自适应策略描述语言编译器的设计与实现

复杂自适应系统中的软件实体既需要完成业务功能,又需要不断地感知环境,并根据环境的变化调整自己的结构和行为来适应环境,完成自适应功能。当前自适应系统的开发存在将自适应逻辑和业务逻辑相互缠绕的问题,使得自适应系统的开发和维护变得极为复杂和困难。本文将自适应系统中的自主运行单元抽象为自适应Agent,将自适应Agent的业务逻辑和自适应逻辑相分离,提出了表述Agent如何适应环境变化的自适应策略描述语言SADL。为了将自适应策略编译成可执行的程序单元,本文设计并实现了SADL编译器。通过案例分析阐述了如何定义自适应策略,并展示了编译结果,验证了方法的有效性。     

复杂自适应多Agent系统的环境表示及感知

对自适应系统驻留环境的显式表示和有效感知是实现复杂自适应系统的前提,也是当前自适应系统研究面临的一项重要挑战.借助于组织学思想将自适应系统中的自主运行单元抽象为Agent,把复杂自适应系统视为多Agent组织,提出了基于动态绑定的自适应机制和构造框架;将环境作为一阶抽象,提供了对自适应多Agent组织的驻留环境进行抽象和描述的语言设施以及对环境进行有效感知的两种方法:基于事件发布-订阅和基于软传感器的方法;提出了支持软传感器与环境动态关联的思想和技术,使得复杂自适应系统的开发具有环境表示显式化、环境感知透明化的特征,所开发的软件系统易于维护和升级.介绍了实现上述机制、技术和语言设施的支撑平台SADE,并进行了案例分析以验证方法的可行性和有效性.     

自适应系统软件传感器设计与实现

随着Internet的普及应用,越来越多的软件系统运行在开放的环境中,需要感知和适应环境的变化.如何支持这类复杂软件系统的开发和运行已经成为当前软件工程面临的一项重要挑战.针对自适应系统与其驻留环境的交互问题,将自适应系统中的软件实体抽象为自主Agent,提出了自主Agent感知环境变化的软件传感器及其与环境的动态关联思想,给出了软件传感器的设计和实现.不同于已有研究,将软件传感器视为一类特殊的软件Agent.最后通过案例分析展示了上述思想和技术的可行性和有效性.     

基于时序活动逻辑的复杂系统多Agent动态协作模型

动态复杂问题求解是人工智能和复杂自适应系统理论与应用重要研究领域,多Agent动态协作是研究热点和难点之一,如何将问题与任务切分有待进一步地研究.借鉴组织学思想将自适应系统中的自主运行单元抽象为Agent,把复杂自适应系统视为多Agent系统组织,从时间和状态角度对复杂动态系统的行为进行描述,提出了基于时序活动逻辑的多Agent系统动态协作任务求解自适应机制和构造模型,建立了用于协作推理的语义规则、授权规则和行为规则,通过在中国科学院智能信息处理重点实验室开发的MAGE等平台上多方实验和仿真测试,验证了方法的可行性和有效性.     

基于强化学习的自适应多Agent系统的构造

自适应系统所处的环境往往是不确定的,其变化事先难以预测,如何支持这种环境下复杂自适应系统的开发已经成为软件工程领域面临的一项重要挑战.强化学习是机器学习领域中的一个重要分支,强化学习系统能够通过不断试错的方式,学习环境状态到可执行动作的最优对应策略.本文针对自适应系统环境不确定的问题,将Agent技术与强化学习技术相结...     

自适应多Agent系统的面向Agent软件开发方法学ODAM

面向Agent软件工程被视为是一种可有效支持复杂系统开发的新颖软件开发范型.为支持复杂多Agent系统的开发,面向Agent软件工程的研究需发挥Agent技术的潜力和灵活性,借鉴软件工程领域已取得的成果,提出了一个面向Agent软件开发方法学ODAM以支持自适应多Agent系统的开发.ODAM以动态绑定机制作为自适应多Agent系统的核心机制,借助于组织学的概念和思想对自适应多Agent系统进行高层抽象和自然建模,以管理和控制系统的复杂度;集成了迭代开发和MDA方法以适应Agent技术平台的多样性,简化复杂自适应系统的开发.介绍了ODAM的方法学框架和具体的技术细节,包括动态绑定机制、基于组织抽象的元模型和建模语言、基于迭代开发和MDA的软件开发过程,并进行了案例分析.     

复杂自适应多Agent系统的模型驱动开发方法

自适应系统是一类复杂系统,如何有效地支持此类系统的工程化开发,一直是软件工程领域的关注焦点。提 出了一个基于Agent的模型驱动软件开发方法,试图将主流软件工程中的MDA技术与软件Agent技术相结合,从而 为高效、高质量地开发复杂自适应多Agent系统提供方法学指导。该方法将基于组织抽象和()DAM+方法学所建立 起来的模型视为平台无关模型,将基于SADE平台的实现模型视为平台相关模型,通过建立这两个不同抽象层次元 模型间的映射关系,来实现从平台无关模型到平台相关模型以及最终代码框架的转换。介绍了集成MDA和Agent 技术的软件方法学(ODAM} ,阐述了复杂自适应系统模型驱动开发的一组关键技术,包括不同层次的元模型以及它 们之间的映射关系、模型转换规则和模型转换算法,最后分析了相应的支撑软件工具和应用验证情况。     

大规模无线传感器网络中基于P2P的路由模型研究

自适应系统是一类复杂系统,如何有效地支持此类系统的工程化开发,一直是软件工程领域的关注焦点。提出了一个基于Agent的模型驱动软件开发方法,试图将主流软件工程中的MDA技术与软件Agent技术相结合,从而为高效、高质量地开发复杂自适应多Agent系统提供方法学指导。该方法将基于组织抽象和ODAM+方法学所建立起来的模型视为平台无关模型,将基于SADE平台的实现模型视为平台相关模型,通过建立这两个不同抽象层次元模型间的映射关系,来实现从平台无关模型到平台相关模型以及最终代码框架的转换。介绍了集成MDA和Agent技术的软件方法学ODAM+,阐述了复杂自适应系统模型驱动开发的一组关键技术,包括不同层次的元模型以及它们之间的映射关系、模型转换规则和模型转换算法,最后分析了相应的支撑软件工具和应用验证情况。     

基于Agent的智能决策支持系统开发与应用

针对传统决策支持系统的局限性,该文提出了一个基于Agent的智能决策支持系统开发方案。利用界面Agent、信息Agent、移动Agent、协作Agent来实现系统的智能部件,多Agent通过协作Agent信息路由器进行协作和交互,共同完成决策支持任务。并将该模型应用于草业信息管理决策支持系统中,系统运行结果证明了模型的有效性和科学性。     

基于软件体系结构的Web应用自适应

随着互联网的迅速发展,Internet上的Web应用大量涌现.然而传统主要依靠管理人员人工配置和维护系统的方式由于不断变化的环境和需求而显得有所不足.本文在相关工作的基础上,提出一种基于软件体系结构构建自适应Web系统的技术方案,该方案具有非侵入式设计和自适应相关组件具有可恢复能力的特点.同时,本文也实现了一个自适应系统原型来说明这个方案及其效果.     

XSSRA/ADL:一种基于XML的安全需求体系结构描述语言

在开发基于Internet的大型复杂软件系统时,应该在体系结构层次上考虑业务需求和安全需求,而安全需求的体系结构描述语言(SRADL)是研究和应用安全需求体系结构的基础传统的体系结构描述语言没有专门针对安全需求的构件、连接件和体系结构风格的描述,因此,在体系结构层次上描述安全需求还比较困难提出了一种基于XML的安全需求体系结构描述语言--XSSRA/ADL,它引入了安全构件、半安全构件、安全连接件、半安全连接件等设计单元,不仅能够描述安全需求的体系结构,而且也较好地解决了软件系统中业务需求与安全需求在高层的交互和依赖关系另外,XSSRA?ADL采用数据互操作标准XML作为元语言,这使得它具有与其他ADL的互操作性,并便于支持系统的精化和演化.     

Modeling run-time adaptation at the system architecture level in dynamic service-oriented environments

Today, software systems are more and more executed in dynamic, virtualized environments. These environments host diverse applications of different parties, sharing the underlying resources. The goal of this resource sharing is to utilize resources efficiently while ensuring that quality-of-service requirements are continuously satisfied. In such scenarios, complex adaptations to changes in the system environment are still largely performed manually by humans. Over the past decade, autonomic self-adaptation techniques aiming to minimize human intervention have become increasingly popular. However, given that adaptation processes are usually highly system-specific, it is a challenge to abstract from system details, enabling the reuse of adaptation strategies. In this paper, we present S/T/A, a modeling language to describe system adaptation processes at the system architecture level in a generic, human-understandable and reusable way. We apply our approach to multiple different realistic contexts (dynamic resource allocation, run-time adaptation planning, etc.). The results show how a holistic model-based approach can close the gap between complex manual adaptations and their autonomous execution.     

构造具备自适应能力的软件

随着应用场景的变迁和自身复杂性的增长,软件需要具备主动适应环境变化的能力,能够依据环境变化动态调整其行为.软件自适应的实现技术跨越了软件监控、上下文敏感计算、决策和控制理论、软件演化和维护等多个学科分支,如何系统化地构造此类软件,是软件工程领域所面临的巨大挑战.从自适应软件构造与实现这一角度出发,以“感知-决策-执行”软件自适应基本周期为主线,对已有的研究和实践进行综述.给出软件自适应的概念内涵,概述软件自适应活动在感知、决策、执行各环节上的特征分类,阐述面向自适应软件构造、关注程度较高的一系列使能技术,进而在分析典型研究项目现状的基础上,给出自适应软件构造领域的未来主要研究趋势.     

A self-adaptation scheme for workflow management in multi-agent systems

Business processes, operational environment, variability of resources and user needs may change from time to time. An effective workflow management software system must be able to accommodate these changes. The ability to dynamically adapt to changes is a key success factor for workflow management systems. Holonic multi-agent systems (HMS) provide a flexible and reconfigurable architecture to accommodate changes based on dynamic organization and collaboration of autonomous agents. Although HMS provides a potential architecture to accommodate changes, the dynamic organization formed in HMS poses a challenge in the development of a new software development methodology to dynamically compose the services and adapt to changes as needed. This motivates us to study and propose a methodology to design self-adaptive software systems based on the HMS architecture. In this paper, we formulate a workflow adaptation problem (WAP) and propose an interaction mechanism based on contract net protocol (CNP) to find a solution to WAP to compose the services based on HMS. The interaction mechanism relies on a service publication and discovery scheme to find a set of task agents and a set of actor agents to compose the required services in HMS. We propose a viable self-adaptation scheme to reconfigure the agents and the composed services based on cooperation of agents in HMS to accommodate the changes in workflow and capabilities of actors. We propose architecture for our design methodology and present an application scenario to illustrate our idea.     

一种软件自适应UML建模及其形式化验证方法

软件自适应的建模和形式化验证是提高自适应软件开发效率、保证自适应软件可靠性的基础,现有研究中软件自适应可视化建模与形式化建模相隔离,一定程度上阻碍了自适应软件的开发.为此,提出MV4SAS的方法,将可视化的UML与严格化的时间自动机相结合,用于软件自适应的建模和形式化验证.首先,应用UML扩展机制引入新的构造型、标记值和约束条件,定义软件自适应建模设施,在此基础上构造软件自适应结构模型和行为模型;然后,根据定义好的转换算法将软件自适应行为模型转换为时间自动机网络,建立软件自适应形式化模型;最后,定义一组软件自适应形式化验证性质,并利用模型检测工具UPPAAL验证软件自适应模型的可靠性.案例研究表明,该方法可有效降低软件自适应建模和验证的复杂度,提高软件自适应的建模效率和模型可靠性.