基于函数调用路径的软件实现与设计一致性验证

软件系统开发完成后,验证其是否完成了软件设计说明书的所有功能并且与设计算法一致,是软件测试的一项重要工作.通过人工遍历分析源代码来完成实现与设计的一致性验证是复杂费力的,并且需要测试人员具备丰富的编程经验和较强的算法分析能力.论文提出了一种基于函数调用路径的软件实现自动验证方法.从设计文档和源代码两个方面出发,分别分析其函数调用关系,提取函数调用路径,生成功能簇模型.其中文档方面通过人工理解设计文档,确定函数调用关系,然后自动生成标准功能簇模型;源代码方面通过静态分析,自动获取函数调用关系,提取功能点特征,利用这些特征提取功能点的具体实现算法,自动生成软件的实际功能簇模型.对比两个功能簇模型,验证软件实现与设计的一致性.实验结果表明：算法能够准确获得软件系统的功能结构及实现算法特征,对软件实现与设计的一致性做出有效判定,为软件实现与设计的一致性自动化测试提出一种新的思路.     

基于主题建模和静态分析技术的软件代码功能性主题获取方法

近年来,基于主题建模技术的代码理解方法成为研究热点之一.该类方法期望利用主题建模技术从软件代码中挖掘功能性主题,进而利用功能性主题帮助开发人员理解软件功能及其代码实现.然而,从代码挖掘出的主题中,功能性主题与其他类型主题(如横切性主题)混杂在一起,需要人工识别功能性主题;由于现有工作大多仅提供主题关联的词等基本信息,导致识别及应用功能性主题的过程费时费力.针对以上问题,本文提出了一种基于主题建模和静态分析技术的软件代码功能性主题获取方法.该方法在利用一组启发式过滤规则对代码进行预处理的基础上,基于主题建模技术从代码中挖掘原始主题;进而,基于代码静态分析获得的代码间结构关系,提出了一种名为主题内聚度的技术从原始主题中自动识别功能性主题;最后,定位主题关联的代码片段,并利用代码及其注释为主题生成自然语言描述文本,进一步帮助开发人员理解主题所体现的软件功能及其代码实现细节.本文基于一组开源软件代码进行了方法评估,评估结果表明本文方法能够有效获取功能性主题及其关联信息,进而帮助开发人员更好地理解软件功能及其代码实现.     

一种基于软件再生的无线传感器网络簇头节点管理策略

本文构建了一种软件再生模型,采用主动再生与自我修复方法,研究WSN中簇头的有用性与生存性。实验表明：该方法能有效提高簇头的有用性和生存性。     

一种基于一阶逻辑的软件代码安全性缺陷静态检测技术

软件代码安全性缺陷是可能引发软件系统高危后果的一类重要缺陷,针对该类缺陷的自动化检测和定位技术在软件维护和演化研究领域具有重要意义.本文提出并实现了一种形式化检测方法——基于一阶逻辑的软件代码安全性缺陷静态检测方法,利用命题逻辑和谓词逻辑定义模式路径公式,引入多个与依赖关系相关的谓词构造逻辑函数表达式,作为模式路径节点产生的制导条件,实现了对多类软件代码安全性缺陷的形式化描述,把安全性缺陷检测问题转化成在中间代码对应的有限状态空间中是否存在相应模式路径公式的判定问题.实验结果表明,该方法能适用于大多数类型的软件代码安全性缺陷检测,在对openssl,wu-ftpd等13个开源程序的测试中,准确重现了10个已公开安全漏洞,发现2个未公开安全漏洞.并且,与现有的模型检验等形式化静态分析方法相比,该方法的测试时间和代码规模成渐近线性关系.     

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.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

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.     

基于收缩自注意关系网络的机械装备故障智能检测与定位方法

故障检测与定位是保障机械装备长寿命高可靠安全运行的核心技术.机械装备上安置有众多的传感器,可获取海量运行状态数据,推动机械装备故障检测与定位迈入大数据时代.现有工业大数据驱动的装备故障检测与定位方法一般依赖于足够多的故障样本才能训练出高精度的故障检测模型.然而,实际工程中机械装备故障样本通常难以获取甚至没有,这严重限制了故障检测与定位方法的工程适用性.为了克服上述局限性,本文提出一种无故障样本下基于收缩自注意力关系网络(shrinkage transformer relation network, STRN)的机械装备故障检测与定位方法.首先,构建残差收缩网络,消除隐藏在输入信号中的干扰特征,并提取具有代表性的特征.然后,通过建立样本对揭示健康状态和其他状态之间的关系.最后,构建Transformer关系网络,评估样本对间的相似关系,以确定他们的状态类型.此外,建立辅助样本库协助STRN提取出机械装备的更具有代表性的健康特征.通过搭建船舶推进轴系实验台验证了STRN方法的有效性.实验结果表明,无论在单一或复合故障模式下STRN都能精准检测与定位出轴系故障位置,且具有很强抗噪声性能;与现...     

内对抗指导无监督多域适配网络的轴承协同故障诊断

现有的轴承无监督跨域智能故障诊断研究多数是基于单源域自适应开展的,这将导致实际场景中多个拥有充足且多样化诊断信息的源域未能得到协同利用.如何更好地从多个源域中提取到故障轴承的共性特征并融合多源域知识协同诊断是主要挑战.针对上述问题,本文提出了一种内对抗指导的无监督多域适配网络;构造了一个内对抗模块以计算多源域对抗损失,并联合多组源域-目标域自适应子网指导提取多源域和目标域间的共性特征,增强知识覆盖能力;设计了一个多子网协同决策模块,利用多组源域-目标域的对抗损失和分布差异损失计算置信分数,以辅助多子网分类器做出更佳的融合决策,提升协同故障诊断的准确率.基于恒转速和变转速工况的轴承故障数据构造了多个无监督多源域迁移诊断任务,对比实验结果表明所提方法的优越性和鲁棒性.     

Science China Technological Sciences 2023年66卷第4期中文摘要

<正>无人机飞行数据异常检测综述:技术、应用和未来方向杨磊,李少波,李传江,张安思,张旭东飞行数据异常检测对无人机的安全和维护方面发挥着至关重要的作用,引起了学者们的广泛关注.然而,异常数据获取难、模型精度低以及计算成本高等问题给其实际应用带来了严峻挑战.为此,本文首先在简要阐述了异常的基本概念、飞行数据内容以及飞行数据异常检测公开数据集的基础上,介绍了几种无人机飞行数据获取仿真软件;其次,全面综述了无人机飞行数据异常检测技术,包括基于知识、     

程序数值误差的扰动检测与优化

很多用于关键领域的数值计算程序使用浮点数格式作为数据的内部表示,但由于浮点数在表示上存在误差,这类程序的正确性很难得到完全的保障.本文提出了一种自动的检测途径来帮助应用程序的开发人员获得他们所写代码的稳定性信息.它通过两种具体的扰动技术——数值扰动与算式扰动,来扰动底层的数值量和计算步骤,统计扰动下的运算差异,并最终评估数值计算代码的稳定性.数值扰动随机动态地改变程序数值的有效数字尾数,通过模拟误差的引入来观测程序的计算结果是否稳定;而算式扰动针对程序中算术表达式的计算过程,通过程序变换方法,将其转换成在实数域等价,但语法上不同的形式,然后以这些算式在浮点数下执行结果的差异来判断数值计算过程的稳定性.更进一步,本文使用了并行扰动算法和蒙特卡罗（Monte Carlo）方法来提高扰动技术的处理规模.当用户的硬件资源较丰富时,扰动技术将利用并行算法来提高运行效率;而当硬件资源不足时,蒙特卡罗方法也能在较短时间内得到一个可以接受的结果.我们对本文所提出的技术做了实现,并对文献中采用的一系列数值程序和GNU科学计算库（GSL）做了评估,评估结果显示,本文为数值计算稳定性的自动测试提供了一种实用技术.     

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.     

No communication without manipulation: A causal-deflationary view of information

In this paper, we shall describe a new account of information in communicational contexts, namely, a causal-deflationary one. Our approach draws from Timpson's deflationary view and supplies the field of philosophy of information with new tools that will help to clarify the underlying structure of communication: information is an abstract entity that must be involved in a causal link in order to achieve communication. In light of our account, communication is not merely the existence of statistical correlations between source and receiver, as usually understood from a purely formal view. Instead, communication is an asymmetric phenomenon involving causal notions: the destination system must be able to be causally manipulated by intervening on the source for successful communication. In a nutshell, we shall support the following lemma: no communication without manipulation.     

天宫一号目标飞行器载人环境设计与实施

基于天宫一号目标飞行器载人环境控制任务的新特点,以航天员的"舒适性"为设计目标,天宫一号进行了大气环境控制设计、噪声控制设计、辐射控制设计以及组合体热支持设计等载人环境设计,将组合体密封舱内的大气总压、温湿度、风速、气体成分、噪声以及辐射水平控制在人体舒适性范围内,天宫一号飞行任务表明,其载人环境系统设计正确,为飞行任务期间航天员的身体健康和工作效率提供有力保障.     

基于模块性指标优化的层次聚类算法

层次形成的正确性决定了层次聚类的质量,通常围绕对象类内类间关系评价实现。本文基于聚类目标,综合考虑类内类问关系,借鉴网络分析中模块性评价准则,设计用于层次聚类的模块性指标,并采用自底向上合并的途径实现指标优化从而完成聚类,提出一种基于模块性指标优化的层次聚类算法。仿真试验表明,和谱聚类算法相比,本文介绍的算法实现简单,能以较少的计算代价,准确地获得样本特征,实现聚类。     

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．     

基于代码克隆检测技术的Android应用重打包检测

随着智能移动设备的流行和普及,移动应用得到了飞速发展.这些移动应用带来了丰富的功能和友好的用户体验,同时也带来一些安全和隐私问题.恶意的开发者或者剽窃者可以破解已经发布的应用程序,并且在应用中植入恶意代码或者替换掉原有的广告库之后,重新打包应用程序并发布在应用市场中.重打包的应用不仅侵害了原开发者的知识版权和利益,同时也对移动用户的安全和隐私造成危害.本文提出了一种基于代码克隆检测技术的Android应用重打包检测方法并且实现了该方法的一个原型系统.实验证明本系统具有很好的准确性和可扩展性,能够用于应用市场级别的大规模应用重打包检测.