Page 13 - 《软件学报》2021年第7期

檀超 等:复杂软件系统的不确定性 1931

在本文中,我们对以下 8 个问题展开研究.
(1) 复杂系统的不确定性研究的相关文献随时间推移的发表情况是怎样的?通过研究此问题,我们可以了
解该领域相关文献的发表数量随着时间的演变情况,以便掌握该领域的整体研究趋势.
(2) 复杂系统的不确定性研究的相关文献发表在哪些刊物上?文献发表数量排名靠前的期刊和会议都有
哪些?通过研究此问题,我们可以了解该领域文献发表的相关期刊或者会议,为后续的研究人员的投稿刊物的选
择提供参考.
(3) 复杂系统的不确定性研究具有哪些高频关键词以及它们之间的关系是怎样的?研究人员通常会在文
献中定义一些关键词来反映该文献的主题概念.通过研究此问题,我们可以了解复杂系统不确定性研究的主题
概念主要集中在哪些关键词,在此基础上进一步了解关键词之间的共现关系.
(4) 复杂系统的不确定性相关文献关注于系统开发生命周期的哪些阶段?通过此研究问题,我们可以进一
步明确复杂系统在开发过程中的哪些阶段会遇到不确定性问题.
(5) 不确定性的研究主要是针对哪些复杂系统?通过研究此问题,我们可以进一步了解研究人员关注和解
决哪些复杂系统的不确定性问题.
(6) 复杂系统不确定性可分成哪些类型?通过此研究问题,我们可以发现复杂系统不确定性具有哪些类型,
以供研究人员参考.
(7) 针对复杂系统的不确定性,研究人员提出了哪些不确定性的处理方法?通过此研究问题,我们可以总结
出处理不确定性的常用方法,并为研究人员提出新的方法提供借鉴.
(8) 针对复杂系统的不确定性,自动化和计算机领域(尤其是软件工程)的研究,各有哪些关注点?是否有交
叉?通过此研究问题,我们可以了解以上两个领域关于不确定性研究关注点的差异,为后续这两个领域研究人员
进行学科交叉研究提供参考依据.
3.2 相关文献搜索
我们遵循了 Kitchenham 和 Charters 等人提出的 PICO(Population,Intervention,Comparison and Outcomes)
结构 [21] ,并根据研究问题确定搜索关键词.同时,我们在确定搜索关键词时考虑了关键词的适用范围,以尽可能
地将所有相关的文献都检索到,避免遗漏.我们设定的关键词包括以下 3 个方面:(1) 搜索关键词须为不确定性
的描述词汇,包括 uncertainty、unpredictability、indeterminacy 以及 non-determinism;(2) 搜索关键词需要覆盖复
杂软件系统生命周期的各个阶段,包括 requirement、modeling、analysis、architecture、design、testing、
development、specification、operation、verification 以及 validation;(3) 搜索关键词包括的应用领域为信息物理
系统(cyber-physical systems)和物联网(Internet of Things).同时,我们在搜索相关文献时发现有些文献并没有直
接提及上述两种复杂系统,而是以智能系统(smart system)作为统称进行研究.因此,为了尽可能地搜索到所有相
关文献,我们将 cyber-physical systems、Internet of Things 以及 smart system 作为搜索关键词.
通过调研在软件工程领域的系统研究中经常使用的文献数据库 [2225] ,我们确定使用如下 4 个文献数据库
作为文献数据来源:IEEE Xplore、ACM Digital Library、ScienceDirect 和 Springer.由于不同的文献数据库有不
同的搜索方式,我们针对每一个文献数据库的搜索方式,将 3 个方面的搜索关键词进行不同方式的组合,以形成
最终的搜索字符串.具体的文献数据库及其对应的搜索字符串详见表 1.由于 ScienceDirect 文献数据库搜索引
擎对搜索字符串的数量有一定的限制,我们将搜索字符串分成 3 个子集进行搜索.对于 Springer,我们将搜索范
围限制为计算机科学和自动控制学,在计算机科学侧重于两个子学科,即软件工程和人工智能(包括机器人学).
我们利用制定好的搜索字符串分别在这 4 个文献数据库进行搜索.在对应的文献数据库搜索相应的字符
串时,限定文献的发表时间是在最近 10 年,即 2011 年 1 月~2020 年 3 月之间,以保证我们得到的文献分析结果
是基于最新的前沿研究.我们在 IEEE Xplore 文献数据库进行搜索获得文献 192 篇,在 ACM Digital Library 文献
数据库搜索获得 399 篇文献,在 ScienceDirect 文献数据库搜索获得 4 497 篇文献,在 Springer 文献数据库搜索获
得 1 743 篇文献,共计 6 831 篇文献.我们以这 6 831 篇文献作为原始依据进行分析.