综述：科学工作流系统的术语体系

这篇综述系统梳理了科学工作流系统（WMS）的发展脉络，提出由五大核心轴（工作流结构、组合方式、编排机制、数据管理和元数据捕获）构成的术语体系，为领域研究者选择适合的WMS提供了标准化评估框架。文章基于工作流社区倡议（WCI）的共识，对23个活跃WMS进行多维度分类，解决了因系统功能重叠但特性分化导致的选型难题。

　　

科学工作流系统的术语革命

Abstract
"科学工作流"这一概念历经二十年演变，已成为涵盖计算任务编排与数据流动的统称。随着数百种工作流管理系统（WMS）的涌现，领域研究者面临系统选型的核心难题——既无通用解决方案，又需权衡技术适配性与社区生态。本文提出的五轴术语体系，正是破解这一困局的钥匙。

Introduction
从福特流水线到现代科学计算，工作流技术始终是复杂流程建模的基石。科学工作流的独特之处在于其动态性：既能描述传统有向无环图（DAG），又可容纳带循环分支或人机交互的异构流程。当高性能计算（HPC）与云原生技术碰撞，工作流管理系统（WMS）的百花齐放反而加剧了选型困惑。工作流社区倡议（WCI）通过德尔菲法式讨论，最终凝练出这套兼顾技术深度与实用性的术语框架。

Axes of scientific workflow systems
五大特征轴如同解剖WMS的手术刀：

1. 结构特性轴：区分静态DAG与动态工作流，后者支持运行时任务增删
2. 组合轴：可视化编排工具与脚本化DSL语言的博弈
3. 编排轴：集中式调度器与去中心化执行的哲学差异
4. 数据管理轴：从粗暴传输到智能缓存的进化谱系
5. 元数据轴：PROV标准与自定义Schema的兼容策略

Surveying existing workflow systems
23个WMS在术语体系下的分类呈现有趣格局：

• 老牌系统如Taverna长于生物医学领域的可视化编排
• 新锐派如Nextflow凭借容器化数据流水线异军突起
• 跨界选手如Apache Airflow在云原生场景展现弹性

Process to define the terminology
术语制定过程本身堪称"元工作流"实践：通过六次社区峰会迭代，采用卡诺模型区分基础功能与创新特性。特别值得注意的是对"近数据处理"概念的争议——最终将其归入数据管理轴而非独立成类，体现了实用主义倾向。

Related Work
相较于早期基于架构的分类法，本术语体系创新性地引入"人机协同"维度。例如将Galaxy系统的交互式调试能力归类为结构特性轴的"可中断工作流"子项，而非简单标记为GUI功能。

Conclusion
这套术语体系如同化学元素周期表，既揭示了WMS的底层规律，又为未来系统设计预留扩展空间。当量子计算工作流等新范式涌现时，只需在现有轴上添加新术语而非重构框架——这正是社区智慧的结晶。