可信工作流管理系统的关键技术及其标准化研究

As the socio-cyber-physical system( SCPS) provides a fundamental instructions execution runtime environment consisting of variety intelligent network components with certain autonomous computing capability for the Workflow Management System (WfMS), which were leveraged as the critical middleware platform to support complex business processes management (BPM) applications oriented to their instructions requirement generation environment deriving from the internet of people (IoP), internet of knowledge (IoK), internet of services (IoS) and internet of things (IoT), one of the most important challenges to the next generation of WfMS is how to construct the Trustworthy Workflow Management System (TWfMS) to assure its behaviors of the instructions execution are always consistent with it's proclaims strictly, in order to deal with the autonomic, open and dynamic context mentioned above, by integrate various types of advanced information technologies, and concise form key technologies with interoperable interface specification standards.. This project aims to investigate the key technologies with interoperable interface specification standardization for developing TWfMS. Our research will be conducted based on the mechanisms and methodologies of TWFMS to deliver the following results: (1) key technology for software behavior trustworthiness measurement; (2) key technology for undetermined system information entropy resolving; (3) key technology for the design of normal form and cultural algorithm with evolutionary programming for self-adaptive Internetware; (4) key technology for requirement specifications generation based on data mining of complex workflow event logs; (5) national standard draft for interoperable interface specification on the key technologies of (1~4). We believe our research will be a significant contribution to the advance of TWfMS.

面对由持续演化的社会系统、信息系统和物理系统中具备一定自治计算能力的智能网络构件组成的指令执行基础环境，以及源自于人际网、知识网、务联网和物联网等相关的指令需求生成环境，作为支撑复杂业务过程指令计算的核心中间软件平台，工作流管理系统需要融合运用各类前沿信息技术，并凝练形成有效应对上下文自治计算环境的关键技术及其标准化互操作接口规范，从而构造出实际执行指令的行为符合其预期声明的可信工作流管理系统，这是当前工作流管理系统研究和应用中需要解决的具有重大挑战性的问题。本项目提出"关键技术及其标准化"，即针对可信工作流管理系统的软件机理与方法，研究软件行为可信性度量、系统信息熵不确定性求解、网构软件自适应文化算法和范式设计，以及基于复杂工作流日志过程挖掘的规格化需求生成等关键技术，并起草相关国家标准，同时在实际应用中进行验证。项目研究工作对可信工作流管理系统的度量、评估、认证研究和应用具有重要意义。

作为人机物融合系统中支撑复杂业务过程指令计算的核心中间软件平台，工作流管理系统（WfMS）需要融合运用各类前沿信息技术，逐步演化为实际执行指令的行为符合其预期声明的可信工作流管理系统（Trustworthy WfMS, TWfMS），本项目根据以上背景，针对"关键技术及其标准化"为主的研究内容，通过三个研究任务，获得以下重要研究成果：（1）基于逐渐深入的由系统、软件和服务所组成的三层次信息基础设施，根据最大熵原理（POME），给出逐步演化的TWfMS信息熵模型，进而提出一种基于软件行为熵算子的可信性度量算法；（2）从TWfMS的软件体系结构出发，基于开源WfMS实例jBPM，提出该实例的“1+3”四个子系统软件体系结构分析方法；（3）完成了RSA计时攻击任务、软件测试标准化流程管理、软件测试标准化业务流程监控等三个子任务，形成了一种基于国家软件测试标准（GB/T 38634.4-2020）的TWfMS关键技术及其标准化研究方法。同时，在研究过程中获取了几项关键数据：（1）jBPM软件体系结构分析数据；（2）单片机环境下的RSA计时攻击量化仿真分析数据；（3）面向RSA计时攻击的软件测试数据，以及软件测试标准化流程管理数据。总之，以上三个研究任务通过对TWfMS的"关键技术及其标准化"进行深入研究，在一定程度上剖析了TWfMS支撑人机物融合系统中复杂业务过程指令的基本原理，即第一个研究任务从信息熵的角度，深入分析了TWfMS模型自身可信性的演化机理；第二个研究任务从软件体系结构的角度，分析了TWfMS实例自身可信性的提高方法；第三个研究任务统一从工作流管理角度出发，针对TWfMS所支撑的人机物融合系统环境：（1）第一个子任务分析了物联网系统侧信道信息泄露解决方案及其工作流管理问题。（2）第二个子任务分析了完成第一个子任务的软件有关的测试标准化过程及其可靠性增长模型。（3）第三个子任务分析了人机交互过程中，如何提高第二个子任务有关的软件测试标准化过程管理软件的可靠性模型质量。总体来看，本项目研究成果对提高TWfMS支撑的人机物融合系统中复杂业务过程指令的可信性，以及对TWfMS自身的度量、评估、认证研究和应用均具有重要意义。