自適應軟體系統的無縫演化與環境感知技術研究

《自適應軟體系統的無縫演化與環境感知技術研究》是依託南京大學，由馬曉星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自適應軟體系統的無縫演化與環境感知技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬曉星
• 依託單位：南京大學

項目摘要

像網際網路和物聯網這樣的開放計算環境下的軟體系統常常面臨著環境和用戶需求的變化。其中許多系統需要能夠在不中斷服務的前提下自動地適應這些變化。既有的軟體構造和運行支撐技術缺乏對自適應的系統支持。為此本項目擬研究（1）較為通用、靈活的自適應軟體系統體系結構，不但支持反應式（Reactive）的自適應，也支持前瞻式（Proactive）的自適應；（2）軟體系統無縫線上演化技術，即在保證系統一致性的前提下，更好地控制線上演化對系統正常服務造成的干擾，並使其更加及時；（3）面向環境感知的軟體方法，以先驗環境建模、套用情境規約和環境感知中間件來系統地支持準確高效的環境感知。本項目還將為這些技術開發相應的支撐工具。在此基礎上，逐步將自適應支持引入到主流的軟體開發和運行支撐技術體系中去，為研製下一代支持軟體自適應的中間件系統提供技術準備。

結題摘要

像網際網路和物聯網這樣的開放計算環境下的軟體系統常常面臨著環境和用戶需求的變化。其中許多系統需要能夠在不中斷服務的前提下自動地適應這些變化。既有的軟體構造和運行支撐技術缺乏對自適應的系統支持。為此，本項目研究自適應軟體架構模型與關鍵技術，研製自適應軟體系統支撐工具與平台。所取得的主要成果包括： （a）在自適應軟體體系結構方面，提出一種由先驗環境（元）模型和套用環境規約、運行時環境事件監測機制、前瞻最佳化控制器以及可動態演化的業務軟體系統構成的元級化、可定義的自適應軟體體系結構模型，以較系統地支持前瞻式的軟體自適應。 （b）在軟體無縫演化的支撐系統方面，完成了分布構件動態更新支撐系統ConUp的研發，在保證系統全局一致性的前提下，大幅度降低對系統正常服務的干擾；進一步完善Java程式動態更新支持系統Javelus，提出了能從動態更新錯誤中自動恢復的Ares技術和能自動合成動態更新程式狀態轉化的AOTES技術。 （c）在高效環境感知技術方面，探索了基礎性的環境感知邏輯的軟體表達機制，提出了基於空間邏輯的軟體斷言框架；給出了一種將結構化的符號系統與深度神經網路生成的向量在同一個語意空間統一表示的途徑。 此外，我們還提出了基於日誌挖掘的過程自動發現技術、不當應對罕見不利環境的缺陷的自動檢測技術等，可用於支持自適應軟體系統的高效構造和質量保障。 結合上述成果，在《IEEE Transactions on Software Engineering》、《IEEE Transactions on Service Computing》等重要期刊和FSE、ASE、ECOOP、AAAI、ICLR等重要會議發表或錄用論文23篇。申請發明專利8項，其中5項已獲授權。項目負責人應邀在第104次Shonan Meeting、亞太高級軟體工程研討會等國際學術會議和論壇上介紹本項目成果，並應邀擔任第7屆亞太網構軟體軟體論壇（Internetware 2015）、第15屆IEEE 國際先進可信計算大會（IEEE ATC 2018）共同程式主席，取得良好的學術影響。