面向网络规范的演化程序开发理论与方法

This project aims to explore and develop a novel programming architecture and design patterns that fully exploit the inherent properties of networks including large scale, high parallelism, multi-structure and dynamically evolutionary. More specifically, this project has four key research components: (1) the descriptive normative model of network system; (2)the theory of the evolutionary programming architecture; (3)the generation and configuration of normative-oriented evolutionary programs; (4)the creation of the development environment of the evolutionary programming architecture. This research on normative-oriented evolutionary programming explores how application development process reflects and uncovers the computational nature of a system from the theoretical aspect, and materialize the automatic generation of source code from normative specifications. The software developed by the proposed theory and methods will enjoy a complete, closed and configurable computational structure. It will also express the uncertain and inconsistent nature of evolutionary networks. Furthermore, this project will study the evolutionary component model, component service pattern and the categorization of component relations according to the descriptive specifications of elements and relations in the proposed evolutionary programming architecture. At last, this project will develop the middleware which supports the evolutionary programming architecture to achieve normative and automatic development of network system applications. Considering the increasingly usage of normative to describe networks, the proposed normative-oriented application development provides a collaborative development mechanism for dispersed teams, especially for collaborative applications of network software.

该项目研究探讨一种新的面向网络应用的程序架构和开发模式，以循从网络所禀赋的大规模，高并行，多结构动态演化属性，内容包括：1.网络系统的描述规范模型； 2.演化程序的架构理论；3.面向规范的演化程序生成与装配机制；4.演化程序架构的开发环境构建。面向网络规范的演化程序研究从理论上探讨应用软件开发如何反映和揭示系统的本质计算属性，从方法上实现从规范到程序的自动化生成，使得软件具备完备的、全覆盖的、可装配的计算结构，以及表现网络所内附的非确定性、分歧性演化特征。针对演化程序架构的成分和关系的描述规范，研究相应的演化组件模型、组件服务模式及组件关系分类，开发相应的演化程序支撑环境中间件，实现网络系统软件开发的规范化和自动化。在当前使用规范描述网络越来越成为通用手段的背景下，面向网络规范的软件开发能够提供不同团队的共同开发机制，特别适合于网络软件的协同应用。

该项目研究探讨一种新的面向网络应用的程序架构和开发模式，以循从网络所禀赋的大规模，高并行，多结构动态演化属性。本项目针对网络系统中禀赋的计算结构与演化规律，分别从演化的可计算性理论模型、网络结构与演化模型、演化软件架构与编程方法等角度研究了网络系统计算抽象和建模、网络规范到演化程序开发自动化流程中的关键科学问题，并围绕高效性、高实用性、高扩展性、低成本等目标开展了一系列工作。内容包括：1.网络系统的描述规范模型；2.演化程序的架构理论；3.面向规范的演化程序生成与装配机制；4.演化程序架构的开发环境构建。本项目解决了以下关键问题：1. 对网络系统演化特征可计算属性的描述理论和理解方式，以及对于演化网络动态行为的形式化刻画工具；2. 面向规范的演化程序架构理论与形式，软件生成模型与开发方法范式；3. 适用于面向规范的开发工具与平台，从规范到程序自动化流程中的人机交互。本项目提出了以下创新点：1. 提出了针对演化网络系统的新的软件架构，适用于网络的动态演化性质，对于高度并行，多元结构，大量交互的系统应用有独特优点，借助微SOA 技术，实现了演化程序的运行模式；2. 提出了新的网络规范概念，解决了演化网络系统结构和行为的形式化描述问题，建立了分析演化特征网络系统性能的计算机理，实现了针对演化特征的网络规范标准；3. 构建了面向网络规范的演化程序开发的实现方法与支撑技术，实现了从规范到软件的规范作业，采用类JAVA 的语言结构，通过虚拟机技术，提高了演化程序的开发效率，保障了程序开发和运行的可靠性，实现了从网络规范到系统软件的自动化开发流程。