基于服务组合的"系统的系统"软件机理与方法

System of Systems (SoS) needs to cope with complex user requirements　and dynamic running environments. The development of a robust and　value-added SoS that can operate continuously in a complex environment　has been a grand challenge for the technologies of system engineering.　This project proposes the concept of System as a Service, which　represents a stack of service oriented techniques for SoS development.　It aims to investigate the theories and the methodologies for　developing large scale software that can adapt to complex and dynamic　environments. The results will help us deal with the challenge faced　by SoS. Our research will be conducted from multiple perspectives and　is expected to deliver the following results: (1) methods for　automated analysis of complex requirements; (2) methods for SoS　development based on service composition; (3) mechanisms for　self-adaptive SoS; (4) mechanisms for self-optimizing SoS; (5)　mechanisms for self-healing SoS. The evaluation of these methods and　mechanisms will be conducted in real world applications. We believe　our research will be a significant contribution to the advance of SoS　technologies.

由于用户需求的复杂多变，以及"系统的系统"（System of Systems，SoS）运行环境的动态性，构造SoS并使之能够应对这些动态变化，保障系统持续有效地运行，是SoS研究和应用中需要解决的极具挑战性的问题。本项目提出"系统即服务"（System as a Service）的理念，利用服务组合的方法来构建SoS，研究支持需求和环境复杂多变性的软件方法和机理，从而应对以上挑战。提出"两个方法三个机理"，即复杂需求的自动分解方法，SoS的构造方法，应对动态环境的自适应机理，成员系统组合的自优化机理，系统运行的自修复机理。从而使得所提出的SoS构建方法能够实现：面向需求分析可以自适应的分解不确定的复杂需求；构造的SoS可以适应随后的软件演化和变化；面向软件开发可以自优化成员系统组合的方案；面向软件的维护可以自修复系统的异常。并在实际应用中进行验证。项目研究对SoS研究和应用具有重要意义。

由于用户需求的复杂多变，以及“系统的系统”（System of Systems，SoS）运行环境的动态性，构造SoS并使之能够应对这些动态变化，保障系统持续有效地运行，是SoS研究和应用中需要解决的极具挑战性的问题。本项目提出“系统即服务”（System as a Service）的理念，利用服务组合的方法来构建SoS，研究支持需求和环境复杂多变性的软件方法和机理，从而应对以上挑战。本项目主要研究五个方面的内容：1）采用基于状态聚类的任务分层方法构建了需求自动分解模型；2）采用基于Discrete Event System Specification (DEVS)的SoS可执行体系结构的建模与多质量属性离散事件仿真验证方法，构造SoS系统；3）采用基于多Agent强化学习的大规模自适应服务组合模型实现动态环境对系统自适应的要求；4）采用基于市场激励机制的服务组合自优化方法实现动态环境对系统自优化的要求；5）采用基于概率图模型的可靠性在线时间序列预测模型来支持SoS的自修复。最后将以上技术在中电28所的空管系统上进行了验证。