分布式协同工作环境中人-信息系统可信交互研究

摘要

随着软件在信息社会中发挥的作用日益重要,人们对软件的依赖程度愈来愈高,对软件的功能需求也更为复杂。这使得软件的复杂程度越来越高,软件系统也越来越脆弱,会发生各种故障和失效,直接或间接地对用户造成巨大损失,我们称这类问题为软件可信性问题。通过对软件失效案例的研究发现:软件运行结果的可信性不仅受软件本身可信性和运行环境可信性的影响,在很大程度上还受人与信息系统交互过程可信性的影响。
　　为此,本文从可信软件的研究背景出发,对目前可信软件理论及其相关的国内外研究现状进行归纳和总结,提出了“分布式协同工作环境中人-信息系统可信交互”这一新的研究课题,从软件使用环节入手,对人-信息系统(Human-InformationSystem,H-IS)交互过程可信性进行研究。
　　论文首先明确定义了“可信交互”的概念,即:以计算机为支撑平台、以信息系统为操作对象,H-IS之间、多个信息系统之间或者信息系统各部件之间以有效协同的方式通过计算机网络进行持续的数据、信息和知识的交流、传递和转化,使交互过程和结果总是与预期相符的交互。在分布式协同工作环境中,可信交互包含了可靠性、可预期、可控制、时效性、有效性、安全性等六大属性。
　　其次,探明了H-IS交互可信性的影响因素及作用机理。论文通过典型案例分析、现状调研以及相关性试验等方法对分布式协同工作环境中影响H-IS交互可信性的因素进行了挖掘整理,将其归纳为以下六类:人的因素、任务因素、管理因素、环境因素、信息系统因素以及时间因素。同时分析了这六类因素对交互可信性的作用机理,并提出了H-IS可信交互影响因素作用机理模型,该模型明确了各类因素之间的关联关系,以及各因素对可信交互各属性的影响关系。
　　在明确影响因素和作用机理的基础上,为保证交互行为可信,论文提出了基于行为监控和π演算的可信交互模型。该模型包括信息系统层、可信交互管理层和用户层。其中可信交互管理层是核心。模型通过π演算得到可达交互路径集;通过监测器对实时交互行为进行监测,并用收集到的交互信息,构建实时交互行为;最后通过行为识别单元将得到的实时行为与可达交互路径集进行匹配,以判断交互行为是否可信。
　　分布式交互系统具有非加和性,即从所有交互行为的可信并不能推导出整个交互过程的可信,交互过程的可信并不是交互行为可信的简单综合。为此,论文通过对分布式系统中交互实体关系的分析,提出了交互链概念,并对交互链进行了详细定义。为实现交互过程识别,论文提出了基于扩展网络计划技术的交互链模型用于生成预期交互过程集;提出了交互矩阵链模型,根据实时监测数据提取实际交互过程。通过实际交互过程与预期交互过程进行匹配实现交互过程识别,判断交互过程的可信性。
　　最后,在分布式协同网上阅卷环境中进行可信交互实证研究。设计了适合分布式协同网上阅卷的交互行为监测架构。通过对网上阅卷场景分析,利用π演算推演得到阅卷的预期可信交互行为;利用扩展网络计划技术构建分布式协同网上阅卷的预期可信交互链。然后利用Java的动态代理机制和反射机制实现了可信交互监测器,采集交互信息,并从中提取实时交互行为和交互链,通过与网上阅卷的预期可信交互行为和预期可信交互链匹配,判断实时交互行为和交互过程是否可信。最后通过LoadRunner对可信交互监测系统进行测试,验证了可信交互链的可行性和有效性。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1研究背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及创新点

1.4本文的技术路线

2 H-IS可信交互影响因素及作用机理

2.1H-IS可信交互的概念与内涵

2.2H-IS交互行为特征分析

2.3H-IS可信交互的影响因素

2.4本章小结

3 H-IS可信交互行为模型

3.1问题的提出

3.2基于行为监控和π演算的H-IS可信交互模型

3.3基于π演算的预期交互行为提取

3.4交互行为监测

3.5实时交互行为构建

3.6交互行为识别

3.7本章小结

4 H-IS可信交互过程模型-可信交互链

4.1问题的提出

4.2交互链定义

4.3分布式系统交互关系分析

4.4交互场景表示

4.5 可信交互链研究

4.6基于交互链的交互过程识别

4.7本章小结

5 分布式协同工作环境中H-IS可信交互实证研究

5.1分布式协同网上阅卷介绍

5.2网上阅卷可信性影响因素分析

5.3基于行为检测的网上阅卷可信交互实现

5.4可信交互监测系统性能测试

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 博士期间主持的科研项目

B. 博士期间取得的主要成果