互联网软件的可信机理

通过分析互联网软件的可信内涵及互联网应用的基本特征，指出：一方面，在开放、动态的互联网环境下，软件的身份可信、能力可信都面临新的问题和挑战；另一方面，基于自主协同运行模式的新型网络应用需要对软件群体行为进行有效约束，以保障其行为可信．在此基础上，给出了一种面向互联网虚拟计算环境（iVCE）的互联网软件可信概念模型，并提出集身份可信、能力可信和行为可信为一体的网络软件可信保证体系，并以跨域的授权管理机制、高可用的服务保证机制和面向自主协同的行为激励机制为突破口，研究和探索互联网软件可信问题的技术途径．     

基于Agent的网构软件模型研究

以开放网络环境下的网构软件需求为切入点，基于软件Agent的原理、方法和技术，系统分析了基于面向对象方法学的经典软件结构模型及其支撑技术的限制，提出了一种开放协同软件模型来作为网构软件的基础模型．结合其关键支撑技术的研究，提出了基于移动Agent的协同程序设计技术、多模式交互机制及基于Agent中间件模型和面向体系结构的协同程序设计方法，并探讨其在主流软件技术中的应用，初步形成了一种适合于开放网络环境需求的技术框架体系，在此基础上，提出了一条建立基于Agent的网构软件模型的技术途径，即网构软件模型=开放协同模型＋环境驱动模型＋智能可信模型，从而为进一步的研究工作奠定了基础．     

ABC:一种全生命周期软件体系结构建模方法

随着计算机硬件能力的快速增长和软件应用规模的不断扩大,软件的复杂性也在持续增长,并始终制约着软件开发效率和质量的有效提升.软件的结构复杂性,尤其是高层结构的复杂性,是软件复杂性的一种重要表现.如何实现对软件高层结构复杂性的有效控制,是当前开放、动态、难控的网络环境下大规模软件系统开发与演化所面临的主要问题.针对这个问题,我们将设计阶段高层结构复杂性的控制模型―软件体系结构模型―扩展到整个软件生命周期,提出了一种以体系结构为中心的软件开发方法―ABC.该方法将软件生命周期各阶段的核心制品与活动,统一到软件体系结构模型及对其连续迭代的细化、映射和转换,实现对软件高层结构复杂性的一致、灵活、系统化的建模和管理.本文旨在系统性地总结ABC方法在软件体系结构建模方面的成果,并重点介绍近几年在协同式特征建模、运行时体系结构生成、体系结构逆向恢复与建模等方面取得的新进展.     

航天嵌入式软件可信性保障技术及应用研究

研究了航天嵌入式软件可信性保障的问题和现状,提出了航天嵌入式软件的可信保障技术体系,并针对动态时序正确性、程序实现正确性和控制行为正确性保障等核心关键可信问题的理论方法和技术进行了深入研究,在此基础上研制了相应的保障工具,形成了航天嵌入式软件可信性保障集成环境.本文的研究成果在月地高速再入返回飞行器软件研制中进行了应用,为飞行任务的成功作出了贡献.     

一种以软件体系结构为中心的网构软件开发方法

作为Internet环境下的一种新型的软件形态，网构软件对传统的软件开发理论、方法与技术提出了一系列的挑战．作为一种以软件复用为核心思想、以软件构件为基本实体、以软件体系结构为中心、以软件中间件为运行支撑的软件开发方法学，ABC（architecture based component composition）方法能够有力支持网构软件的开发．其中，基于特征的领域建模以及特定应用的特征模型剪裁方法和技术，反映了网构软件在问题空间实现自底向上、从“无序”到“有序”的构造过程；基于自适应软件体系结构的分析与设计方法，支持自适应网构软件的开发；具有反射机制、支持自主构件的中间件平台则为网构软件的运行，尤其是网构软件结构的自适应和实体的自适应提供支撑机制．     

网构软件的研究与进展

随着Internet的快速发展与普及，如何在开放、动态、难控的网络环境下实现各类资源的共享和集成已经成为计算机软件技术面临的重要挑战之一，为了应对挑战，许多新理念、新概念、新模型、新方法和新技术应运而生，在系统分析以面向对象方法与技术为代表的经典软件方法与技术体系不足的基础上，从软件方法学及其技术支撑的角度，通过对软件技术发展趋势与挑战的思考与分析，初步凝练出了网构软件的概念框架、基本特征、逻辑内涵与关键技术，然后，在此总体构架之下，对近年来出现的各种相关的软件新概念、新模型、新方法和新技术从基本理念开放化、软件实体主体化、软件协同分离化、运行机制自适应、开发方法群体化、外部环境显式化、安全保障可信化、系统管理自治化、技术体系系统化等多个侧面加以系统的综述与介绍；最后，在综合分析的基础上提炼出进一步的研究问题，     

基于复用的软件生产技术

软件复用是提高软件产品质量与软件生产效率的关键技术,在此,重点论述与软件复用及软件构件技术相关的系列问题：描述构件本质特征的构件模型、以领域工程为主要途径的构件获取技术、以构件库为核心的构件管理技术、以应用工程为途径的系统集成组装技术,以及以软件再工程为途径的软件演化技术等.最后,介绍将上述各软件生产技术进行有效集成的软件开发环境:青鸟软件生产线系统.     

一个网构软件可信实体模型及基于评估的信任度量

对于运行在开放、动态、难控的互联网环境的网构软件，其可信性保障与管理是一个重要课题．目前的研究多是基于信任网络思想的信任度量及演化模型，这种模型对于网构软件来说，在信任的来源、实体间信任关系的约束、信任传递参数的设置方面仍存在着不足．因此，本文引入可信计算中信任链模型的思想，提出了一个网构软件可信智能实体模型，并在此基础上构建了基于评估的信任度量方法．首先通过动态自省、显式自明和自主演化的机制保障了实体本身的可信，建立了信任的基点；并给出了形式化的描述及交互行为的动态监测；然后通过建立Bayes网络综合推荐信任并使用评估方法加以修正，以精确计算信任传递过程中的衰减参数，建立了信任链传递过程中的可信认证机制；最后通过实验验证了所提出方法的正确性．     

面向网构软件的环境显式化技术

网构化软件处于开放、动态、难控的环境之中，需能感知并适应环境的变化，以持续提供用户满意的服务．传统软件构造技术缺乏对环境感知和适应的系统支持．本文在前期工作基础上，提出一种面向网构软件的软件结构，通过为软件系统配备先验的环境模型和环境规约来实现环境处理的显式化．进而，介绍了我们使用这种方式来处理开放环境之分布异步性、感知信息的不一致性以及环境中人类用户行为特性等的若干具体技术进展．而后，讨论了一种先验环境模型及环境规约的开发方法原理，给出了相应的环境驱动逻辑的静态表达与运行实现机制．该方法和机制可较好地支持环境处理与应用业务逻辑间的关注分离．     

基于组织的网构软件程序设计语言及其实现

作为Internet环境下的一种新的软件形态，网构软件的自主性、协同性、适应性、演化性及柔性体系结构等特点对传统的程序设计模型、语言和支撑平台提出了一系列挑战．本文基于组织抽象和agent技术提出了支持网构软件构造的程序设计语言OragentL．首先，OragentL将软件agent作为网构软件中自主实体的抽象，并在这一层面设计和封装系统的自适应和自演化逻辑．其次，OragentL将组织、角色等组织抽象作为一级编程实体，提供了角色扮演、角色组合、角色演化、基于角色的交互、基于组织的自管理等机制为网构软件的动态性特点提供了显式的语言设施和机制支撑．我们设计了OragentL的语法和形式化操作语义，并开发了Oragentburg作为OragentL网构软件的运行时环境，支持0ragentL程序的开发、编译、部署和运行     

网构软件体系结构代数模型

由于网络化软件的规模和复杂程度的不断增加，设计可伸缩的软件体系结构，开发可演化的软件系统遇到了挑战．挑战之一是很难把软件模型与原系统说明区分开来，使得软件系统的可演化性受到限制．一个有效的途径是建立可范用软件体系结构的抽象模型，指导网构软件设计，从而提高软件模型的概括能力和可伸缩能力．本文提出一种网构软件体系结构代数模型，其中一个创新思想是把网构连接子解释成网构变量的运算．结合代数学方法和软件实现技术，定义了6种网构连接运算，所有运算是对连接子的代数抽象，因此软件体系结构的抽象表达能力得到了加强．为了展示提出代数模型的建模与分析辅助作用，介绍了一个基于代数模型的网构软件设计与演化的案例研究．     

复杂软件系统的成长性构造与适应性演化

随着信息网络技术的渗透性发展,复杂软件系统正在成为一种泛在的新型软件形态.此类软件系统通常由相当数量的局部自治的软件系统相互耦合关联而成,具有"系统之系统"、"信息—物理"融合系统和"社会—技术"交融系统的特点,表现出成员异质、边界开放、行为涌现、持续演化等一系列新的性质.这些特征打破了传统基于"还原论"思想的软件工程理论和技术所基于的基本假设,使其难以适用于复杂软件系统的构建.本文分析复杂软件系统的内涵、形成特征和基本性质,深入讨论复杂软件系统在构造和演化环节所面临的挑战,借鉴互联网以及生命系统、社会系统和经济系统等复杂系统的形成和演进模式,提出复杂软件系统的"成长性构造"和"适应性演化"法则,阐述这两条法则所涉及的主要科学问题和关键支撑技术.本文试图为复杂软件系统的构建和发展提供新的方法学和架构层面的支持.     

面向网络的操作系统——现状和挑战

操作系统是计算机系统中最为关键的一层系统软件．长期以来，操作系统发展的主线是面向单机，追求更好地发挥计算机硬件的计算能力，同时为上层应用和用户提供更友好易用的接口．随着网络技术的发展，如何更好地支持网络构成了操作系统发展的一个重要辅线．近年来，由于互联网的迅速普及，面向网络的操作系统得到了广泛的关注，并逐渐成为操作系统发展的新主线．为了更好地管理互联网上的分布海量资源，同时为互联网时代的新型应用和服务提供支持，操作系统技术正在产生许多重要的变革．本文简要回顾了操作系统的发展历史，分析了在互联网时代操作系统面临的主要挑战．在总结现有面向网络的操作系统的研究进展的基础上，讨论了其主要特点和未来发展趋势．最后，也介绍了我们在此领域针对网构软件的研发尝试．     

基于DSM的产品协同开发流程优化方法研究

针对传统的按职能分工部门之间的壁垒造成产品开发过程中的信息传输迟滞，以及流程活动冗余造成的流程运行时间长的问题，从时间的维度进行产品开发活动的协同管理，建立流程活动间信息交互模型，以实现流程活动间信息传递的量化和无量纲化。根据流程活动间信息依赖关系，建立基于设计结构矩阵（Design Structure Matrix，DSM）的产品协同开发流程结构矩阵，用模糊聚类方法对流程进行优化，并建立了流程优化算法，通过实例验证该方法的可行性。     

基于平均增益模型的连续型(1+1)进化算法计算时间复杂性分析

连续型进化算法的计算时间复杂性分析是进化计算理论研究的一项公开难题,目前相关研究成果较少.针对连续型(1+1)EA,基于适应值差函数提出了平均增益模型及其分析方法,给出了平均计算时间的计算理论,为算法的计算时间复杂性分析提供了依据.在此基础上,研究还选取了学术界关注的球形函数作为研究对象,分别推导了变异步长满足标准正态分布和均匀分布的连续型(1+1)EA在优化球形函数时的平均增益,并估算出了它们的平均计算时间.理论分析说明:1)两种算法的计算时间复杂性都是指数级的;2)在给定相同精度和初始适应值差的前提下,采用均匀分布变异算子的算法其寻优速度优于采用标准正态分布变异算子的算法.进一步地,通过数值实验对理论分析结果进行了验证,结果表明平均增益模型分析是有效的.     

物联网体系结构模型与互连机理

网络实现了信息资源的共享,极大地改变了人们的生产生活方式.物联网将网络从信息空间进一步向物理空间延伸,通过对物理环境的感知与控制,丰富了人类认识世界与改造世界的手段.本文首先提出了包括对象感控层、数据交换层、信息整合层和应用服务层等4个层次的物联网体系结构功能模型,并对体系结构模型及各层实体进行了面向对象的描述.对于物联网系统中最为核心的网元互连问题,我们兼顾考虑强弱网元间的互连互通和网元与物理对象间的互动互操作,提出了支持强弱网元共存的物联网互连模型和基于能力映射与任务迁移的强弱网元互连机制.论文通过原型系统对提出的互连模型和互连机制进行了验证.     

事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法

物联网无缝集成了用户域、信息空间域和物理空间域,实现了＂人—机—物＂的动态协同,其应用常常涉及到跨业务域甚至跨组织的用户、业务流程和物理实体的实时动态交互.因此,物联网服务系统往往需要集成多个分布式的企业应用系统从而形成一个大规模复杂服务系统来实时协作完成一定的业务目标.目前,大多数已有研究工作主要集中于解决不同实体和应用系统间在动态交互环境下的互联和互操作问题.然而,如何在信息的提供方和消费者之间按需的分发感知信息、并基于物理世界所发生的变化动态的实时协同相关的企业服务或者业务流程做出快速反应尚没有系统深入地研究.为此,本文结合事件驱动架构和面向服务架构的设计思想,提出了一种事件驱动、面向服务的物联网服务提供方法,该方法能够便捷地支持感知信息的按需分发和聚合,并实现事件驱动的跨业务域甚至跨组织的服务动态协同.这种实现了＂时间、空间和控制＂解耦的服务提供方法极大地增强了物联网服务系统的灵活性和敏捷性,允许系统及时地对物理世界的动态变化做出快速响应.最后,通过实际部署的区域集中供热监控及热计量物联网应用进行了验证.     

一种对程序故障行为和失效行为的聚类有效性验证方法

分析软件自身故障在软件运行过程中的行为规律是分析＂故障—错误—失效＂链式效应的基础.但在研究软件故障行为特征时面临的关键问题是故障行为集合的庞大与复杂.因此,如何约简故障行为集合是研究故障行为规律的基本前提.＂当两个程序具有相似的基本属性时,其故障行为和失效行为也具有相似性＂这一推断为约简故障集提供了良好的依据,但尚未得到验证.本文核心工作即验证该推断的正确性.为此,首先提出一种针对程序基准行为、故障行为和失效行为的表征方法;其次提出一种考虑最佳聚类数的程序行为聚类方法;最后设计一组基于故障注入的程序行为聚类实验,用以验证前述推断的正确性.其中,实验分别以计算密集型程序（SPEC CPU2000和SPEC CPU2006基准程序）和I/O密集型程序（IOZONE、DEBENCH等）作为目标程序集.实验结果表明,（1）程序行为的表征方法和聚类方法具有合理性和有效性;（2）以程序基准行为聚类结果为依据的故障行为和失效行为的聚类质量良好,以此验证了推断的正确性.