基于Petri网的网络化软件行为可信性分析方法研究

This project focuses on the problem analysis of networked software in the system building and running phase, then analyzes the root of the problem, and generalizes key scientific issues. Taking the behavior analysis of the networked software as the main line, in order to achieve software function and behavior can be expected, the analysis methods about the behavior trustworthiness of the networked software are proposed based on the behavior theories of Petri net. The main contents include: (1) Aimed to the static interaction process in building phase, for analyzing the interaction influence between networked components, we study the aggregation operation theories of Petri net and the analysis methods of behavior relativity, in order to implement the determination of the predictable function. (2) Aimed to the dynamic interaction process in running phase, for analyzing the influence of external factors, we study the building methods of the dynamic behavior model based on the process mining, and the behavior conformance theories, further to study the weak conformance theories based on the behavior profile of Petri net, in order to analyze whether software behavior is expected or not. (3) For non-trustworthy behavior, the non-trustworthy behavior detection and control methods will be presented. (4) Based on the above theoretical results, the analysis tools about the behavior trustworthiness of the electronic trading system are developed. This project will enrich the trustworthy software theories, and has important theoretical significance and application value for the software behavior trustworthiness analysis under the Internet environment.

本项目重点剖析网络化软件在系统构建和运行过程中存在的问题，分析问题根源，凝练关键科学问题，以网络化软件的行为分析为主线，以实现软件功能和行为可预期性为目标，基于Petri网的行为理论提出了网络化软件的行为可信性分析方法。主要内容包括：(1)针对构建阶段的静态交互过程，为分析网络化组件间的相互影响，研究Petri网的聚合运算理论及行为相关性分析方法，以实现功能可预期的判定。(2)针对运行阶段的动态交互过程，为分析外部因素的影响，研究基于过程挖掘的动态行为模型构建方法，以及模型的行为一致性和基于Petri网行为轮廓的弱一致性理论，以分析软件的行为可预期性。(3)对于非可信行为，研究非可信行为检测和控制方法。(4)基于上述理论成果，研制面向电子交易系统的行为可信性分析工具。本项目的研究将丰富可信软件理论，对于Internet环境下的软件行为可信性分析有着重要的理论意义和应用价值。

在国家自然科学基金的资助下，本项目主要围绕网络化软件的行为可信性分析方法及其应用展开研究。主要贡献体现在四个方面：（1）研究了基于Petri网的网络化软件行为建模及正确性分析方法。开展了Petri网行为轮廓的研究，提出基于Petri网的综合行为轮廓的建模和行为测度分析方法，间接约束条件下的行为交互建模和分析方法，以及基于Petri网module提出了一种变化域动态分析方法。（2）研究了基于Petri网行为轮廓的弱一致性理论及行为可预期性分析方法。包括基于Petri网的业务流程交互行为性质保持方法，网络环境下业务流程交互行为变化域分析方法，以及基于Petri网行为轮廓的模型行为弱一致性的分析方法。（3）研究了交互业务流程的非可信行为检测和控制方法。提出了数据约束下的业务流程变化域分析与处理方法，基于Petri网结构依赖图的动态切片分析与行为检测方法，以及基于Petri网Behavior inclusion的业务流程变化域融合分析与处理方法。（４）面向电子交易系统，开展了网络化软件的行为可信性应用研究。提出了基于Petri网行为轮廓和过程挖掘的业务流程可信性分析方法，以及一种自适应的prediction-regret电子谈判系统分析方法。并研制面向电子交易系统的行为可信性分析工具。. 项目组在四年中开展了卓有成效的工作，在国内外高质量学术期刊上发表论文50篇，其中SCI刊源16篇，EI19篇，中文核心14篇。部分论文在《Applied Mathematics &Information Sciences》、《Expert Systems with Applications》、《Knowledge-Based Systems》、《Asian Journal of Control》、《计算机学报》等重要学术刊物上发表，申请国家发明专利14项，软件著作权2项。相关成果获安徽省科技进步（自然科学类）三等奖１项，国际会议最佳论文奖１项。项目组承办第十五届全国Petri网理论及应用学术会议１次，受邀在第三届全局优化国际会议上作特邀报告１次。项目负责人方贤文于2016年11月获批博士生导师。培养青年教师２人，硕士生6人。