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.     

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.     

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．     

基于形式化测试的实时系统变更后安全性验证

变更后系统实现的安全性验证是安全攸关系统维护过程中必不可少的环节,也是其面临的主要挑战之一.软件模型检测和程序验证是目前常用的作用于代码层面的自动化安全性验证技术.本文站在系统行为角度,基于形式化方法,提出了一种将变更后系统实现的安全性验证问题归结为一致性测试的方法,尝试通过自动生成的一致性测试用例在系统行为级别上判定系统实现是否安全.为此,首先以时间输入输出自动机及其语义模型为基础,构建了该方法的证明体系,证明了该方法的正确性;其次,建立了变更后系统实现安全性验证的回归测试生成框架.相对于其它实时系统测试方法,这种测试方法不仅可以发现实时系统中常规的不一致性缺陷,而且为变更后系统实现在运行时是否满足指定的安全性属性提供了依据.最后,以轨道交通系统中的列车自动防护功能的变更情景为案例研究,说明了方法的具体应用.     

基于层次消息总线的软件体系结构风格

随着软件系统规模和复杂性的增加, 系统总体结构设计的重要性已远远超过特定算法和数据结构的选择, 良好的体系结构是保证系统成功的关键. 以青鸟软件生产线的实践为背景, 提出了一种基于层次消息总线的软件体系结构风格JB/HMB. 在该风格中, 构件模型由外部接口、静态结构和动态行为等3部分组成, 从多个视角对构件进行刻画. 在消息总线的支持下, 构件通过消息相互通讯, 可以较好地刻画具有分布和并发特点的系统. 支持系统的逐层分解、细化, 以及运行时刻的系统演化. 对JB/HMB风格的特点进行了总结, 并指出进一步的研究方向.     

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．     

语义Web的逻辑基础

分析了目前语义Web理论的研究现状和存在的问题, 分析了用传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不充分性, 根据语义Web的特点和需求, 提出了一种新的动态描述逻辑DDL, 该DDL将静态知识和动态知识表示与推理有机地整合在一起. 特别的是, 给出了具体的动作描述方法, 并按照传统描述逻辑的语义解释方法给出了动作的语义解释, 从而该DDL形成了一种能同时处理静态知识和动态知识的统一的形式化逻辑框架. 该DDL具有清晰的语义特征, 既提供了可判定的推理服务, 又能有效地对静态知识、动态过程和运行机制进行表示和推理(动作的可实现性和动作之间的包含关系), 因此, 提出的动态描述逻辑DDL可以为语义Web提供合理的逻辑基础, 弥补了传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不足.     

知识推理的一个模型

引入了能描述操不同语言的多agent系统中知识推理的模态逻辑语言及其Kripke语义与Aumann语义 ,为其建立了完备的形式化演绎系统 ;并构造了多agent系统的逻辑的Institution .     

基于体系结构的软件开发模式

随着软件规模和复杂性的不断增加,系统总体结构设计和说明的重要性远远超过了特定算法和数据结构的选择,软件体系结构作为描述系统高层设计的手段,已成为软件工程领域研究的一个热点,本文讨论了体系结构的研究背景,研究人们将同其他相关领域,包括面向对象和软件设计模式的关系,以及基于体系结构的软件开发模式所包括的主要活动。     

基于中间件的软件系统特征交互问题在线检测与消除

作为主流的Intemet软件系统运行支撑平台，中间件必须支持越来越丰富的交互模式．交互的多样和复杂以及Intemet开放、动态、多变等特点导致非预期交互产生的几率逐渐增加．这些非预期的交互可能导致服务降级，功能损失，甚至系统崩溃等严重后果．文中从电信领域特征交互问题的角度研究Intemet软件中的非预期交互问题，并提出了一个基于中间件的在线检测与消除方法．首先，对中间件使能的系统交互进行分类，与电信系统进行多角度的比较，并分析了4个实例，从而论证了Intemet软件特征交互问题的存在并考察其与电信系统特征交互问题的异同．随后，提出了以运行时软件体系结构为核心的在线检测和消除方法．该方法在J2EE环境中得以实现并成功解决了4个实例．     

基于博弈论的开放环境下场景规约监控语义

在开放环境中,环境和系统本身行为的改变可能使得软件系统的实现不再满足原来规约,从而最终导致软件失效的发生.运行时监控是一种轻量级的形式化动态验证技术,已成为开放环境下检测软件失效的基本手段.针对基于场景的规约属性序列图,从博弈论的角度定义其多值监控语义:满足、无限可控、系统有限可控、系统紧急可控、环境有限可控、环境紧急可控和违例.通过多值监控语义的定义,监控器能够根据当前轨迹尽可能早地检测到系统失效或异常,并提供足够信息为失效的预防和恢复服务.实例研究表明了属性序列图多值监控语义的实用价值,并显示了其广泛的应用前景.     

基于隶属度比较的描述逻辑SHOIQ模糊扩展

语义Web模糊知识的表示和应用经常需要涉及多个模糊隶属度值及其比较的复杂模糊知识描述,但现有的描述逻辑模糊扩展缺乏描述和使用这类复杂模糊知识的能力.文中提出新的描述逻辑SHOIQ模糊扩展SHOIQFC语言.SHOIQFC不仅具有模糊描述逻辑FSHOIQ的全部表达能力,还支持涉及多隶属度值及其比较的复杂模糊知识的表示与推理,拓展了描述逻辑模糊扩展的应用范围.证明了SHOIQFC知识库一致性问题的可判定性并给出Tableau推理算法,为实现语义Web复杂模糊知识的表示与推理提供理论基础.     

一种非结构化数据库的四面体数据模型

文中针对非结构化数据管理提出了一种四面体模型.该模型用4个刻面分别描述了一个非结构化数据的基本属性、语义特征、底层特征以及原始数据等组成元素,并描述了这些元素之间的内在联系.设计了四面体模型的实现结构以及数据操作语言.四面体模型能够实现各类非结构化数据的统一的、集成的以及关联的描述,并能够支持关联检索和数据挖掘等智能检索服务.最后给出了一个视频样例库中数据的描述与操作实例.     

基于动态语义服务描述的服务匹配的研究

本文将动态描述逻辑与语义服务描述语言相结合,提出了一种动态语义描述方法来描述Web服务,并在经典服务匹配基础上进行改进,完善了服务匹配的类型,提高了Web服务的查全率与查准率。     

结构系统可靠性分析的发生函数法

发生函数法是多状态系统性能评估的重要工具. 本文在结构系统强度可靠性分析中引入并发展发生函数法, 分别构造描述强度(抗力)、应力(载荷)、安全裕度、疲劳寿命等概率分布的发生函数, 定义各类发生函数之间的复合算子及相应的性能结构关系, 实现静定、静不定结构系统静强度可靠性和结构系统疲劳强度可靠性的建模. 在发生函数的复合运算中, 通过同类项合并、近似项合并技术缩减计算量以提高效率. 理论分析和数值算例表明: 发生函数形式统一、表达简洁、宜编程、通用性强, 适用于具有多层次结构的系统概率建模. 新方法充分考虑了结构元件之间因孪生载荷而引发的失效相关性, 可为存在多模式损伤耦合的土木工程结构、机械装备系统静、动强度可靠性分析提供理论参考及有效工具.     

知识推理的一个模

引入了能描述操不同语言的多ａｇｅｎｔ系统中知识推理的模态逻辑语言及其Ｋｒｉｐｋｅ语义与Ａｕｍａｎｎ语义，为其建立了完备的形式化演绎系统；并构造了多ａｇｅｎｔ系统的逻辑的Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ。     

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．     

基于区块位置与加权视觉语义映射的语义图像检索

提出了一种新的图像语义映射方法WVS—RSSVM,采用自适应的NCut分割方法自动发现并图像中的区域,提取出每个区域包含了位置信息的特征,达到消除一定歧义的目的。并将这些区域采用加权的方式映射为视觉语义空间中的一个点,然后通过SVM分类的方法进行语义学习,实现对图像的语义标注。并且以SVM分类时点到边界的距离作为该点属于某个语义的隶属度,实现检索的排序。实验结果表明,该方法对表达图像的主要语义以及发现有歧义的区块代表的语义,有很好的效果。     

有限状态机的行为阶段聚类及其对测试的应用

提出了有限状态机的行为阶段和行为阶段聚类的新概念, 它是介于有限状态机的行为级描述和低层描述(状态表或状态图)之间的一种新的抽象级别. 给定一个有限状态机的低层描述, 可以对它的状态按某种规则进行聚类来简化对有限状态机的分析. 给定一个有限状态机的行为描述, 可以直接从中提取行为阶段, 并通过对行为阶段进行聚类来分析它的功能. 详细阐述了对状态或者行为阶段进行聚类的理论和方法. 行为阶段聚类描述可以应用于对有限状态机的功能分析、验证和测试中. 作为行为阶段聚类描述的一种应用, 建立了一种用于测试产生的新的故障模型——行为阶段转换故障模型, 并利用对行为阶段的聚类来加速基于此故障模型的测试产生, 实现了一个寄存器传输级的自动测试产生系统ATCLUB. 实验结果表明, ATCLUB与其他测试产生系统相比有很高的效率, 并且能够产生相当短的测试序列, 以达到对电路门级固定型故障的较高的覆盖率.     

基于约束构造算法的密码协议安全性分析

基于形式化方法开发自动分析工具是密码协议安全性分析的一种有效的方法，然而，由于密码协议参与主体的任意性、消息运算复杂性和运行的并发性，密码协议的安全性分析是高度计算复杂性的难题。基于最近提出的密码协议代数（CPA）模型，采用代数方法描述密码协议活动，精简密码协议描述，提出一个高效的密码协议安全性自动分析算法。该算法通过泛多项式方程求解技术，减少密码协议安全性分析过程中产生的冗余状态数量，并可提供在无限状态空间运行的协议安全性分析。根据该算法，实现了一个密码协议自动分析系统ACT-SPA，应用该系统分析了二十多个密码协议，结果显示系统显著提高了运行效率，并发现了新的密码协议攻击。