自适应软件的策略自动生成与演化

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1、自适应软件的策略自动生成与演化林华山刘洋焦文品北京大学信息科学技术学院北京大学高可信软件技术教育部重点实验室摘要：随着软件功能的口益强大和运行环境的口益复杂，软件要求能够及时感知环境和需求的变化，并做出相应的反应。自适应系统是一种能够通过感知环境和运用自身知识决策自身行为的软件框架。策略集是自适应系统的核心知识，但是现有自适应研究都缺少对策略的生成、维护、演化等的关注。借鉴决策树算法，提出一种使用策略树来自动生成、演化和维护策略集的方法，使得自适应软件能够更好地使用知识，排除人为制定策略对自适应软件效果的影响；同时，以RubiS网站为基础，通过仿真实验验证了方法的可

2、行性。关键词：白适应;策略;策略树;自动生成;侦化;作者简介：林华山男，硕士，主要研究方向为自适应软件与理论；E-mail:linhuashan@pku.cdu.cn;作者简介：刘洋男，博士，主耍研究方向为自适应软件与理论；作者简介：焦文品男，教授，主要研究方向为自适应软件与理论，E~mai1:jwp@sei.pku.edu.cno收稿日期：2016-10-11基金：国家重点基础研宂发展计划(973)(2015CB352200)AutomaticGenerationandEvolutionofPoliciesforSelf-adaptiveSoftwareLINHu

3、a-shanLIUYangJIAOWen-pinAbstract：Withtheincrementofcomplexitiesofthesoftwarefeaturesanduncertaintiesinthesoftwareruntimeenvironment,softwarerequirestheabilitytoperceiveandreacttothechangesfromtheenvironmentintime.Theself-adaptivesystemisasoftwareframeworkwiththeabilitytochooseactionsac

4、cordingtoenvironmentandknowledge.Thesetofpoliciesplaysakeyroleintheknowledgeofself-adaptivesystem,butthere’slittleresearchwhichfocusonproducing,managementandevolutionofpolicies.Basedonthedecisiontreealgorithm,amethodofproducing,managementandevolutionofpolicieswasproposed,whichmakesthes

5、clf-aclaptivcsoftwareperformwellinusingknowledgeandavoidingthedetrimentaleffectfromdrawingupthepoliciesartificially.Atthesametime,anexperiment,whichisbasedontheRubiSwebsite,wasconductedtoprovethefeasibilityofthismethod.Keyword：Self-adaptive;Policy;Policytree;Auto-producing;Evolution;Re

6、ceived：2016-10—111引言随着软件运行环境的复杂性和不确定性以及用户需求的多样性不断上升，传统的软件己经不能很好地适应环境和需求的变化U1。自适应软件能够根据其感知能力动态调整行为，使得软件运行倾向于满足用户需求。自适应软件多釆用MAPE-K框架实现。其中，以策略的形式表示从感知阶段的环境状态和自身状态到效应阶段执行的行为的关系映射，即策略是感知到的资源的状态到可执行行为的映射。感知效果与效应结果是由支持其运行的底层配置和硬件决定的。在软件层而，根据感知结果做出正确的决策是自适应软件最核心的能力，而策略是做出决策最重耍的依据。在对自适应软件的研究中，人

7、们往往忽略了策略的来源，而通过用户人为制定来获得软件的策略。但是，人为制定策略存在许多问题：1）无法保证策略的准确性。系统的行为在不冋环境状态下可能奋不同的执行结果，用户对软件系统的行为只能主观猜测，无法确定软件行为符合用户猜测。男外，部分资源的状态（如温度）是无法枚举的，如何对无限状态的资源进行划分，使得可以准确指导软件行为?人的主观划分很难保证其准确性。2）无法保证策略的完备性。运行在复杂环境下的系统，由于环境中资源数量较多，环境状态数量组合爆炸，用户无法充分认识每一个状态，无法保证制定出的策略能够覆盖所有情况。3）工作量远超用户的承受能力。在复杂系统卜可