软件服务化环境中基于间接交互的协同式需求建模方法研究

In SaaS environment, it is usually infeasible to discover requirements by the direct interaction between requirements engineers and users, because of the large scale of the potential user group of a SaaS application, and the intensive variabilities of requirements from the large-scale user group. This project aims to explore an indirect-interaction based collaborative requirements modeling method, to efficiently and effectively discover the requirements of a large-scale user group with intensive variabilities. As a metaphor, just like a colony of ants or bees collaboratively building a nest with complex structures and functions, from the stigmergy-based indirect interactions between ants or bees, we want to build a similar collaborative method to enable the emergence of the requirements model of a user group in SaaS environment, from the stigmergy-based indirect interactions between users. In particular, the research of this project are twofold. First, this project will build a formal model for stigmergy-based collaborative requirements modeling, based on the feature-oriented requirements modeling methods, and the collaborative theories for social insect colonies. Second, this project will apply a simulation-based approach to analyzing the validity and statistic properties of the formal model for stigmergy-based collaborative requirements modeling, based on the Monte Carlo statistical methods.

在软件服务化环境中，传统的通过直接交互发现需求的方式，因为不具有规模可扩展性，而不能有效适应软件服务化环境中"用户群体的大规模性"和"群体需求的多样性"这两个重要特点。针对该问题，本项目旨在探索一种基于间接交互的协同式需求建模方法，实现对软件服务化环境中大规模用户群体的多样性需求的有效发现；更为形象地说，正如蚁群/蜂群通过"环境激发效应"这种间接交互机制协同构造了具有复杂结构和功能的蚁巢/蜂巢一样，我们期望探索一种类似的协同方法，使得在软件服务化环境中，特定领域的大规模用户群体能够通过个体之间的间接交互，涌现形成该用户群体的需求模型。具体而言，本项目将从两个方面展开研究：一，在面向特征的需求建模方法的基础上，借鉴社会性昆虫群体的群体协同理论，研究并建立基于"环境激发效应"的协同式需求建模方法理论模型；二，在此基础上，应用蒙特卡罗统计方法，通过仿真的方式对理论模型的正确性和统计特征进行分析。

针对软件服务化环境中“用户群体的大规模性”和“群体需求的多样性”这两个重要特点，本项目旨在探索一种基于间接交互的协同式需求建模方法，实现对软件服务化环境中大规模用户群体的多样性需求的有效发现。具体而言，本项目期望借鉴蚁群/蜂群中的“环境激发效应”这种间接交互机制，建立一种采用类似机制的协同式需求建模方法，使得在软件服务化环境中，特定领域的大规模用户群体能够通过个体之间持续进行的间接交互，涌现形成该用户群体的需求模型。本项目的主要研究内容包括：对基于环境激发效应的大规模群体协同机理的深入分析和理解、基于环境激发效应的协同式软件制品建模的基本框架、基于环境激发效应的协同式软件制品建模的关键技术、面向特定需求模型的协同式建模方法及其效果评估。经过四年的研究，我们认为，本项目顺利完成了预先设定的研究目标，并在环境激发效应的基本原理、基于环境激发效应的协同式软件制品建模的基本框架、基于图的软件制品信息表示以及基于图融合的信息融合方法、面向特征模型和概念模型两种需求模型的协同式建模方法与支撑工具等方面取得重要进展。在仿真实验中，对于协同式特征建模，我们从理论上证明了群体中不同个体的贡献符合幂律分布；对于协同式概念建模，我们提出的融合算法在88%的变异度下，还能达到60%的正确性。受控实验表明，针对特征模型的协同式建模方法能够在保证模型质量的前提下，提高特征建模的效率；通过针对概念模型的协同式建模方法形成的概念模型，其模型质量比66.7%的个体建模者的模型质量要好。同时，本项目还将针对概念模型的协同式建模方法与支撑工具在相关课程上进行了系统介绍和应用，取得了良好的教学效果。本项目的研究表明，在互联网这种虚拟化的信息环境中，采用环境激发效应进行大规模群体协同式信息制品的生产，具有较高的可行性。在后继研究中，我们将进一步探索将环境激发效应这种大规模群体协同机制应用到软件开发的整个生命周期中。