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网络化软件多粒度动态特性分析

王红春  
【摘要】: 自从上世纪九十年代互联网进入商业应用以来,伴随着计算机和通信技术的迅猛发展,互联网成为推动当今世界经济发展和社会进步的重要信息基础设施。随着云计算、对等计算、普适计算等新兴计算模式的不断涌现,互联网引发了软件产业的一次革命—软件网络化,推动软件工程快速进入网络化软件的时代。 在复杂网络环境下,网络化软件通过软件各组成部分之间以及各组成部分与环境之间的交互与协同,实现网络资源的互连、互通、互操作。随着软件与网络的融合,网络化软件系统的复杂性呈指数爆炸式增长。在复杂网络环境下,由于用户在角色、需求目标、业务过程以及服务资源等方面存在不同程度的差异性,使得用户对自己的需求说不准、说不清、说不全。为了应对上述这些困难与挑战,网络化软件迫切需要发展新的建模、分析与演化方法。 本文创造性的应用复杂系统与复杂网络的基本理论与方法,深入研究了网络化软件的建模、分析与演化,并将上述理论成果应用于网络化电子商务系统软件的开发和平台建设。主要成果概括如下: 基于网络化软件系统的结构特征和时空尺度分析,提出了基于状态空间的网络化软件的动力系统建模方法、网络化软件的复杂适应系统建模方法;从不同粒度,包括微观的软件结构性模块到宏观的软件结构所依赖的网络资源,深入探讨了网络化软件结构复杂性的根源及其自组织和涌现的规律。 基于复杂适应系统理论,提出了网络化软件的标度理论并将其应用于网络化软件的动力学分析,揭示了网络化软件拓扑结构与功能之间动态关系、社团结构与功能之问的动态关系、多尺度分析、各组成部分之间的动态交互、各组成部分与环境的交互、动态特性的监控与评价、动态特性的干预与控制、网络群体行为的自组织与涌现等基本特征; 基于复杂适应系统理论,提出了网络化软件的多粒度动态演化建模方法,深入探讨了网络化软件的动态演化规律,揭示了网络化软件的偏好依附动态演化、自适应演化、按需调控、网络资源动态演化与挖掘、牵制控制等规律。 以企业级的B2B电子商务系统软件(Hermes MSH)为实例验证了上述理论与方法的有效性,包括对软件结构化建模的有效指导以及通过软件结构动态演化增强软件可靠性和鲁棒性等。将该理论与方法应用于网络化电子商务系统软件的结构化特性分析,实验结果表明该方法通过结构优化,提高了该电子商务系统软件消息发送的容错率(约30%),提高了消息的发送效率(约15%)。


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