计的界面,也可以对不同的知识类别定义不同的检索推理方式。这样当知识结构发生变化时,相应的处理界面也能自动调整,体现了系统的可重构性。对用户没有定义处理模板的知识类别,系统也会提供通用的知识处理方式。个人工作台是用户接收任务和知识处理的接口,每当有用户相关的个人任务时,工作台上都会提供相应的操作,启发式地引导用户完成知识处理的过程。用户也可以根据个人喜好方便地实现工作台的个性化定制。

2 集成推理方法

有效管理企业知识的最终目的必然是要合理利用这些知识来指导设计和创新,因此知识检索与推理技术是直接关系到企业知识管理系统的效率和成败的关键因素。同时在人工智能和数据挖掘领域存在许多比较成熟的推理方法,比如基于实例/案例推理、基于规则推理和基于贝叶斯网络推理等等,这些都为知识管理系统的集成推理方案奠定了理论基础。

2.1 基于案例推理

基于案例推理是一种利用以前的经验知识来解决当前问题的方法。其基本思想是通过相似度算法对特定案例和特定问题进行匹配,如果案例相似度足够好的话,则直接给出检索案例对应问题的解;否则,根据问题描述对案例进行修改和评估,并将改进过的解决方案作为新增案例加入到案例库中,如此形成良性的知识积累循环过程。通常基于案例推理的过程如图2所示。

如何通过有效的相似度算法来快速准确地检索出与当前问题相似的案例,是基于案例推理技术的关键所在。在可重构的知识管理系统中,知识结构通过本体进行定义,针对每一个知识类别分别定义其描述属性,知识就作为类别的案例存储在知识库中。由于案例对象是由若干属性描述的,而且各个属性的权重各不相同,因此案例对象之间的相似度可以通过计算各属性之间相似度的加权和来度量:

Sim$({\rm I}{}_i‚{{\rm I}}^{\prime }{}_i)={\displaystyle \sum _{j=1}^{n}W}{}_j*\text{S}\text{i}\text{m}$(Ii,aj,I′i,aj)

其中,Sim(Ii, I′i)表示案例对象之间的相似度;Wj表示案例属性aj在检索推理过程中的权重因子,0Wj1,并且满足W1+W2++Wn=1;Sim(Ii,aj, I′i,aj)表示案例对象的基本属性之间的相似度。由此,根据各个属性的权值和属性取值的匹配检索就可以确定案例之间的相似度。确定属性的权值通常有两种方法,一是根据属性取值在相似案例上发生的频度来衡量,二是采用循环迭代的方法,逐次逼近最适合的权值。当然也可以由用户根据以往的经验和检索推理的结果来调整权值大小。检索出的相似案例可以按照相似度从高到低的顺序输出,对于相似度很低的案例也可以选择舍弃。

然而在系统经验案例存储还不够丰富的情况下,往往直接检索到的案例并不能满足用户求解当前问题的要求。特别是对于设计类问题的求解过程,人们常常既要依赖领域知识来求解问题,同时也要依靠其丰富的设计经验来推理。因此,可以将基于案例推理与基于规则推理这两种推理方法集成为一体,用于求解这类既有演绎信息又有类比信息的问题。

2.2 集成推理方法

基于案例推理和基于规则推理有着各自的优势。基于规则推理最大特点在于较之基于案例推理而言占用少得多的存储空间,而且,一旦规则建立起来,能够很快地给出问题的答案。然而在一些规则不明确的领域,往往需要基于案例推理,它对于经验知识积累和指导创新规则的形成都具有重要的作用。显然,这两种推理方法是互补的,基于案例推理扩展了领域中规则不能覆盖的例外,而基于规则推理能够有效地验证案例和指导创新。因此,将两者结合起来使用已经成为一种问题求解的新方法。

可重构知识管理系统中的集成推理框架如图3所示。

对于用户提出的问题,该框架首先提交给RBR推理系统,去查找是否存在匹配的规则,并将这些规则返回给用户,如果用户认可则推理结束。否则将问题的描述属性提交给CBR推理系统,给出与当前问题最相似的案例及其解决方案。由于系统是可重构的,在推理过程中应该充分考虑到用户的反馈来调整相应的规则和案例,使推理系统具有自我学习的能力。这种集成推理技术充分结合了演绎推理和类比推理,使问题的求解按照更为智能化的方式进行。

2.3 案例规则学习

在传统的基于规则推理技术中,规则库的形成往往靠用户手工输入或整合企业已有的小型规则库,然而这种方法不仅费时、费力,而且不利于规则库自身的更新与发展。在可重构的知识管理系统的集成推理技术中,规则库的形成不仅可以依靠传统的输入方式,而且能够通过对案例数据库中不断积累的大量数据,采取数据挖掘的技术自动学习出一般泛化的规则。在求解分类问题的方法中,决策树是最有用的方法之一[6]。而目前大多数已开发的决策树学习算法都是Quinlan ID3核心算法的变体,这个基本算法采用自顶向下的贪婪搜索遍历可能的决策树空间。

决策树学习方法一旦建立好决策树,就可以将其应用于数据库中的元组并得到分类结果。决策树构建算法性能的主要因素取决于训练集的规模和如何选择最佳分支属性。选择不同的属性值会使划分出来的记录子集不同,影响决策树生长的快慢以及决策树结构的好坏,从而导致找到的规则信息的优劣。从决策树生成规则的过程比较简单,它对于决策树中的每个叶结点都生成一条规则,所有具有相同后件的简单规则通过析取规则的前件合并到一起。

利用决策树学习规则进行分类问题具有一些优点,比如生成的规则易于解释和理解,而且由于树的规模独立于数据库规模,所以决策树对于大型数据库具有很好的扩展性。然而由于案例数据是不断变化的,因此挖掘出来的规则也应该随之调整与扩充,以最大限度地适应企业知识的发展。并且当知识库案例较少时,学习出来的规则可能不够理想,这时应该提示用户规则的局限性。

2.4 本体类的语义关系

在传统的检索推理系统中,通常采用关键字匹配检索的方式,而忽略了取值之间的语义关系,这种简单的处理往往是以牺牲推理效率为代价。在本文提出的可重构知识管理系统中,知识结构是基于本体的,企业用户可以设置本体类的属性为取值为实例的引用属性,并且定义本体类之间的各种语义关系以及同一语义关系下各取值之间的相似度权值。在集成推理框架中利用本体类的语义关系可以很好地改善推理效率,下面给出试飞阶段故障诊断类别在本体中的定义片断加以说明:

<owl:ClasSrdf:ID=″试-E,阶段故障诊断″>

<rdfs:sub Class Of>

<owl:Class rdf:ID=″故障诊断″>

</rdfs:sub Class Of>

<rdfs:comment rdf:dataType=″http//wwww3.org/2001/XMLSch ema#string″>

对飞机在试飞阶段出现的各种故障进行辅助诊断

</rdfs Comment>

</owl:Class>

<owl:Object Property rdfID=″机型″>

<rdfs:range rdfre so urce=″型号″/>

<rdfs:do mainrd:fresource=″#试飞阶段故障诊断″/>

</owl:Object Property>

<owl:Object Property rdf:ID=″故障件名称″>

<rdf:dataType=″http//wwww3.org/2001/XMLSchema#string″/>

<rdfs:do main rdfresource=″#试飞阶段故障诊断″>

</owl:ObjectProperty>

<owl:ObjectProperty rdf:ID=″所属系统″>

<rdfs:range rdfresource=″#系统″/>

<rdfs:do main rd:fiesource=″试飞阶段故障诊断″>

</owl:Object Property>

<owl:Object Property rdf:ID=″故障现象″>

<rdf:data Type=″http//wwww3.org/2001/XMLSchema #String″/>

<rdrs:domain rdf:resource=″#试飞阶段故障诊断″/>

</owl:ObjectProperty>

<owl:Class rdf ID=″发动机系统″>

<owl:union Ofrdf:parseType=″Collection″>

<owl:Class rdf:about=″#发动机主体″>

<owl:Class rdf:about=″#主燃料系统″>

<owl:Class rdf:about=″#滑油系统″>

<owl:Class rdf:about=″#燃油系统″>

</owl:unionof>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:ID=″辅机系统″>

<owl:union Of rdf:parseType=″Collection″>

<owl:Class rdf:about=″#液压系统″>

<owl:Class rdf:about=″#冷气系统″>

<owl:Class rdf:about=″#操纵系统″>

<owl:Class rdf:about=″#着陆系统″>

</owl:union Of>

</owl:Class>

从这个本体结构我们看到试飞阶段故障诊断类别及其属性的定义,而且系统定义了两个联合关系即发动机系统和辅机系统,这样在案例推理中就可以理解这些语义关系。假定存在这样几个故障案例,案例#1的所属系统的取值为主燃料系统,案例#2的所属系统为燃油系统,而案例#3的所属系统为液压系统。由于系统定义了发动机系统的联合关系,主燃料系统和燃油系统隶属于这种关系,而液压系统和其他两个取值不存在语义关系,因此在这个属性权重上,案例#1和案例#2的相似度显然要高于案例#1和案例#3相似度,这和现实应用中的故障关系也是相吻合的。通过本体类的关系我们可以增加在语义上相近的属性取值的权重,从而提高了检索的准确度和效率。

本体类的这种语义关系不仅可以改进案例推理的相似度算法,也可以应用于规则定义与学习中。仍然以上面定义的联合关系为例,假定系统中存在这样四条规则,规则前件中的所属系统分别取值为发动机主体、主燃料系统、滑油系统和燃油系统时,规则后件故障分类都得到相同的结论,那么我们依据定义的关系完全可以将这些规则做综合处理,即规则前件中的所属系统的取值为发动机系统。这样的处理能够有效地提高规则匹配的效率。

2.5 应用实例

我们以VS.NET为开发工具、SQL Server 2000为后台数据库开发了一个基于本体可重构的知识管理系统。该系统主要包括本体建模、角色管理、流程管理(包括建模和监控)、知识访问门户(包括检索和推理)和个人工作台等模块,已经成功地应用于某生物制药企业,某农科院和某飞机设计研究院等多个领域,充分体现了系统的可重构性。本文所描述的案例推理与规则推理的集成推理方案,经过在某飞机设计研究院一年多的应用,很好地满足了企业知识经验积累和创新性设计的要求。现以试飞阶段故障诊断为例,简要说明其集成推理方案的执行流程。

首先用户在个人工作台上输入需要诊断的故障信息,包括飞机的机型、编号,故障件的名称、型号、所属部件或系统,故障现象、故障原因等等,系统便开始在试飞阶段故障规则中查找相匹配的规则呈现给用户,并详细列出该故障的类型,以及故障的模式,纠正的措施和处理的结论等等。如果用户认可这项诊断信息,则推理结束,系统将这次诊断案例放入企业案例库,并由案例学习规则模块再次巩固这项规则的正确性。否则,系统根据故障描述检索企业案例库,将找到的案例按相似度从大到小的顺序呈现给用户,辅助用户作出决策。同时,相关的案例和规则都将调整以更好地适应将来的需求。

3 结 论

长期以来知识管理一直都是企业和学者所瞩目的领域,而知识管理系统又是企业实施知识管理成败的关键所在,本文简要介绍了一种基于本体可重构的知识管理系统,并重点阐述了该系统中的案例推理与规则推理的集成推理方法。在具体的应用中,我们看到这种集成推理技术很好地解决了案例库与规则库的复用和交互问题,提高了系统的效率和综合推理能力。目前系统在决策规则学习方面尚存在一些不足,例如处理案例的多值属性问题。关于这方面,目前我们正在进行研究。

摘要：传统上的知识管理工具往往在设计时就固定了知识结构,这样的系统不但缺乏通用性,而且也限制了知识检索与推理的效率。介绍一个基于本体的可重构知识管理系统,知识作为本体概念的对象实例,利用本体模型的可定制性,解决了以往知识类型不能扩展的问题。详细阐述了结合案例推理与规则推理的集成推理方法,通过规则学习算法支持了规则库的动态扩充与调整,并将本体类的语义关系应用于推理方法,进一步提高了推理的效率。最后介绍了该系统在某飞机设计研究院的应用情况和今后的研究方向。

关键词：知识管理系统,基于案例推理,基于规则推理,集成推理

参考文献

[1]GALLUPE B.Knowledge management systems:surveying the land-scape[J].International Journal of Management Reviews,2002,3(1):61-77.

[2]Andrew R,Golding,Paul S.Rosenbloom.Improving accuracy by com-bining rule-based and case-based reasoning.Artificial Intelligence,1996,87(1/2):215-254.

[3]Cui Yanping,Tang Zhenmin,Dai Haibing.Case-based reasoning andrule-based reasoning for railway incidents prevention.Services Systemsand Services Management,2005.Proceedings of ICSSSM'05.2005International Conference on Volume 2,13-15 June 2005,2:1057-1060.

[4]An Liping,Yan Jianyuan,Tong Lingyun.An Integrated Rule-based andCase-based Reasoning System for Customer Service Management.E-Business Engineering,2005.ICEBE 2005.IEEE International Con-ference on,2005:266-273.

[5]Wang Yinglin Wang,Hu Tao,Zhang Shensheng.Ontology-based Recon-figurable Case-based Reasoning System for Knowledge Integration[J].Systems,Man and Cybernetics,2003.IEEE International Conferenceon,2003,5:4878-4883.

案例重构 第2篇

作为一个无线部门的人，不懂移动设备是不行的，而作为一个无线的重构，不会写响应式页面更是不行得。而我，一个无线的重构，在我最近做的一个移动端的项目之前，的确是不会写响应式页面的，所以，严格来说，在这个项目之前，我是一个不合格的无线重构人。

而这个项目，却让我快速地掌握了响应式页面重构的一些方法。下面就是通过这个项目来总结我在响应式页面重构学到的东西。

众所周知，所谓响应式页面，就是能够用一套样式，使你的页面能够在不同分辨率的屏幕下都有很好的表现形式。响应式Web设计，这个概念是Ethan Marctte 在A List Apart 发表的一篇文章“Responsive Web Design”中援引响应式建筑而得名：

响应式建筑（responsive architecture），物理空间应该可以根据存在于其中的人的情况进行相应。

根据我所阅读过一些文章及资料，我总结出响应式页面的几个关键组成部分：

1、页面头部的meta说明，可以通过viewport meta标签去让你的html页面的的宽度能根据设备分辨率让浏览器的可视宽度来适应，也可以在这里设置页面的缩放比例等等，这样在成比例的分辨率设备下，就可以更简单地实现响应式。

2、流体布局（fluid grid），所谓的流体布局，其实就是在你pc端实现的页面基础上，将一些元素的宽高由原来的固定多少像素（px）调整为百分比（%）或字体比例（em）（或布局方面的margin、padding、left、top等以px为单位的值），这也是当前实现响应式布局的两种主要实现方法。

第一种用百分比（%），就是以该元素的父容器的宽高为100%，其他元素的宽高相对于其父容器的比例，只要将具体的像素值相对于他的父容器的一个百分比折算即可。当然这种方法的换算有点复杂，因为很多相对的宽高折算的百分比系数是带小数的，所以这时候可能要你有足够的耐心才能实现。

在Ethan Marctte的Responsive Web Design这篇文章中给出的一个demo中，我们可以看到他的实际代码里：

@media screen and （max-width： 400px） {

.figure，

li#f-mycroft {

margin-right： 3.317535545023696682%; /* 21px / 633px */

width： 48.341232227488151658%; /* 306px / 633px */ }

第二种方法是用字号比例（em）去实现，其实方法是跟上面一样的，只不过我们将%换成了em，这种方法就是某元素具体的宽高（px）在当前基准字号（font-size）下折算出多少个em。eg： 一个在480分辨率下宽高为64px*64px的元素，其父容器的字号（font-size）为20px，那么它折算成em为单位就是3.2em*3.2em。当其父容器字号基准根据不同的分辨率变化的时候，该元素的宽高也能根据这个字号基准成比例的缩放，就能实现响应式变化。

从上面的两张实例图我们可以看到，同一个元素，宽高为3.2em*3.2em，在360px分辨率下，因为基准字号为15px，故解析出来的实际尺寸为48px*48px，而在480px分辨率下，基准字号为20px，故实际的尺寸为64px*64px。

3、流体图片（liquid image），在我所了解的很多资料中，对图片处理这块，如果要使图片能根据分辨率来适应，而且还不失真，好像挺困难的。但其实我们不用考虑的那么复杂，我们要做的只是让图片能根据不同分辨率自适应罢了，我们不管图片会不会因为被拉伸而失真，因为真的遇到这样的情况，我们可以考虑在不同分辨率下使用不同的图片，这样就简单多了，

电脑资料

所以让图片尺寸自适应，我们只要不给图片设定具体的宽高尺寸，只要在样式中给该图片一个width：100%，这样图片就能根据它父容器的尺寸自动调整了。

4、媒体查询（media query），这个也是响应式页面的一个关键技术，根据不同的分辨率去调整一些不同的样式。

@media screen and （max-device-width： 480px） {

.column {

float:none;

}

}

通过上面的这样媒体查询结构，我们可以设定在不同分辨率下选用不同的样式来调整响应式页面。像前面第二点流体布局上，我们使用百分比或字号比例去实现流体布局的时候，第一种方法是可以不用媒体查询直接实现流体布局的，就是元素的宽高能自适应不同分辨率屏幕。

但第二种方法用字号比例（em）去实现流体布局的时候，我们就必须要结合媒体查询了，因为我们的字号比例是根据基准字号来实现的，就是说在基准字号一定的情况下，该元素的大小就是固定的，而我们要实现该元素尺寸自适应，就只能通过调整基准字号来实现了。通过媒体查询，我们可以让在基准字号font-size在不同分辨率下不一样，这样其子元素相对于该字号的比例em算出来的像素px就不一样了，这样就能实现响应式了。

所以我们兼容不同的分辨率的时候，可以先在某个分辨率下，实现完美的重构，然后将所有元素具体的尺寸（px）折算为em（根据父容器的font-size），然后再通过媒体查询，调整不同分辨率下的基准字号font-size就能实现具体的响应式了。

当然媒体查询的功能是根据不同的分辨率适配不同的样式，我们可以通过上面的做法是实现流体布局，还可以通过媒体查询来细调具体的页面在不同分辨率下的不同表现形式。

在我具体的项目过程中，采用媒体查询主要是调整不同分辨率下的基准字号的大小，具体如下面的代码所示：

body，section，button，h1，p，.layer，.downall_btn，.introduce，.playlist，.recom_picbox{font-size:20px;}

/* for 800 px width screen */

@media only screen and （max-device-width:800px），only screen and （max-width:800px）{

body，section，button，h1，p，.layer，.downall_btn，.introduce，.playlist，.recom_picbox{font-size:33.34px;}

}

/* for 720 px width screen */

@media only screen and （max-device-width:720px），only screen and （max-width:720px）{

body，section，button，h1，p，.layer，.downall_btn，.introduce，.playlist，.recom_picbox{font-size:30px;}

}

前面设置通用字号为20px，当分辨率超过我媒体查询到的最大屏幕宽度的时候就适配该基准字号，下面分别通过媒体查询为分辨率为800px和720px的设备详细调整基准字号，（当然在这里你可以增加更多的样式去调整不同分辨率下的具体表现）使页面在两个分辨率下都能有比较好的表现。可以发现，在800px的分辨率设备中，我的基准字号设置为33.34px，在720px的分辨率设备下的基准字号为30px。

原文链接：cued.xunlei.com/log057

为什么在800px分辨率下基准字号就为33.34px，在720px分辨率下基准字号为30px呢，这是因为我是先以480px分辨率下基准字号为20px去实现的，那么在800px或720px下的基准字号就根据设备分辨率的比例去算出。 这里只给出两个分辨率的例子，其他不同分辨率下的实现方法一样。

案例重构 第3篇

可重构系统一般由主处理器耦合一组可重构的硬件部件, 处理器负责任务的调度, 而可重构的硬件部件负责执行算法[1]。可重构架构的研究主要集中在以下几个方面:不同粗细粒度的架构研究、处理单元结构研究、处理单元的互联方式研究、新型存储结构研究等。可重构系统的重构方法主要包含两大类:静态重构技术、动态重构技术。静态重构需要整个系统复位, 往往需要断电重启;动态重构技术是在系统不断电的情况下, 可以完成对指定计算资源、逻辑资源的模块级或电路级重构, 具有功能实时切换、资源可复用等优势。

动态重构技术作为一种计算系统的新型配置设计思路, 从传统的追求计算资源“大而全”, 向追求资源的利用率转变。与传统的静态配置或完全配置方法相比, 动态重构技术无需对所有计算资源重构, 可以有选择性的进行重构资源加载, 一方面, 能够保证系统在其他单元正常工作的同时, 根据待处理任务需求及数据特点完成自适应配置, 保证了对逻辑资源的时分复用;另一方面, 能够大大缩短功能切换单元的配置时间, 保证任务的无缝对接及实时处理。

文章组织结构如下:首先提出了可重构系统原型的设计思路, 从可重构计算单元、存储单元、可重构控制单元等多个方面做了细化阐述;然后分析了动态配置技术的实现原理, 并基于Xilinx开发平台, 搭建了“嵌入式处理器+可重构计算单元”的验证系统, 实现了粗化、细化两种边缘提取IP核的动态配置;最后对试验结果进行评估。

1 可重构计算系统架构设计方案

可重构计算原型系统的体系架构采用RISC架构通用处理器 (CPU) 、可重构控制单元、可重构计算阵列、可重构I/O接口和存储系统等部分组成。CPU与可重构计算阵列之间为并行处理关系。从系统设计复杂度和灵活度考虑, 两者采用总线结构耦合。因此, 在系统平台架构中, 通用处理器、计算单元和接口单元之间采用总线连接方式。其系统架构见图1。

系统变换形态流程如下:系统进行计算功能变换时, 通用处理器向可重构控制单元发送重构命令, 可重构控制单元管理、调度硬件资源, 并上报系统工作状态;当系统资源准备就绪后, 通用处理器控制可重构硬件读取硬件配置数据并加载到器件中, 以变换可重构计算单元或接口单元的形态, 统一变换系统中全局存储空间的划分、管理及访问控制, 各计算模块共享内存区的映射关系图;同时, 根据新的计算形态加载相应的软件和数据, 最终完成整个系统形态变换流程。功能切换时, 只对可重构硬件的一部分进行重新配置, 其他部分可继续执行任务。动态部分重构可以减少配置数据, 加快了计算形态变换速度, 提高了系统的适应性和灵活性。

通用处理器运行操作系统, 负责系统的控制、计算形态管理、计算资源管理和任务调度;处理那些控制比较复杂、不便映射到硬件上, 且计算量较少的计算任务, 如变长循环、分支控制、存储器读写等。可重构硬件则用于处理计算量大、并行度高、任务相关度低的部分, 执行程序中拥有规则的数据访问模式, 控制简单的那部分“计算密集型”代码, 主要由可重构控制单元、可重构计算单元、可重构I/O接口及片上高速总线组成。其中计算单元及I/O接口可根据应用需求重构为不同的计算形态。

1.1 可重构系统计算单元模型设计

可重构系统计算单元的基本思想要求将计算和存储两部分进行解耦合, 因此采用了数据和指令存储物理分离的哈佛结构, 将数据访问模块、指令组织与调度模块和指令执行模块分离。同时, 根据流处理模型中生产者消费者局部性的特点, 将数据访问模块划分成软件可管理的多个存储层次, 各自保持独立运行。可重构系统计算单元主要有三个部分组成:控制单元、存储单元、可重构处理单元阵列。

控制单元。执行算法时, 控制单元对可重构系统计算单元进行总体控制, 协调可重构处理单元阵列、配置存储器、本地存储器、数据分配单元、数据合并单元的运行, 根据系统运行状态和各个单元内部控制信号的反馈信息, 改变各个单元的状态, 保证系统正确运行。

存储单元。存储单元分为三部分:数据存储, 寄存器堆以及配置存储。数据存储包括本地存储器, 数据分配单元以及数据合并单元。本地存储器用于存储可重构处理单元阵列计算需要的输入数据和输出数据;数据分配单元用于从本地存储器或寄存器堆中读取数据;数据合并单元用于向本地存储器或寄存器堆写入计算单元的输出数据。寄存器堆用于存储中间数据, 并向阵列发送配置字。

可重构计算基础单元。可重构计算单元是可重构阵列的核心部分, 可以理解为粗粒度的最小计算单元。为了能够执行更多类型的算法, 需要支持尽量更多的功能。例如, 对于常用的计算密集型运算, 需要支持FFT、FIR、DCT和点积等功能。因此成熟的可重构系统中, 应该包含足够多基础功能、不同粒度需求的可重构计算资源库, 以便于更加灵活的资源组合。

1.2 可重构系统存储单元模型设计

可重构计算系统的存储单元由CPU和可重构阵列共同访问操作。因此, 存储单元主要研究CPU和可重构计算单元对内存访问的协调与控制机制, 存储单元的模型设计需要主要解决如下问题:避免内存访问冲突、解决多个处理器模块并行工作会降低主存的访问效率的问题、解决可重构计算单元面临的端口和速度的限制。

存储管理单元主要解决多个模块并行工作时会降低访存效率的问题:多个模块共享片外内存会引起访问冲突从而导致等待;访问片外内存的端口数量非常有限, 不利于数据通路中的并行访问。主要采取如下改进措施: (1) 为可重构硬件平台增加内存管理单元, 实现片外和片上内存的映射, 保持数据一致性; (2) 为内存访问提供多端口流水化处理或数据预读取;为应用提供定制化的缓存结构。

1.3可重构管理单元模型设计

可重构管理单元负责控制任务, 它主要接收通用处理器指令, 完成系统形态管理和资源管理;计算单元的软件加载、配置管理和数据交换等任务。

其主要完成的工作有: (1) 实现全局存储空间的划分、管理及访问控制, 解决数据访问冲突, 阻止非法访问;将各模块传递的数据存储在统一的存储区, 以并行方式协同完成计算任务; (2) 接收通用处理器的指令, 将共享存储系统中的操作系统及应用软件加载到计算单元; (3) 对系统内部可重构硬件资源进行管理, 确保相应可重构计算单元或I/O接口功能变换时, 不影响系统正常运行功能; (4) 用于实现对可重构计算单元的动态配置, 可以根据应用任务需求修改计算单元架构和计算模块的功能, 并将计算单元、I/O接口的总线转换为统一的内部互连总线, 提高了对外连接的适应性。

2 基于可编程逻辑阵列的动态配置技术实现

2.1 动态配置技术原理

动态配置技术是实现可重构计算单元切换的关键技术, 保证逻辑资源的时分复用, 在优化资源配置的基础上实现对不同任务的响应。动态配置技术支持的配置阶段及配置策略, 直接决定了不同重构单元是否能够实现无缝切换, 进而影响了任务实时响应能力。目前成熟的动态配置技术需要提前编译待重构的逻辑资源、定义各硬件模块的接口和时序约束、明确各模块在可编程逻辑阵列上的实现区域及模块之间的物理连线。动态配置技术主要包括三个阶段, 即设计阶段、编译阶段、运行阶段[2]。

设计阶段, 根据任务处理需求, 需要设计不同计算任务对应的功能电路, 每种计算任务可能对应一种功能电路, 或者是若干个功能电路的组合。在基于可编程逻辑阵列的逻辑设计中, 电路设计采用硬件语言描述或者原理图描述的方法;顶层设计文件通过综合器生成网表文件, 在布局/布线阶段, 依旧可以对流处理器进行优化设计。

编译阶段, 基于配置文件的生成工具, 生成初始配置文件及若干动态配置文件;初始配置文件包含了非重构区域的系统或电路描述, 每个动态配置文件对应一种计算任务。动态配置文件经过重构文件生成器, 生成最终可以动态加载的配置文件。

运行阶段, 非重构区域的处理器或者控制电路, 可以自行分析待处理数据的特点或依据顶层控制指令, 完成配置文件的动态加载。加载过程往往通过重构控制器及动态配置接口完成, 重构配置器在重构数据库中选择相应计算任务对应的配置文件, 通过动态配置接口将其加载到可重构平台中, 并将可重构分区内的逻辑资源重构。

2.2 基于ICAP动态配置技术实现

Xilinx公司提供支持动态配置技术的整套开发工具, 包括用于动态配置的配置接口IP硬核及相应的加载配置函数。开发者需要基于标准开发流程, 搭建硬件平台并制作可重构计算单元的IP核;根据可重构部分的资源占用情况, 在FPGA内部划分可重构区域资源的大小、位置及种类。ICAP (Internal Config Access Port) 是可重构资源的内部配置接口, 可以挂在到内部总线上;硬件平台搭建完成之后, 编译系统会为ICAP提供唯一寻址地址, 作为从外部存储空间向内部可重构区域加载的数据入口和通道。

如图2所示, 基于ICAP的动态配置技术主要包含如下步骤:创建处理器硬件系统、创建顶层设计、创建布局/布线工程、定义可重构分区、添加可重构模块、设计规则检测、自定义配置、生成比特流、生成启动文件。创建处理器硬件系统及顶层设计后, 需要对模块占用的资源进行预估, 并根据预估结果创建顶层设计的约束文件。定义可重构分区、添加可重构模块阶段, 需要充分考虑布局布线的时序及资源要求。图3为可重构系统的布局图, 主要包括处理器、可重构分区、数据总线及其他非重构IP核等, 处理器负责资源调度、可重构接口控制等;可重构分区用于实现流处理器的多形态变换;数据总线同时用作动态配置文件加载、各模块数据通信通道。

2.3 可重构计算系统平台搭建

如图4所示, 基于动态配置技术的可重构架构的验证系统包括上位机、可重构计算系统 (主要由可编程逻辑阵列组成) , 两者之间通过通信总线连接。主要包含以下模块: (1) 可重构控制单元。该单元包含:内嵌通用处理器Power PC、Linux操作系统、PLB总线等, 主要负责可重构单元的控制、数据传输、资源调度等。 (2) 通信单元。该单元主要包含:以太网接口及串口, 用于图像传输及控制指令传输。 (3) 内存管理单元。该单元主要包含片内定制的乒乓存储单元, 用于源图像及中间处理数据的缓存。 (4) 可重构逻辑单元。可重构控制单元根据待处理数据的信息特征, 通过动态重构方式加载不同配置文件。如可重构硬件模块1支持图像边缘的粗提取, 可重构硬件模块2支持图像边缘的精细化提取。

上位机负责可重构配置单元的加载控制, 能够根据待处理任务的数据特点和大小以及处理内容, 选择最适应的可重构加载文件, 并向可重构计算系统发出重构指令。可重构计算系统通过加载不同配置信息, 可重构计算单元来并完成处理任务。在任务处理过程中, 可重构计算系统可将任务状态信息、任务处理结果等用户关心的参数上报给上位计算机并打印输出。

文章实现的图像边缘提取算法包括如下步骤:图像平滑、图像锐化、边缘提取、边缘连接, 最终得到完整的边缘图像。高斯平滑与LOG锐化过程采用空间域滤波方法, 二值处理采用自适应阈值分离方法, 边缘细化采用形态学变换的方法。其中粗提取模块主要包含以下三个步骤:图像平滑、图像锐化、二值处理。精细提取模块包括以下四个步骤:图像平滑、图像锐化, 二值处理和边缘细化四个步骤。

3 试验结果分析

3.1 试验环境

可重构计算系统的试验平台基于Xilinx提供的ML507开发板, 处理器采用Power PC440, 操作系统采用Linux, 处理器通过PLB总线与可重构配置区域及其他IP核通信。具体配置参数如表1所示。

3.2 试验结果评估

配置文件规模评估。实验结果表明, 如果将“Power PC处理器+PLB总线+图像处理IP核”的硬件系统全部重构, 需要配置的比特流文件为1914KB;而图像处理IP核的重构只需285KB。由此可以看出, 与静态配置技术相比, 动态配置技术能够在保证大部分逻辑资源不变的情况下, 选择性的完成资源重构。

配置时间评估。动态配置技术实现中采用的内部配置访问接口ICAP的时钟频率为50MHz, 数据带宽8bit, 理论配置速度为0.5×108B/s。实验结果表明, 动态配置技术无论在配置数据的加载时间还是重构总耗时, 都大大减少。配置时间的减少, 保证了计算资源的无缝切换, 提高了不同任务的响应速度及实时处理能力。

4 结束语

文章主要有如下贡献: (1) 提出了可重构计算原型系统的设计思路, 着重介绍了可重构系统计算单元、可重构系统存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。 (2) 搭建验证平台, 并实现了动态配置技术。文章基于Xilinx开发平台, 搭建了“Power PC处理器+PLB总线+可重构计算单元”的验证系统, 设计了边缘提取的自主知识产权核, 实现了基于ICAP动态配置接口的可重构计算。实验结果表明该验证平台不仅具有较高的计算能力和计算灵活性, 而且具有较强的资源调度能力, 能够大大缩短资源重构的占用时间。

未来工作包括以下几方面: (1) 进一步完善体系结构设计方案和系统计算模型; (2) 结合可重构硬件的发展, 进一步开展可重构支撑技术的研究, 如:任务时域划分模型、软硬件划分及调度模型、硬件资源管理模型等; (3) 深入研究可重构计算基础模型, 建立多种架构的可重构单元模型库, 以适用于更多的应用场景。

摘要：可重构计算具有应用灵活、性能高、功耗低、成本低等优势。动态重构技术作为可重构计算的配置方法, 具有配置方法灵活、耗时短、任务实时响应能力强等特点。文章首先提出了可重构系统原型的设计思路, 并着重分析了可重构计算单元、存储单元、可重构管理单元等关键模块的设计理念。然后分析了动态配置技术的实现原理, 并且基于可编程逻辑阵列, 搭建了“嵌入式处理器+总线+可重构计算单元”的硬件系统, 并实现了两种图像处理IP核的动态配置。

关键词：可重构计算,系统原型,动态配置技术

参考文献

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(推荐)价值重构 第4篇

——“五四讲话”学习心得（上）

文明发展的道路问题实际上就是精神价值的追求问题。中国走什么样的道路，取决于中国人追求的最高精神价值究竟是什么，是共产主义，还是自由主义？是西方现代价值，还是中国古典传统？正是围绕不同的核心价值选择，形成了不同的发展道路，而不同的道路选择最终通向不同的核心价值。面对不同价值和道路选择的挑战，习近平提出“中国梦”，并以此为契机开始系统地回答当代中国面临的核心价值问题。

政治领袖与未来精英的促膝谈心

今年五月四日，习近平主席到访北京大学并发表重要讲话。“五四讲话”内容不长，但提出了许多重要的政治理念，而且有一些全新的提法。然而，无论是官方媒体报道，还是大学回应，都是“践行核心价值观”、“实现中国梦”之类标语口号式的官方表态，似乎没有认真阅读讲话内容，更不用说解读其中传达的重要信息。以至于习近平的一些重要想法非但没有传达出来，引起知识界和公众的关注、讨论和深化，反而在标语口号式的宣传中被庸俗化和浅薄化。

面对不同价值和道路选择的挑战，习近平提出“中国梦”，并以此为契机开始系统地回

答当代中国面临的核心价值问题。

之所以出现这种局面，固然与官方宣传长期形成的官僚主义和形式主义有关，但很大程度上是由于不少人已习惯于过去30年形成的改革思路和官方话语体系，一时间还不习惯，也跟不上习近平的治国思路。以至于我们看到，习近平在党内高层的一系列重要讲话所表达的思想内涵与官方媒体公开的宣传报道之间出现了明显的脱节。由此，官方媒体虽然大幅报道习近平到访北大的新闻，却很少关注“五四讲话”的内容，甚至连评论员文章都没配发。而与此同时，日益严重的大学官僚化也习惯于雷厉风行地组织学文件、听报告，“扎扎实实走过场”，而忘了习近平所强调的“大学乃是探究学问和追求真理的地方”，因此很少从思想、学问、知识和真理的角度来解读“五四讲话”。

目前文化教育领域和思想意识形态领域的工作作风与习近平执政理念之间的明显脱节，恰恰让我们看出习近平试图继承并超越于邓小平时代的努力及其面临的困难。本文试图将“五四讲话”置于中国发展道路的历史大背景下，从“五四讲话”的内容入手，围绕三个问题进行讨论：第一，为什么选择这个时候在北京大学讨论核心价值观问题？第二，核心价值观的“核心”究竟是什么？为什么特别强调中国古典文明的传统？第三，中国大学在核心价值观的重建中应当承担怎样的历史使命？

在讨论这些问题之前，需要注意这次讲话采取的形式，透过这些形式来把握讲话的内容，更可以看出其深远意义。

首先，这次讲话面对的主体是青年学生，是政治领袖与未来精英之间的促膝谈心，具有代际政治教育的意味。习近平显然希望将其政治理念播种在青年学子的心中，等到几十年后他们治国理政时才真正开花结果。这个政治理念就是习近平提出的“中国梦”，“中国梦”的关键在于确立中国人的核心价值观。如果这个梦想在新中国成立百年时实现，这一代青年学子正是国家栋梁。因此，“五四讲话”是对一代青年学子的政治召唤，需要他们在未来的实践中践行，完成政治代际之间的使命传承。所以，这次讲话所传达的政治理念绝非关注一时一事，必然涉及国家和民族的长远未来。

其次，这次讲话采取座谈会形式，是一种共同面向国家民族未来的对话，通过座谈对话引导青年学生探索“我们生而为中国人”，究竟应当追求怎样的美好生活方式。座谈讲话可不拘泥于形式，更不需要系统阐述，可引入一些探索性的想法和启发性的教导。这些内容也许正是习近平构想中的理论创新，有待于进一步深化和完善，最终变成全党集体的政治理念和思想。因此，需要特别注意这次讲话中透露出的新提法和新表述，从中可以看出习近平在“中国梦”基础上系统提出其政治理论的萌芽或准备。而他选择在大学来提出这些思想，不仅因为这些思想的实现有赖于青年一代的成长和践行，而且由于这些思想的实现与中国大学的历史使命有关。

理解“中国梦”要有世界眼光和历史眼光

“五四讲话”集中在核心价值观问题上，十八大以后，他就在一系列讲话中旗帜鲜明地论及意识形态和核心价值观问题，明确提出“两个三十年”不能相互否定的观点。他以“中国梦”来概括核心价值观，并以此统领各项工作。由此，不仅在美国、俄国、欧洲和非洲等许多重大国际场合的讲话中，而且在学习三中全会决定和关于宣传思想工作等一系列国内重要讲话中，习近平始终围绕“中国梦”这个核心价值观问题，来统领内政外交。值得注意的是，这次“五四讲话”是第一次正面，而且相对完整地阐述核心价值观问题。在邓小平时代，中国道路始终围绕“以经济建设为中心”，那么习近平似乎在努力开辟一个新的时代，中国发展道路正迈向“价值重构”的阶段。中国崛起将人类历史推进到文明秩序重建的大历史时代。超越左右之争，“以价值重构为中心”是这个时代对中国发展道路提出的必然要求。理解“中国梦”，不仅要有全球政治秩序重建的世界眼光，而且要有中国文明秩序重建的历史眼光。

从“以经济建设为中心”提升到“价值重构”，无疑是对邓小平时代的超越，但这并不像一些人想象的那样，是重返毛泽东时代。事实上，以建国以来各种左右意识形态来概括或理解习近平的治国思路，不仅过于肤浅，而且过于短视。目前，党内外不少人之所以无法跟上习近平的治国思路，往往是由于他们依然将毛泽东的建国三十年与邓小平的改革三十年潜在地对立起来，习惯于从“左派”或“右派”的立场看问题。

事实上，习近平提出“中国梦”这个概念，就是试图从历史的连续性来超越左右之分，在现代中国的基础上重建传统中国文明，以中国古典文明传统来整合目前意识形态中的左右之分。习近平为首的新一代领导集体的这种努力，很大程度上是要回应中国崛起给中国道路提出的新挑战和新要求。

从国际局势看，中国崛起已经成为现实，并导致中国与西方世界在政治经济硬实力和文化价值软实力方面的竞争越来越激烈，地理大发现以来西方文明主导的全球秩序面临根本性的挑战。在全球秩序变化的历史性关头，中国必须明确自己的历史定位：继续以西方文明的尾随者身份，加入这个“历史终结”的既定秩序中，从而最终被西方文明秩序所接纳和认可，还是以中国文明的独特身份参与新的全球秩序的建构过程中，从而致力于缔造“后美国世界”的一个更为合理的国际政治经济新秩序？

然而，中国不是一个单纯的国家，而是一个文明。以如此庞大的体量和漫长的文明传统，即使中国愿意改变自身以适应西方世界秩序，与所谓国际规则和普世价值接轨，中国也不可能获得西方世界的信任。20年前的苏联解体曾经是我们的老师，而20年后希望融入西方世界的俄罗斯再次成为我们的老师。这就意味着，中国以自己独立的文明身份参与到新世界秩序的建构中，是历史赋予中国人的不得不承担的天命。

从国内局势看，过去三十年的发展在解决了温饱问题之后，中国人必然开始从物质转向更高的精神追求，从而追问什么样的生活是有意义的生活，人生的价值目标是什么？如果我们不能回答这个问题，缺乏价值层面的精神凝聚力，那么中国人要么由于价值虚无而围绕物质利益陷入你死我活的争夺之中，要么由于价值对立而导致不可调和的冲突之中。前者体现在社会分化所引发的政治经济利益方面的激烈冲突，而后者就体现在新疆、西藏、台湾和香港所出现的文化价值的冲突。如果说此前阶层矛盾是主要矛盾，而现在文化价值的冲突已逐渐变成了主要矛盾。在这种背景下，无论消弭阶层矛盾，还是缓和文化价值冲突，都必须回到中国人的核心价值观问题上来。而中国崛起无疑在激励着中国人对自身文明传统的自信心，因此，回答核心价值观首先要重新审视中国人的生存意义与古老文明传统之间的内在关联。

上述国际和国内两个大局、政治和文明两个维度始终交织在一起，迫使中国人回答我们想要并能够去要一个什么样的世界？我们想要并能够去要一个什么样的中国？这些问题，必然聚焦于中国人的核心价值观。因此，习近平提出“中国梦”，不仅试图回应全球化时代中国崛起如何重建世界秩序，而且试图回应中国如何重建自身的文明秩序，而世界秩序的重构依然是处理西方文明、俄罗斯文明、伊斯兰文明与中国文明等不同文明秩序之间的关系。

在世界多元文明中保持独立性和自主性

中国的根本问题乃文明秩序问题，“中国梦”致力于回答走什么样的道路，追求什么样的价值理想。中国历史上的治乱循环始终围绕这些问题展开，只有明确核心价值，才能围绕核心价值吸纳其他文明的优点，不断丰富、扩展和提升中国文明。

中国是拥有五千年历史的文明大国，中国是拥有全球六分之一人口的世界大国，中国是拥有广阔疆域、区域发展差异化、族群和文化信仰多样化的复杂大国。这些特征意味着中国不是一个单纯的民族国家，而首先是一个文明体，或者用西方学者的话说是“佯装成国家的文明”。中国不是西方现代意义上的民族国家，而是在中国文明意义上多元一体的天下秩序。近代以来，中国与西方的关系虽然是西方现代国际法秩序中的国家关系，但始终面临着中国文明与西方文明之间的张力。

因此，中国发展固然要处理经济社会、政治法律、国防军事等具体的治理问题，但这些问题始终要围绕文明的根本问题展开，即中国究竟要走什么样的道路，追求什么样的价值理想。正如习近平在“五四讲话”中明确指出，我们始终面临“建设什么样的国家、建设什么样的社会、培养什么样的公民的重大问题”，这些问题始终围绕“中国人的独特精神世界”和“百姓日用而不觉的价值观”展开。“路线是纲，纲举目张”，习近平之所以紧紧抓住核心价值观这个问题，并试图用“中国梦”来回答这个问题，就在于只有明确回答这个问题，才能凝聚全国各族人民的精神力量，才能在世界多元文明格局中保持自己的政治独立性和文明自主性，才能保持、丰富并拓展中国的文明品格及其影响力，才能最终将中国建设成文明大国和文明强国，对人类文明发展做出巨大的贡献。

从中国文明发展的历史经验看，中国文明秩序的治乱循环往往是这个根本问题受到了挑战，从而迫使中国人重新思索并回答这个问题，以奠定新的文明秩序，推动中国文明的不断繁荣、拓展和提升。夏商周三代，中国以礼乐封建为政治理想，形成了独特的华夏文明秩序。然而春秋战国之际，技术进步、经济和社会秩序变化、周边秩序冲击等一系列要素开始瓦解传统礼乐封建秩序，迫使中国人去思考究竟走什么样的道路，选择什么样的核心价值。诸子百家围绕中国道路展开了辩论，不同道路在不同的诸侯邦国进行地方实践。诸子百家的辩论不仅包含了空间意义上的东西之辨，而且包含了时间意义上的古今之辨，这种辩论始终要回答“义”与“利”这两种不同的核心价值选择。

随着秦汉帝国的形成，这些不同的道路尝试和理论主张最终融为一体，中国文明慢慢形成了儒家为体、道法为用，外儒内法，寓封建于郡县的新的天下秩序，从而极大地丰富和扩展了华夏文明秩序。此后，中国文明秩序虽然受到了外族入侵甚至征服，受到了佛教在精神层面的挑战，但儒家思想成功地吸纳了佛教思想，从而形成精神层面儒释道互补，促使中国文明秩序进行第二次提升和扩张，使中国文明秩序扩展到整个东亚，不仅形成了多元帝国的格局，而且天下体系发展为独特的东亚朝贡秩序。而中国文明秩序的两次重建、提升和扩张，始终围绕儒家的文明意识展开，在儒家确立的核心价值基础上，不断吸纳新的文明要素，并以此提升以儒家为核心的文明秩序。对近代以来西方文明挑战给出的最终答案

近代以来，为了回应西方文明对中国文明的挑战，中国人采取了激烈的反传统立场，放弃中华文明传统，转向学习西方文明。如今，中国共产党明确提出“两个一百年”的战略目标，就是实现重建中华文明核心价值观的“中国梦”。这是中国共产党作为中华文明的传承者，面对西方文明挑战所提交的答卷。

众所周知，中华文明乃是轴心时代以来在华夏地区乃至整个东亚地区唯一具有精神高度的文明形态。社会结构的变迁以及周边少数民族的冲击虽然可以改变中国的社会结构，摧毁国家政权，但不可能动摇中国文明的精神理想。佛教的传入虽然在精神层面对中华文明构成挑战，但佛教并没有形成与其相配的强大政治社会力量的挑战，以至于中华文明有充分的时间来吸收并消化佛教的精华。然而，西方文明的挑战不仅仅是来自政治、经济和军事力量的挑战，而且是基督教文明以及在此基础上形成的现代启蒙精神的挑战。面对这双重挑战，我们可以理解1840年以来中国文明面临着亡天下、亡国乃至灭种的巨大压力。中华文明面临的第三次挑战所带来的文明困境，远远超过春秋战国时期的第一次文明挑战和魏晋以来的第二次文明挑战。

面对西方文明的巨大压力，中国人且退且战，被迫放弃了儒家文明的道路，基于保国、保种的最低要求而走向西方文明开辟的现代化道路。如果此前的现代化努力是在“中学为体，西学为用”背景下，在技术、制度这些器用层面上学习西方文明，那么发源于北京大学的五四运动是在精神层面的核心价值问题上与中国传统文明形成革命性的断裂，“打倒孔家店”造成了维系中国文明传统的核心价值发生了根本性断裂。今天，我们往往站在五四启蒙的立场上，未能充分认识到这场精神革命引发的对中国文明传统的核心价值的系统性毁灭，以至于我们对当代中国面临的价值断裂以及由此造成的深层困境缺乏深切的体认。

1840年以来，中国的根本问题就是面对更为严峻的第三次文明挑战，不断探索文明发展的道路，调试并构建自己的核心价值观，由此陷入不断革命（包括改革）的历史命运。在共产党的历史叙事中，近代以来从洋务派、变法派和辛亥革命派面对西方文明的挑战而探索中国革命的道路全部以失败告终，而只有中国共产党找到的社会主义道路能够有效地回应西方文明的挑战。如果说改革开放之前，毛泽东试图以共产主义为价值理想对中国文明进行系统的构想，那么邓小平时代基本上悬置了对文明价值理想的探索，而转向了最低的生存发展与经济强国的目标。为此他提出了中国现代化建设“三步走”的战略目标，即从改革开放到本世纪中叶，以经济增长为标志，达到中等发展中国家的水平。从共产党的历史叙事可以清楚地看出，中国共产党的执政合法性就建立在它能够有效回应西方文明的挑战。

邓小平提出的中国现代化建设“三步走”的战略，主要着眼于文明最低理想，着眼于单纯的经济增长水平。而在中共十五大和十六大上，“三步走”战略变成更为宏观的“两个一百年”战略目标。其目标不仅是经济发展，而且包括更为全面的“富强民主文明的社会主义国家”，十八大进一步充实为“富强民主文明和谐的社会主义现代化国家”。“两个一百年”的奋斗目标，实际上将中国共产党定位为中国文明的传承者，是面对西方文明挑战而交上的一份历史答卷。在这份答卷中，如果说第一个百年要着眼于文明最低理想，那么第二个百年实际上要探索如何重建文明的最高理想。由于“两个一百年”并非前后交替，而是前后交错，也就意味着中国道路要始终兼顾文明的最低理想与最高理想之间的平衡，并在两者之间形成动态平衡。

在“五四讲话”中，习近平把“两个一百年”的发展战略明确为“实现中华民族伟大复兴”这一“鸦片战争以来中国人民最伟大的梦想”。“中国梦”这个概念虽然包含了上述两个目标，但重心毫无疑问是回应文明最高理想的核心价值观问题。而习近平之所以和青年学子共同讨论核心价值观的问题，就在于到“第二个一百年”时，今天的大学生“很多人还不到60岁”，他们正是未来探索并践行中国文明核心价值观的重要一代，从而也是最终实现“中国梦”的一代。因此，习近平在“五四讲话”中殷切希望他们“担当起党和人民赋予的历史重任”，“在实现‘中国梦’的伟大实践中创造自己的精彩人生”。所以，通过“中国梦”来重构中国文明的核心价值，乃是中国共产党作为中国文明的传承者，对近代以来西方文明挑战给出的最终答案。

中国文明传统的断裂引发核心价值难题

五四运动是中国文明的断裂与核心价值观分歧的起源，它引入了西方文明传统中两条不同道路和两种核心价值。当代中国政治的困境，很大程度上来源于这两条道路的分歧和斗争。中国共产党要作为中国文明的传承者来回应西方文明的挑战，就必须在核心价值层面上处理这两条道路及其核心价值的关系，处理中国传统文明的核心价值与五四运动以来引入两种西方文明核心价值的关系。

五四运动是一场精神革命，在文明核心价值上通过彻底打倒“孔家店”所代表的儒家价值，而拥抱现代西方文明的科学与民主等核心价值，从而在精神和价值层面上开启了中国通往西方文明的道路。北京大学既是西方文明自由右翼传统的发源地，也是西方文明自由左翼传统的发源地，前者以蔡元培和胡适为代表，后者以李大钊和陈独秀为代表。由此，北京大学为中国人在精神价值上开辟了自由主义与共产主义两条不同的道路，二者都以文化革命的姿态否定传统文明的核心价值。

五四运动虽然造成了中国文明的革命性断裂，但这个断裂是中国文明自身发展逻辑的一部分，即如此激进地反传统是手段，而真正的目的是在最高文明理想被毁灭的背景下，退而求其次来实现文明最低理想，由此形成了现代中国“为救亡而启蒙”的双重变奏。救亡是目的，启蒙是手段。正是中国文明发展的内在逻辑，使得面对自由主义和共产主义这两条不同的西方文明道路时，选择马克思主义和共产主义道路成为中国文明发展的历史必然。因为只有马克思主义才能“救中国”，只有马克思主义才能发展中国。正是由于中国走向了马克思主义所开辟的共产主义道路，才实现了国家独立和民族解放，并且初步建成了一个现代化的国家，才能以第三世界领袖的姿态出现在国际舞台上，成为在国际事务中举足轻重的全球性大国。

当中国的共产主义道路陷入困境时，从改革开放开始，我们又积极吸收资本主义道路中的市场自由、人权法治等要素，因此核心价值选择也从共产主义转向社会主义初级阶段，进而转向中国特色社会主义道路。因此，在改革开放这三十多年中，中国特色社会主义道路内部始终面临着资本主义道路与社会主义道路的分歧和张力。随着改革和开放的深入，市场自由、人权法治和民主宪政等资本主义的核心价值越来越强大，而国家主导、集体主义、共同富裕、民主集中、为人民服务、大公无私和群众路线等共产主义或社会主义的核心价值不断受到侵蚀。特别是在后冷战背景下，共产主义道路在全球陷入困境，而资本主义正以“历史终结”的姿态被看作是人类历史发展的唯一道路，而引导走向资本主义道路的自由主义核心价值也变成了普世价值。由此，中国特色社会主义理论始终面临着来自资本主义道路以及自由主义核心价值观前所未有的挑战和压力。这种内在的挑战和冲突，直接导致了1989年的政治悲剧。

中国的发展道路取决于中国人的精神价值追求

面对两条道路的分歧，邓小平采取了“不争论”策略，致力于在技术层面上发展和完善现代市场经济。然而，资本主义要素的强化进一步加剧了中国发展道路的分歧，以至于20世纪90年代以来在政治价值形态上形成自由左派与自由右派的激烈争论。与此同时，道路选择与核心价值的分歧不仅加剧了党内的政治分歧，而且蔓延至国际关系、社会治理乃至宗教和族群之类的敏感问题上。由此，改革开放前三十年与后三十年的历史矛盾、“保守派”与“改革派”的政治矛盾、左派与右派的矛盾、国家统一与分裂的矛盾、中国道路与西方普世价值的矛盾、中国崛起与西方主导的国际秩序的矛盾，所有这些矛盾交织在一起，牵一发而动全身。这些矛盾最终都指向一个根本问题：中国道路究竟是什么？中国人的核心价值究竟是什么？

这个根本问题始终困扰着邓小平时代，并愈演愈烈，以至于这些矛盾前所未有地公开化。右派将过往十年看作是“错失的十年”，未能加速深化经济体制和政治体制的改革。而事实上，这是在上述矛盾最尖锐和冲突最激烈的局面下，在两条道理之间维持平衡的“艰难十年”，既要防止走向资本主义这条“改旗易帜的邪路”，又要防止重返教条社会主义的“封闭僵化的老路”，只能以消极被动的立场表明不能走什么道路，但未能以积极主导的方式来阐明究竟走什么道路。因此，十八大之后，新一届中央领导集体面临的首要问题就是回答中国向何处去？中国道路是什么？中国人的核心价值是什么？能否有效地回答这些问题，不仅涉及政权能否稳固，也涉及国家能否保持统一；不仅涉及对内能否凝聚人心实现中国崛起，也涉及对外能否保持中国文明主体性从而发挥文明软实力，实现中国文明的伟大复兴。

文明发展的道路问题实际上就是精神价值的追求问题。中国走什么样的道路，取决于中国人追求的最高精神价值究竟是什么，是共产主义，还是自由主义？是西方现代价值，还是中国古典传统？正是围绕不同的核心价值选择，形成了不同的发展道路，而不同的道路选择最终通向不同的核心价值。面对不同价值和道路选择的挑战，习近平执政之后提出“中国梦”，并以此为契机开始系统地回答当代中国面临的核心价值问题。