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．     

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     

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．     

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．     

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．     

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，     

基于网络的可信软件大规模协同开发与演化

随着网络时代的来临,软件的开发模式、运行环境和提供方式发生了巨大变化.互联网作为一种开放的协同工作环境,其中孕育的大规模协同创作机理对软件开发和应用产生了深刻影响.如何将其与工业化可信软件生产相结合以提高软件生产效率和质量,是网络时代软件技术面临的新课题.本文提出汇聚群体智慧的可信软件开发新方法——群体化方法,该方法的核心是"群体协同、资源分享、运行监控、可信分析",支持创新软件作品向可信软件产品转化,支持软件的可信演化.提出一种基于证据的可信软件概念模型,将软件在开发阶段、分享阶段和应用阶段的基础数据作为软件的可信证据,并据此建立了软件演化过程模型;提出一种支持可信软件协同开发与演化的服务模型,支持软件创作与生产深度协同的可信软件社会化生产、开放有序的可信软件资源分享,以及基于海量数据分析的软件可信评估.最后以"十一五"国家高技术研究发展计划重点项目"高可信软件生产工具及集成环境"为背景,阐述了面向群体化方法的关键技术、开发环境和应用实践.     

开放协同环境下网构软件的信任管理研究

网构软件的构建依赖于对开放协同环境中各种异构的、自治的软件服务实体间的有效协同.针对信任评估的主观性、模糊性以及无法精确地描述和验证等问题,提出适用于网构软件的信认评估算法.根据模糊数学理论,将软件实体X的信任程度以及各软件实体时被评估软件实体的各关键属性的评估进行模糊变换,得到即将参与协同的软件实体Y的信任向量,并根据实际对原软件实体X的各信任值向量化,最终得到对软件实体X的信任值.     

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．     

JXTA网络中资源搜索模型的研究与实现

本文改进了对等节点的功能分工和网络层次结构,并引入移动Agent技术,通过移动Agent在集合点之间传播查询通告,提出了一种基于JXTA技术和移动Agent的新资源搜索网络模型,并实现了一个建立在P2P网络上的使用移动Agent进行资源搜索的系统--AJMAS.实验结果表明.通过改进网络结构及相应的搜索策略,能够极大地提高网络的适应性和搜索速度.使基于JXTA协议的P2P网络不再仅仅是一种理论上的研究模型,它将具有很好的应用前景.     

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．     

基于体系结构的网构软件自适应方法

作为网构软件的基本特性之一,自适应性是指软件系统在预设策略的指导下自动地监测系统状态信息,并在必要时对自身进行调整,以提供更好的服务.针对网构软件可适应性、自适应可操作性及适应结果可信性3个基本问题,提出了一种以体系结构为中心的网构软件自适应方法,即监测、分析、规划、实施等自适应活动均围绕软件体系结构展开,其中,网构软件运行状态和行为以运行时软件体系结构的方式实时展现和在线调整;自适应相关知识通过软件体系结构记录、组织和加工,以实现系统状态和行为的自动分析和调整规划.     

腐蚀科学通用数据模型及界面Ⅱ-OOD设计及腐蚀数据标记语言

以腐蚀数据共享需求为切入点，结合软件的发展趋势即网络服务，采取目标取向设计（OOD／A），建立适合于开放网络环境下的通用腐蚀数据模型．以XSD作为设计母语，创立腐蚀数据标记语言CDML．通用腐蚀数据模型和CDML语言是开放网络环境下腐蚀数据交换和信息整合的核心及介质．基于腐蚀数据特征及相互关系分析，提出“数据岛”概念，“数据岛”作为自备性腐蚀数据的根节点，包含六个一级子节点以刻画腐蚀数据的完整性，自备性和相对独立性．详细讨论了各级关键节点的意义以及在模型层次结构中的作用．分析介绍了CDML及基于Java程序语言的公共应用程序界面API的结构和组成，并探讨了它们在多源数据整合和信息共享平台中的作用．     

前言

在信息技术中，微电子是基础，计算机及通信设施是载体，软件是核心．21世纪是基于Internet的信息化时代，信息化建设的重大需求向软件与微电子新技术提出了重大挑战，同时也为建立新的软件与微电子技术体系提供了创新空间和发展机遇．     

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.     

基于Clifford代数的混合型传感器网络覆盖理论分析

分布式传感器网络对目标区域的覆盖性能是整个分布式网络信息获取的基础．已有研究工作分别在2维和3维空间，主要通过单位圆覆盖模型和球覆盖模型进行传感器网络系统覆盖性能分析．已有方法在对多种类型的目标进行监测的传感器网络应用当中，无法给出一致的覆盖分析模型．提出一种基于Clifford代数的空间传感器网络覆盖理论分析方法，为分布式传感器网络在复杂环境下的覆盖性能分析建立了统一的理论模型，实验分析验证了该方法的有效性．     

计算网格环境下基于多址协同的作业级任务调度算法

计算网格下多管理域机群互连为作业级任务协同调度创造了机遇，同时在协同性、异构适应性、网络适应性和算法可扩展性方面对传统的作业调度模型与算法提出了新的挑战．通过引入网格环境下作业级多址任务调度模型与性能模型，提出多址任务协同调度算法框架．以最优和贪心资源选择策略为核心，提出两种作业级多址协同调度算法．同Sabin与Yahyapour等人提出的单址与多址协同算法进行实验对比，验证了调度模型与算法的有效性与先进性．     

能源互联网重要基础支撑:分布式储能技术的探索与实践

可再生能源分布式发电的能量波动性以及用户驱动的能量需求的时空随机性,导致能源互联网中能量流本身具有先天的不确定性与无秩序性,因此,分布式储能技术由于可以有效消除能量流的不确定性,并使能量的时空转移和能量流的有序流动成为可能,成为能源互联网重要基础支撑.分布式电池储能作为一种重要的储能方式,电池单体本身非线性特性与电池成组或成网后单体间的差异性,使得电池储能系统"管理好"成为真正"使用好"的基础.但是,电池成组或成网后将构成复杂巨系统,这对"管理好"带来巨大的挑战.因此,本文基于作者多年理论与技术的成果积累,总结了一套适用于分布式储能的大规模电池网络优化管理的理论与方法,包括:单体和电池组或电池网络的建模与状态参数精确估算;基于模糊测度的电池网络特征提取及快速计算;基于自适应动态规划的电池网络优化管理.随后,本文将基于能源互联网思想的分布式储能架构及其管理优化方法与技术引入数据中心,并给出了其在数据中心中实际应用原型系统介绍.本文工作可以为能源互联网的重要基础支撑—分布式储能技术—的研究与应用提供方法指导与技术支撑.     

虚拟计算环境iVCE:概念与体系结构

互联网资源的“成长性”、“自治性”和“多样性”等自然特性给资源的有效共享和综合利用带来了巨大的挑战．提出以网络资源的按需聚合和自主协同为核心，建立虚拟计算环境（iVCE）的思路．iVCE将建立在开放的网络基础设施之上，为终端用户或应用系统提供和谐、可信、透明的一体化服务．提出了iVCE的基本概念，通过引入自主元素、虚拟共同体和虚拟执行体三个核心概念，构建iVCE的体系结构．结合iVCEforMemory案例对iVCE体系结构各组成部分的内涵、功能和相关支撑技术进行深入分析．     

基于任务的多Agent系统Rough集模型

本文在Rough集框架内建立基于任务的多Agent系统（MAS）形式模型，讨论了任务求解的条件和任务的协同度。在求解基于任务极小MAS的基础上，对Agent进行了基本分类，为Agent的角色划定和责任分配提供依据，同时研究了成员Agent的重要度。