面向CPS交互式事件处理关键技术研究

The cyber physical system (CPS) is an important research area for the IT revolution and digital life in the 21st century. In the CPS, event plays an important role for the transformation from the physical data to the semantic model. It is significant to study the interactive event processing to guarantee the usability of the CPS. The project mainly includes the following aspects: (1) The interactive event processing model. It would build a perfect model and expand the consumption strategy, so as to satisfy the interactive demand between the events in cyber world and the behavious of the physical objects. (2) The adaptive construction techniques of the rule set. They include: the construction method for the dynamic rule set, the adjustment method of the feedback rules according to the cotext information, and the elimination method for the contradictory rules and redundant rules. (3) The interactive event detection techniques. They include: the event composing method based on semantic, the composing method for the non-spontaneous events, the adjustment method for the event patterns based on the feedback control，and the optimazion algorithm for compounding events which share the same semantic. (4) The out-of-order processing for the interactive event is to eliminate the ambiguity caused by the out-of-order events. (5) A prototype system to integrate all the processing techniques for the CPS events will be built. The innovation points of this project lies in: it fully considers the interactive feature and context-aware feature for the CPS events, meanwhile it adopts and improves some key techniques in the active database and makes full use of the feedback control technique.

信息物理系统（CPS）是推动21世纪IT变革和数字化生活的重要研究领域，事件是CPS中物理数据到逻辑语义的重要元素，交互式事件处理对于CPS的可用性具有重要意义。本项目主要研究内容：（1）交互式事件处理模型研究，包括模型建立和消耗策略扩展。满足信息世界的事件和物理对象行为之间的互动需求。（2）自适应规则集构建，包括动态规则集建立方法，融入情境信息的反馈规则调整，事件规则冲突消解策略和冗余规则消除方法。（3）交互式事件探测方法，包括基于引入语义的事件合成方法，非自发事件的合成方法，以及利用反馈控制的事件模式调整方法，语义片段共享事件合成优化方法，提高事件探测的效率。（4）交互事件乱序处理，消除乱序给事件带来的歧义性.（5）建立一个原型系统，以整合CPS事件处理技术。创新点在于充分考虑CPS中事件的交互性、情境相关性，利用反馈控制技术，结合并改进主动数据库中的技术。

信息物理系统（CPS）是有着广泛的应用，事件是CPS中物理数据到逻辑语义的重要元素，交互式事件处理对于CPS的可用性具有重要意义。我们分析了CPS中事件特点，研究了CPS中交互式事件的处理方法。本项目主要研究内容及成果包括：（1）交互式事件处理模型研究，我们建立了带有反馈机制的事件处理模型，可以将中间结果作为输入融合到事件处理过程中。（2）交互式事件探测方法，①输入端的事件处理，我们结合终端的能量有效性，提出了满足实时性的事件查询处理方法；②引入语义的事件合成方法，我们提出以室内移动对象密度查询为事件处理目标、建立Markov链索引，通过动态反馈获取中间结果，调整阈值，从而可以设计剪枝算法提高查询效率；③我们提出了两种相似性复合事件匹配，时间点上有偏差的查询和时间区间允许偏差的查询，及基于事件类型分组策略和基于标签属性分组策略的解决方案；④我们提出了利用时空相关实时事件探测，以及利用反馈控制的事件模式调整方法。（3）自适应规则集构建，①对于融入情境信息的反馈规则调整策略，我们提出基于时空相关动态规则拟合物理世界的算法，获取更多的曲线关键原子事件信息以便于用户更加直观地了解物理世界的变化过程；②对于事件规则冲突消解策略和事件调度方法，我们提出了时间戳不确定的复杂事件调度，通过对时间戳的分析与运算，得出执行先后顺序的概率，进行相对准确的调度；③基于不确定匹配规则的主动事件流处理，我们提出基于可能别是基于可能世界优先的查询处理方法和基于事件约束优先的查询处理方法。（4）交互事件乱序处理，①时间戳不确定的事件处理，我们提出针对发生时间不确定事件流的嵌套查询的高效处理方法，并结合子查询的长度和共享子查询表达式，提出有效而精准的剪枝和缓存算法；②时序相关的事件探测算法，我们提出基于ELM岭回归的方法来进行数据填补。（5）建立原型系统，我们以CPS医疗应用为背景，结合上述研究内容，开发了一个原型系统，首先按照需要读取人体的各项身体指标，然后对原子事件进行处理，得到更加复杂的、含有更多语义信息的复合事件，从而给出人体是否健康进行判断并给出结果。(6)此外，我们还在事件隐私保护和事件挖掘应用上做了一些探索研究。上述研究成果，我们发表了15篇学术论文，参与了国内外的学术交流，培养了多名学生。希望这些成果为今后的实际应用推广奠定坚实的基础。