Page 8 - 《软件学报》2021年第7期

软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn
Journal of Software,2021,32(7):1926–1956 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.006267] http://www.jos.org.cn
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复杂软件系统的不确定性

1,2
1,2
1,2
1,2
檀 超 , 张静宣 , 王铁鑫 , 岳 涛
1 (南京航空航天大学 计算机科学与技术学院,江苏 南京 211106)
2 (高安全系统的软件开发与验证技术工业和信息化部重点实验室(南京航空航天大学),江苏 南京 211106)
通信作者: 张静宣, E-mail: jxzhang@nuaa.edu.cn

摘 要: 复杂软件系统(如信息物理系统 CPS、物联网 IoT 以及自适应软件系统等)在其开发和运行过程中会遇到
各种类型的不确定性问题.针对这些不确定性问题,研究人员开展了大量的研究工作,提出了一系列的方法,取得了
诸多成果.然而,由于此类系统本身固有的复杂性和其内在与外在不确定性的共同作用,截止目前研究人员针对该研
究领域仍然缺乏系统性和整体性的理解和分析.为了深入探究该领域的研究现状,采用系统研究的方法(systematic
mapping study)识别出 142 篇相关文献,并基于这些文献研究信息物理系统和物联网等系统生命周期中各个阶段和
系统开发过程中产生的各种制品的不确定性及其处理方法.通过对相关文献进行分析发现针对复杂系统的不确定
性研究主要集中在其生命周期的设计定义、系统分析和运行等阶段.此外,首先将文献划分为 3 种不确定性类型,包
括外部不确定性、内部不确定性和传感器不确定性,并将 142 篇相关论文关注的不确定性进行了分类.为了深入探
究不确定性,将外部不确定性细分为环境不确定性、基础设施不确定性、用户行为不确定性以及经济属性不确定
性,将内部不确定性细分为系统结构不确定性、内部交互不确定性、支持系统运行的技术不确定性以及处理系统
运行技术的不确定性.针对复杂系统中的开发制品,提出了对应的不确定性类型,包括模型的不确定性、数据的不确
定性和参数的不确定性等 8 类.针对复杂系统的不确定性问题,研究人员主要采用不确定性下的决策、不确定性推
理和不确定性规约/建模等方法进行不确定性分析和处理.基于文献分析结果,进一步探讨和展望了该领域未来的研
究趋势.
关键词: 不确定性;系统研究;信息物理系统;物联网
中图法分类号: TP311

中文引用格式: 檀超,张静宣,王铁鑫,岳涛.复杂软件系统的不确定性.软件学报,2021,32(7):1926–1956. http://www.jos.org.cn/
1000-9825/6267.htm
英文引用格式: Tan C, Zhang JX, Wang TX, Yue T. Uncertainty-wise software engineering of complex systems: A systematic
mapping study. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2021,32(7):1926–1956 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/6267.
htm

Uncertainty-wise Software Engineering of Complex Systems: A Systematic Mapping Study
1,2
1,2
1,2
TAN Chao , ZHANG Jing-Xuan , WANG Tie-Xin , YUE Tao 1,2
1
(College of Computer Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China)
2
(Key Laboratory of Safety-Critical Software, Ministry of Industry and Information Technology (Nanjing University of Aeronautics and
Astronautics), Nanjing 211106, China)
Abstract: Complex software systems (e.g., cyber-physical systems, Internet of Things, and adaptive software system) encounter various
types of uncertainties in their different phases of development and operation. To handle these uncertainties, researchers have carried out a

 基金项目: 国家自然科学基金(61872182)
Foundation item: National Natural Science Foundation of China (61872182)
本文由“面向非确定性的软件质量保障方法与技术”专题特约编辑陈俊洁副教授、汤恩义副教授、何啸副教授以及马晓星教
授推荐.
收稿时间: 2020-09-15; 修改时间: 2020-10-26; 采用时间: 2020-12-14; jos 在线出版时间: 2021-01-22