項目名稱： 信息服務的模型與機理研究 首席科學家： 蔣昌俊 同濟大學 起止年限： 2010 年 1 月 8 月 依托部門： 上海市科委 教育部 一、研究內容 本項目從網絡環境下信息服務的“流程、內容和環境”三要素及其相互關系出發，凝煉出兩個關鍵科學問題：信息服務的表達性問題和適配性問題。信息服務的表達性問題是指如何應對不確定和多樣的用戶需求，準確地設計和表達服務的流程與內容，以提供動態、精準、可伸縮的信息服務，滿足用戶需求的問題。信息服務的適配性問題是指如何應對異構、復雜、動態的業務 環境，實現和增強服務對環境的適配能力，促進服務聚合和協同，提升信息服務質量的問題。圍繞關鍵科學問題，本項目將從信息服務的過程范式基礎理論、信息服務的設計方法學、網絡環境下信息服務的適配理論、信息服務的運行支撐平臺與應用驗證四個方面展開研究。具體研究內容如下所述。 1. 信息服務的過程范式理論 新的服務模式與技術，如 計算、 as a ，極大促進了信息服務的發展。然而，整個面向 “服務 ”的計算缺乏堅實的數學基礎理論，缺乏行之有效的方法論，制約了信息服務的進一步應用和 發展。為此，本項目擬從信息服務的本質入手，建立信息服務的行為模型及其過程范式理論，為信息服務提供一套具有堅實理論基礎的規范化方法，避免服務設計中的潛在錯誤，促進信息服務的重用。 （ 1） 信息服務行為的網進程模型及其代數理論 網絡環境下的信息服務是一類典型的具有過程語義的異步并發系統，一個復雜的信息服務往往是由多個信息服務聚合而成。因此，研究信息服務聚合過程中的操作算子及其行為并發性、一致性、相關性等，是實現信息服務正確聚合及協同的基礎。而這些研究都需要一套堅實的形式化理論和方法體系來對其進行支持，因此需要建立信息服 務行為的網進程模型及其代數理論。主要內容包括： 信息服務行為的網進程模型； 網進程的代數理論； 基于網進程理論的信息服務行為分析和驗證。 （ 2） 信息服務的規范化理論 由于網絡環境的復雜性、人們需求的多樣性，造成各類信息服務難以共享，制約了信息服務的進一步發展。為提供高質量、易于共享、易于重用的信息服務，本項目將在信息服務行為分析的基礎上，探索信息服務的設計、開發與評價的理論；圍繞信息服務的粒度、流程、交互及執行四個方面，建立服務的過程范式體系，提供一套規范化方法。主要內容包括： 信息服務的過程范式體系； 信息服務 過程范式的形式語義； 過程范式的形式化驗證算法； 信息服務的規范化方法。 2. 信息服務的設計方法學 目前，對信息服務的設計并沒有一套統一的方法體系，本項目將依據信息服務的過程范式理論，著手從信息服務的需求、流程與語義出發，給出一套行之有效的設計、分析方法，確保服務流程的正確，提高服務的重用。 （ 1） 信息服務需求的獲取、建模與確認 網上大量用戶不確定的多樣性服務要求，導致了頻繁變化與多目標的用戶需求，而傳統的面向確定用戶、確定需求與確定目標的軟件需求工程方法已難以滿足上述變化。為此，需要建立適合描述大眾用戶服務要求的需 求模型 業務視圖模型，即在傳統需求規格說明書的基礎上，側重刻畫用戶需求的整體業務流程，使我們能夠以一種能被業務領域專家理解和驗證的精確方式來表達業務領域知識及需求。主要內容包括： 基于情景和特征領域的服務需求的分類與描述方法； 業務視圖模型及獲取方法； 業務視圖模型的演化理論； 需求協同與優化理論； 業務視圖模型的分析與驗證。 （ 2） 服務流程的設計、驗證與優化 未來信息服務的一個發展方向是能夠利用各種網絡環境下的跨平臺、松散耦合的若干服務，來協同構造一個滿足用戶需求的增值服務。這就要求在針對新的用戶需求進行服務 設計時，一方面要保證服務易被其他服務可重用，另一方面要保證可重用已有服務。這些都涉及按照何種粒度對服務進行拆分，如何建立滿足用戶需求的、可通過綁定基本服務實現、并易被其他服務可重用的服務流程。為此，主要內容包括： 信息服務的統一描述語言； 服務的拆分理論與方法； 基于范式的服務流程設計方法； 服務流程的分析及驗證； 服務流程的優化方法。 （ 3） 服務語義描述、分析與推理 服務的描述是構建信息服務的基石，表達和描述服務提供的功能、服務輸入/輸出以及服務正確執行必須滿足的約束等的語義有助于準確快速地發現服務、實現服務間 的交互、提高服務匹配的精度和保證匹配的正確性。因此，研究信息服務語義（包括內容、接口、策略等多維語義）模型及相關方法，是實現信息服務智能聚合、協同以及有效使用的基礎。主要內容包括： 信息服務多維語義描述模型與分析方法； 信息服務的多維語義標注方法； 語義匹配的機理及方法； 語義推理方法。 3. 網絡環境下的信息服務適配理論 融合網絡下的信息服務面對的是一個更加開放、異構的復雜網絡環境，一個滿足用戶需求的信息服務往往是由多個跨網絡、跨組織部署的信息服務按照一定的方式進行聚合、協同得到的。而每一個組織對其提供的信息服 務都有適合自身環境的描述模型、實現技術以及適合服務部署的平臺資源環境，因而信息服務與環境之間存在著各種適配問題。解決這些適配問題，是實現信息服務正常運行及最優化運行的關鍵。 （ 1） 服務的可適配理論 服務的可適配理論主要解決一個服務在當前環境下是否可以部署、執行的問題。針對服務的可適配性問題，我們將主要從環境和流程兩個要素出發進行研究。首先解決在當前網絡、資源等條件下服務是否可以實現的問題，即單一服務的可適配問題；其次解決是否可以基于已有的信息服務通過聚合、協同實現增值服務的問題，即復合服務的可適配問題。主要內容包 括： 多維環境管理模型的建模、表示與推理方法； 服務的適配性模型及機理； 業務與環境的能力適配方法； 基于業務視圖的服務聚合理論與協同機制。 （ 2） 環境敏感的主動服務理論 每一種信息服務都有適合自身環境的描述模型與實現技術，并且部署、運行于一定的環境之中，因此其可用性同環境密切相關，環境的切換可能會導致服務的可用性發生變化。因此，有必要研究環境敏感的主動服務理論，能夠感知環境變化并主動提供適應當前環境的服務，始終保持業務的最優 /次優運行狀態，提升服務主動應對網絡環境和自身狀態變化的能力，解決環境變化導致服務質量降低的問題。主要內容包括： 面向多維環境管理模型的環境獲取方法； 基于環境信息的服務狀態感知與異常檢測機制； 環境自適應的服務選擇 /服務主動推薦與替換算法。 （ 3） 信息服務的質量保證與控制 由于信息服務面臨環境的異構、開放、復雜、多變等特性，給信息服務的運行帶來了多種不確定因素，使得信息服務的性能和服務質量難以得到保證。此外，在融合網絡下，一個滿足用戶需求的信息服務往往跨越多個網絡，而不同網絡環境中的 量標準、技術都各有不同。傳統的分析、設計和保證方法和技術都難以適應面向信息服務技術局部自治、自主協同、動態演 化等特點。因此，全面、準確地反映網絡環境下信息服務的服務質量需求、屬性和風險因素，控制和保障網絡環境下信息服務質量變得十分必要和迫切。針對這個問題，將具體研究： 信息服務質量的度量指標體系； 信息服務質量的形式化模型； 信息服務質量控制模型和保障機制； 信息服務質量控制和保障的分析與驗證技術。 4. 信息服務的運行支撐平臺與應用驗證 （ 1） 信息服務的運行支撐平臺 我們設計的信息服務運行支撐平臺是一種支持滿足用戶需求的信息服務設計、聚合、協同運行的一組可擴展、可伸縮的服務中間件集合。該平臺將以 息交換的主要載體，提供多種中間件服務，包括可靠消息中間件、信息轉換中間件、信息集成中間件、流程管理系統、質量控制中間件等，能夠適應融合網絡下滿足用戶需求的聚合信息服務的異構性、動態性和分布性等特性，方便地實現跨網絡、跨組織信息服務的有效集成，為融合網絡環境下的信息服務提供開發、部署和運行提供支持。主要內容包括： 運行支撐平臺的架構及其實現模型； 運行支撐平臺的關鍵技術； 平臺的開發及其部署。 （ 2） 交通信息服務應用驗證研究 隨著計算技術、通訊技術及信息處理技術的高速發展，人們把解決交通問題的思路轉到智能交通系統 研究上來，面向交通信息服務的應用現狀及特點，基于所研究的理論、技術、方法及運行支撐平臺，開展融合網絡的交通信息服務應用驗證研究。針對交通信息服務具有分布、動態、實時、協同和非確定等特性，基于過程范式理論及服務設計方法學，研究可擴展、可伸縮的交通信息服務流程，以實現交通信息服務與環境的適應性，實現實時交通流信息、交通設備狀態信息、靜態道路信息等的有效協同和聚合，實現適應環境變化的交通信息服務。并利用融合網絡，提供交通信息服務，盡可能地方便出行。具體研究內容如下： 基于過程范式理論的交通信息服務的流程規范化設計 方法； 適應環境變化的交通信息服務自適應機制； 動態交通信息服務聚合與協同； 交通出行方案服務發布與定制。 （ 3） 醫療信息服務應用驗證研究 面向醫療信息集成和共享，分析目前醫療信息服務的應用現狀，融合項目得到的理論、技術、方法及運行支撐平臺，開展基于融合網絡的醫療信息服務應用驗證研究。針對 “社區衛生服務中心 二級醫院 三級醫院”三 級模式的梯級分診制度，基于過程范式理論和信息服務設計方法學，設計并優化醫療信息服務流程，實現不同衛生機構之間醫療信息服務的聚合與協同，將不同的醫院及衛生機構有效地協同起來，實現資源和 信息共享。利用融合網絡，基于多種信息載體，提供多樣化、全覆蓋的公共衛生信息發布服務以及醫護信息定制服務，通過手機、電視、互聯網等，讓民眾都能及時收到權威信息或者隨時定制醫護信息。具體研究內容如下： 面向廣域用戶的醫療信息服務的業務視圖模型； 基于過程范式理論的醫療信息服務的流程設計與優化； 不同醫療機構間信息服務的按需聚合； 跨域、跨組織的醫療信息服務協同機制。 二、預期目標 總體目標 : 面向我國信息產業發展和信息化建設對網絡環境下的信息服務的迫切需求，瞄準信息技術發展的世界前沿，以 “ 為用戶提供高質量保 證的信息服務 ” 為核心目標，構建信息服務的基礎理論體系，突破信息服務設計和實施的關鍵技術，提供信息服務的運行支撐平臺。 五年預期目標 : 1. 理論研究成果 （ 1） 揭示信息服務的內在規律和本質屬性，建立基于網進程的信息服務行為模型及其分析理論 ; （ 2） 探明服務粒度、 流程 和環境對服務性能、共享和重用的影響規律，構建指導和規范信息服務設計 和實施 的過程范式理論； （ 3） 探索多目標下的信息服務模式，提供范式指導下的信息服務設計方法學； （ 4） 揭示服務和環境的相互作用和交互機理，建立服務的適配性理論； （ 5） 揭示服務外在環境變 化的特征及其對服務質量和性能的影響規律，建立上下文敏感的主動服務理論 。 2. 技術創新和應用成果 （ 1） 基于過程范式理論的服務設計方法； （ 2） 服務需求模型的獲取與演化技術； （ 3） 融合網絡環境下的服務發現、聚合和協同技術； （ 4） 服務質量保證及全生命周期管理方法； （ 5） 信息 服務的可擴展、可伸縮的運行支撐平臺； （ 6） 交通、 醫療信息服務 應用示范 系統。 3. 具體指標 : 在國內外核心刊物與國際會議上發表論文 300 篇以上，其中國際重要刊物與會議發表 100 篇以上；學術著作 5 部；培養博士、博士后等 100 人以上；申請發明 專利 20 項以上，獲得軟件著作權 10 項以上 ，提交信息服務規范標準建議草案 1 項 。 三、研究方案 1、 總體研究思路和技術路線 本項目的 總體研究 思路是瞄準國家對信息化建設的需求，針對信息服務的主要理論難點，凝 煉 出兩個基礎科學問題，設立六個研究課題，通過多領域交叉融合研究，實現本項目 的預期 研究目標。 項目在繼承和利用已有的模型、理論和方法基礎上，強調自主創新性研究，將重點放在原始創新及其應用基礎研究上。項目延 循“縱 兩條主線，圍繞關鍵科學問題展開信息服務的基礎理論與方法研究，理論聯系實際，以平臺、應用驗證研究成果、 反饋需求，推動基礎研究的不斷深入，產生初步的社會和經濟效益后推廣應用。項目概要技術路線見圖 1。 圖 1. 項目的概要技術路線 項目形成從應用需求出發，建立基礎模型，研究核心理論方法，突破關鍵技術，研制支撐平臺，開展應用研究，以應用檢驗和發展理論 的“縱”向 主線。在把 握“縱”向 主線的同時，項目從關鍵科學問題之間的有機聯系出發，注重研究內容的銜接和關聯，形成貫穿服務全生命周 期的“橫”向 主線：需求分析建模 服務構造 聚合協同 服務評測 質量管理 在線控制 動態服務 在線需求調整。 “ 橫 ” 向主線的提出有利于明確研究內 容的定位，促進技術的銜接，加強課題的交流和互動，推動項目的研究。具體的技術路線見圖 2。 圖 2. 項目的具體技術路線 在廣泛、深入分析現有信息服務模式、理論和應用案例基礎上，借鑒和吸收已有的并發系統模型優點，構建適于刻畫和描述信息服務行為的網進程模型，通過探索信息服務的本質規律和內在屬性，建立系統化的過程范式理論體系，形成堅實的理論基石。針對兩個關鍵科學問題，構建各具特色的基礎模型：業務視圖模型、服務描述模型和服務質量模型。 進而圍繞基礎模型，開展核心理論方法的研究，形成各關鍵科學問題的解決方案。 針對服 務的表達性問題，從需求入手，綜合領域本體、數據挖掘、需求工程等方面的研究成果，基于 “用戶主導、面向領域、迭代演化” 的思想，研究動態建模、驗證確認和協同優化等內容，應對信息服務需求的不確定性和多樣性，實現需求建模；針對服務流程表達，走規范化道路，發展基于過程范式的服務設計方法，實現服務流程的構造和驗證；最后，從服務的可用性著重刻畫服務語義，研究知識工程和語義推理，提供服務內容語義和接口語義的匹配和確認技術，實現服務的精確定位和有效重用。 針對服務的適配性問題，構建多維的環境管理模型，刻畫環境資源的服務能力，進 而研究服務的可適配理論，解決流程和環境的可適配問題；在實現適配的基礎上，開展服務互操作的研究，提出服務發現、匹配和選擇等技術，突破服務聚合與協同的關鍵技術，實現按需聚合和智能協同。結合事務管理，提供個性化和區分服務，增強服務自適應能力。進而圍繞質量模型，以隨機過程作為主要研究手段，結合優化理論和 術，發展面向信息服務的質量度量、評測和管理理論，實現服務的可觀和可測，發展在線控制技術，實現服務可控。 基于上述理論成果，研制信息服務的運行支撐平臺，并在 交通、 醫療 信息服務 中展開應用驗證研究，形成完整的研究體 系。 2、 可行性分析 （ 1） 項目預研工作充分，基礎扎實 本團隊長期從事大規模并發、密集型服務的形式化模型和運行機理、主動服務網絡計算模型及其體系結構、服務資源的組織、管理及配置理論、服務可適配性理論和流程動態構造、服務質量和可信性評價模型與技術、面向服務的計算系統試驗平臺及其典型示范應用等方面的研究。在相關理論及方法方面取得了若干成果： 提出了離散事件動態系統的 理論，定義了 的行為不變性與行為 相關 性，初步探討了 的運算，刻畫了其動態特征，并將這些理論初步應用于服務的行為建模與分析； 研究了基于計算的智 能體的模型和模態邏輯以及極大可滿足問題求解，開發了目前世界領先的最大可滿足性問題求解器；首次解決了著名的型對 邏輯成份不提供支持的難題； 研究了基于 系結構和模型驅動方法的需求獲取、建模和模型轉換方法，并實現了從需求到 半自動轉換； 提出了基于 N 網系統的協議驗證基本方法，開發了協議描述、驗證和仿真的計算機輔助工具 統，提出了網絡智能管理的體系結構和面向對象的異構網絡資源的表示技術； 提出了面向網格資源管理提供主動服務的虛擬 超市模型；研究了基于邏輯、 劃、遺傳算法等方法的服務匹配、組合及選擇技術； 提出了隨機高級 理論以及非馬爾可夫進程代數模型 應用于服務質量控制與保障等方面； 設計、實現了 基于 構的 電信業務 統 ， 集成分布式環境下松散耦合的應用、業務單元以及異構系統。該系統已經成功申請到軟件著作產權。 本團隊取得的成果，已發表在中國科學、 國內外著名期刊或會議上，為本項目的研究奠定了堅實的基礎。 （ 2） 研究目標明確，研究思路可行 研究目標明確：項目將從實際問題出發，廣泛調研，凝練基礎科學問題，創新性地提出服務過程范式理論，以此為基礎， 圍繞 兩個關鍵科學問題，開展系統研究，對于相關的研究內容確定了明確的研究目標。 研究思路可行：針對 兩 個關鍵科學問題，采用構建理論、提出方法、分析應用的技術途徑，提出的學術思路和技術途徑明確、具體，針對性強。下面將具體論證我們的研究思路是可行的。 首先，為信息服務的分析、設計等操作提供一套具有數學基礎理論 網進程及 其代數理論和一套規范化理論 信息服務的過程范式理論是可行的。通過深入分析融合網絡環境下信息服務的本質特征，在集成和綜合 、進程代數和時序邏輯等形式化方法的基礎上，構建適于刻畫和描述信息服務行為的網進程模型，進而研究網進程的 代數 算子，建立網進程的代數理論是可行的。通過分析現有信息服務在開發部署上的一些成功和失敗案例，探索總結信息服務設計的本質規律，從服務的粒度、流程、交互、執行四個層次出發，研究信息服務設計和實施 的規范化條件，建立信息服務的過程范式體系及規范化方法是可行的。 其次，從需求、流程和語 義的角度建立一套設計方法學，提高服務的可重用性是可行的。針對需求分析， 通過分析信息服務的領域相關特征信息，刻畫用戶需求的整體服務流程，實現業務視圖 模型 的獲取，以用戶、領域、環境等的動態變化為演化動力，以模型驗證與確認技術為檢驗依據，以在線調整的策略與方法為協同優化措施，實現 業務視圖模型的演化、分析驗證及協同優化是可行的。針對服務流程設計及分析，借助于網進程及其代數理論，對其加以研究。針對服務語義，可以通過分析融合網絡下信息服務的一般特征及其組成元素，基于本體，研究信息服務的語義描述模型及語義標注方法；進而基 于本體推理，可以實現語義匹配及推理研究。 再次，建立信息服務的多維環境管理模型，研究服務同環境的能力適配方法及環境敏感的主動服務理論是可行的。 通過深入分析構成一般信息服務部署及運行環境的各要素，如資源、網絡等，基于本體論等方法， 可以 組織建立一個通用的多維環境的管理框架 語義 模型，進而實現其推理 。 基于擴充語義推理等方法的高級網 進程 ， 可以 建立服務 力 適配模型，進而 研究 服務同環境的能力適配判定 。面向多維環境管理模型，借鑒 環境感知方法，可以實現服務的環境感知和獲取，進而研究主動服務理論。 最后，在 上面理論及方法研究的基礎上，利用 務等相關標準和技術，實現運行支撐平臺及 在交通、 醫療 等領域的 信息服務應用是可行的。 項目組在智能交通領域已有很好的工作基礎，先后獲得國家 863，發改委，上海市科委等重大專項支持。在交通信息服務領域已完成了交通應用數據表示標準、數據傳輸規范、信息服務表示規范的制訂，并已經將交通信息服務封裝成標準的 務方式，如動態路徑規劃，全區域實時路況，交通仿真與路況預測等。本項目基于過程范式理論開發的信息服務運行支撐平臺，對信息服務的模式和 機理進行全面剖析，有利于交通信 息服務的規范化設計與優化，對于我們已有的成果是一個大的促進，同時通過交通信息服務的驗證，以成熟的應用反饋理論需求，促進理論的深化與發展。因此，交通信息服務驗證是必要的且可行的。 面向數字化醫療 領域 ， 基于 運行支撐平臺 建立 醫療 信息 服務應用示范 是可行的 。 通過深入分析社區衛生服務中心、二級醫院、三級醫院的主業務功能、用戶群、可共享的資源及服務等，建立醫療信息服務應用系統的基本框架模型。在此基礎上，首先獲取不同用戶群的多樣化和個性化需求， 建立描述大眾用戶 醫療服務 要求的 業務視圖模型；其次，結合各自的主業務功能，利用項目 提出的服務拆分理論與方法和基于范式的服務流程設計方法，建立并 優化 各級 醫療 機構的 信息服務 流程；第三，在現有基礎上，構建一套醫療信息服務語義描述標準，統一標注各醫療機構提供的服務，使其具有豐富的語義；第四，根據用戶的個性化需求，利用統一的語義描述標準，基于 服務聚合理論與協同機制 ，實現跨機構、跨域的服務流程聚合。 （ 3） 研究條件良好，研究力量較強 本項目依托嵌入式系統與服務計算教育部重點實驗室 與 高性能計算國家工程分中心，有多個與本項目有關的國家和省部重點實驗室參加本項目研究，具備項目研究所需的試驗設備條件。研究隊伍以國 家杰出青年基金獲得者、教育部跨（新）世紀人才等中青年為主，是一支年齡結構合理、專業知識互相匹配的精干隊伍，可保證本項目研究的順利開展。 項目各參加單位和參加人員已經進行了大量與本項目有關的研究工作，承擔過與本項目有關的國家 973、國家自然科學重點基金和國家 863 項目，具有研究工作基礎。與此同時，課題組可以充分利用國際合作，加強本項目的研究基礎和技術支撐。通過國際間的合作研究，提高研究水平，并創造出自己的特色。 （ 4） 組織方式與協調機制上的保障 本項目采用目標責任制，并分四個層面開展：首席科學家全面負責項目總體安排 ；學術指導專家組協助首席科學家進行項目的總體把握和監督檢查；項目協調組根據首席科學家的部署負責各課題間的交流與協作；課題負責人負責本課題的具體研究工作。 建立有效的學術交流和項目監督機制，在發揮各自專長的同時將定期組織學術交流，避免分散、孤立和重復研究；將與國際同行加強交流、保持密切的學術聯系，保證研究工作的前沿性。 3、創新點 （ 1） 創新點一： 從信息服務開發、設計和實施的關鍵科學問題出發，提出和構建信息服務的過程范式理論 信息服務的過程范式理論不僅為信息服務提供了堅實的理論基礎，而且為兩個關鍵科學問題的解決提供 了理論支撐。第一，過程范式理論為服務需求的建模和獲取提供了參照，有助于解決如何分解需求、定義服務流程、確定服務粒度等基本問題，因此過程范式指導下獲得的需求模型有助于后繼的開發、設計和實施；服務的過程范式理論使得服務的設計有據可依，網進程的代數理論及其上發展的統一描述語言，將為服務流程的構造、服務的組合提供完備的操作集，過程范式指導下的流程設計確保了服務流程的正確性；第二，過程范式理論對服務的交互能力進行了規范，為流程和環境的適配提供了理論依據。同時過程范式也為服務聚合和協同提供全面的支撐 ， 服務的規范化理論對服務及組件的粒度選擇、依賴關系進行了明確的界定，從而較大程度上提高了服務的可重用性。因此過程范式理論的提出，不僅是對現有工作的補充和完善，更是從新的角度和視野重新審視信息服務所面臨的科學問題，必將推動信息服務的發展。 （ 2） 創新 點 二 ： 依據信息服務的過程范式理論 ，提供一套行之有效的信息服務設計方法學 如何應對不確定和多樣化的服務需求，從服務流程和信息內容等角度準確地表達和設計信息服務，是為用戶提供正確、準確、敏捷的信息服務的關鍵。本項目在過程范式理論指導下，從需求入手，創建網絡時代用戶主導的軟件需 求動態獲取和演化建模的理論與方法，通過易于理解、圖形化的業務視圖模型完整、準確刻畫用戶需求。進而借助網進程模型及其代數理論，構建信息服務流程的設計、分析和驗證的形式化理論，提出服務流程的規范化設計方法，實現服務設計有據可依。最后，從服務的功能、接口、行為、執行策略及信息內容 等多個維度，研究信息服務的多維語義表達及推理方法，為服務的 有效使 用 提供支持。 （ 3） 創新 點 三 ： 面向融合網絡，建立信息服務對環境的可適配和自適應理論 在融合網絡下，信息服務所面臨的是一個更加復雜、異構、開放、多變的環境，每個信息服務的部署、運行都 依賴于一定的網絡、資源等環境要素。因此，環境對信息服務影響重大，是實現信息服務正常運行及最優化運行的關鍵。為研究及解決環境對信息服務的影響，本項目創新性地提出了服務的可適配理論，建立適配的數學模型和機理，研究一個業務在當前環境下是否可以部署、執行。進而在可適配的基礎上，本項目提出了環境敏感的主動服務理論，系統可以智能感知環境變化并主動提供適應當前環境的服務，從而始終保持業務的最優 /次優運行狀態，實現了服務自我更新、調整和組織的能力。 4、課題設置 課題 1、信息服務的過程范式理論 預期目標： 探索信息服務的內 在規律和本質屬性，綜合、集成和發展現有并發模型，構建適于刻畫和表達信息服務行為的網進程模型。在此基礎上，建立網進程的代數理論，提供復雜信息服務行為的建模與分析方法。建立信息服務的過程范式，為信息服務的規范化設計和開發提供理論支撐。 研究內容： （ 1） 信息服務行為的網進程模型及其分析方法 網絡環境下的信息服務是一類典型的具有過程語義的并發系統。然而以 程代數、時序邏輯為代表的并發系統模型在擁有各自優勢的同時，也存在著一定的局限性。 不容易合成，進程代數無法直觀表達系統的異步特征。因此本項目 在集成和綜合 、進程代數和時序邏輯基礎上，構建并發系統的網進程模型。在此基礎之上，建立信息服務的系統行為與網進程模型之間的映射關系，構建信息服務行為的網進程模型，并研究網進程模型的分析方法。 （ 2） 網進程的代數理論 構建網進程的 代數 理論，提供順序、并發、選擇、連接等標準算子，在此基礎之上研究網進程的組合化和精良化技術，并對信息服務行為的網進程模型進行分析，開展信息服務合成過程中的行為一致性和相關性研究，建立信息服務的行為理論。 （ 3） 信息服務的過程范式體系 基于信息服務的行為理論，研究信息服務業務過程的本質規 律，挖掘服務粒度、服務流程、服務交互及服務執行 對信息 服務最終實現 的影響，研究各種可能存在的關系及特點。研究信息服務的規范化條件，定義信息服務的過程范式，研究過程范式間的關系，進而構建過程范式體系，實現信息服務的規范分類，使得信息服務的設計 和實施 有可依據的標準。 （ 4） 信息服務的規范化方法 研究信息服務范式的判定算法，對已有的信息服務，判定其是否符合過程范式規范，并依據信息服務規范化條件，研究信息服務可規范的層次，探索一套信息服務的規范化方法。使得信息服務遵循統一過程范式體系，進而可以對信息服務進行規范分析與驗證 。 經費比例： 24% 承擔單位： 同濟大學、山東科技大學 課題負責人： 蔣昌俊 學術骨干： 杜玉越、李向陽、丁志軍、吳哲輝、孫杳如 課題 2、信息服務的需求獲取與建模 預期目標： 建立適于描述網絡環境下業務要求的需求模型，提供用戶主導、面向領域的業務視圖動態獲取及演化理論。研究需求模型的驗證和確認技術，確保需求的正確性、完整性、一致性和極小冗余性，進而提供有效支持多用戶群體的需求協同技術和需求規格逐步優化的策略與方法。 研究內容： （ 1） 服務需求的業務視圖模型 網絡環境下信息服務的需求種類多樣，綜合需求的領域特征 及用戶的個性化要求，研究信息服務的需求分類及描述方法，建立信息服務需求的非形式化業務視圖模型。在此基礎之上，研究服務需求的形式化業務視圖模型，為需求的驗證與確認奠定基礎。 （ 2） 業務視圖的獲取及演化理論 信息服務的需求獲取是一個復雜的系統工程，研究業務視圖的獲取方法，即如何將用戶需求映射成業務視圖模型，將抽象的需求關系，轉化成具體的業務對象，創建服務需求的業務視圖模型。網絡環境下對信息服務的需求頻繁多變，探索服務需求變化的本質特性與演化機理，研究業務視圖的動態演化理論與方法，以動態及時地反映需求變化。 （ 3） 業務視圖的 驗證和確認技術 信息服務的業務視圖模型應忠實地表達用戶的需求，為保證需求的正確性、完整性、一致性等，需要研究業務視圖模型的確認原理和方法，包括模型的測試原理和方法、模型的仿真原理和方法、模型的驗證原理和方法。 （ 4） 需求協同與優化理論 融合網絡環境下用戶群體多樣，對信息服務的需求是多目標的，在需求獲取與協商交互過程中研究用戶群體的特征，探索用戶群體分類及識別機制，建立有效的支持多用戶群體的需求協同技術，確保需求的一致和完整。在此基礎之上，根據模型驗證與確認的結果，研究信息服務需求逐步優化的方法，得到正確、用戶滿意 的信息服務需求。 經費比例： 13% 承擔單位： 西安電子科技大學 課題負責人： 段振華 學術骨干： 劉少英、劉西洋、裴慶祺、楊利英 課題 3、信息服務的構造與驗證 預期目標： 提出信息服務的統一描述語言，支持服務的動態發現、聚合和集成。進一步研究該服務描述語言的語義表示、分析與確認等理論與方法，對所開發的服務能夠從語義上進行分析與驗證。研究如何規范化地設計信息服務，建立基于過程范式理論的信息服務構造方法。在此基礎之上，研究基于過程范式的信息服務驗證和確認技術，提供驗證所開發服務是否滿足過程范式規范的方法。 研 究內容： （ 1） 信息服務的統一描述語言 以網進程模型作為理論基礎，借鑒和吸收已有服務過程描述語言 的優點，定義信息服務的統一描述語言 。 在有效刻畫服務流程核心元素及元素之間靜態關系的同時，強調描述服務的業務語義核心概念，如服務提供者、資源、時間空間和數量約束、服務類別、服務需求、特定領域本體等，支持信息服務的動態特性。 （ 2） 信息服務的語義表示、分析與確認 針對信息服務的統一描述語言，研究描述語言的操作語義，建立完整的語言語法和語義體系。在此基礎之上，研究如何理解信息服務的語義，進而建 立一套解析信息服務語義的理論和方法，進一步研究從語義上驗證和確認所 設計 的服務是否滿足用戶的服務需求。 （ 3） 基于過程范式的信息服務的構造理論與方法 研究基于過程范式的服務設計方法。一方面是自底向上的服務構造方法，對于給定的服務需求，研究如何抽象出服務對應的各種元素集合，以及元素間的關聯，構造出滿足需求且符合過程范式規范的信息服務。另一方面研究自頂向下的服務構造方法，研究基于業務視圖的業務功能拆分理論與方法，探索功能分解的最終粒度，得到滿足用戶需求及過程范式規范的信息服務構件。 （ 4） 信息服務的驗證與確認技術 探索信息服 務的本質特點和規律，提出一套行之有效的組合化驗證方法。對于已有的信息服務，研究如何驗證和確認該服務滿足用戶的需求及范式規范的要求，并提供高效的驗證與確認算法。對不符合范式規范的信息服務，給出與范式規范相違背的根源，為信息服務的規范化提供指導。 經費比例： 14% 承擔單位： 北京大學 課題負責人： 蘇開樂 學術骨干： 王捍貧、劉田、葉峰、袁崇義 課題 4、信息服務的聚合與協同 預期目標： 建立環境的描述模型及服務與環境適配的數學模型，研究信息服務的適配性理論，研究其運行機理及判定方法。面向融合網絡環境，建立信息服 務的按需聚合理論，建立基于業務視圖的信息服務的智能協同機制。針對信息服務環境的多樣性，研究環境敏感的主動服務理論，建立自適應的服務發現機制。提升信息服務主動應對需求、流程和環境變化的能力，從而實現增值信息服務。 研究內容： （ 1） 環境建模、表示與推理 面向融合網絡環境，探索影響信息服務運行的關鍵環境因素， 研究信息服務環境的多維上下文管理模型，包括環境上下文的建模、獲取及推理方法，為建立環境適配模型、實現基于上下文感知的服務自適應機制提供支持。 （ 2） 環境適配模型、機理及方法 信息服務與環境之間存在各種適配問題，探索建 立信息服務與環境適配的數學模型。對于給定的信息服務及其環境，能夠判定其是否適配，即信息服務在當前環境下是否可部署、執行。研究適配模型的運行機理和是否適配的判定準則及方法，研究信息服務與環境的適配理論。 （ 3） 信息服務的聚合理論與智能協同機制 研究融合網絡環境下信息服務的按需聚合理論，揭示服務的交互機理，突破服務聚合的關鍵技術。基于業務視圖，研究信息服務的交互機制，建立服務間的通信原語模型和交互協議，提出基于信任評估和合作博弈的智能協同方法；基于上下文信息，研究高效的服務匹配和選擇算法，提出基于遺傳規劃的服務匹配算法和基于多目標粒子群的動態服務選擇算法，建立應對苛刻需求的服務多屬性協商機制。 （ 4） 環境敏感的主動服務理論 研究信息服務外在環境變化的特征及其對服務質量和性能的影響規律，建立上下文敏感的主動服務理論，感知環境變化并主動提供適應當前環境的服務，始終保持業務的最優 /次優運行狀態。研究基于環境的服務狀態感知與異常檢測機制，提出主動的服務選擇與替換算法，提升服務主動應對網絡環境和自身狀態變化的能力，解決環境變化導致服務質量降低的問題。 經費比例： 15% 承擔單位： 東南大學、中國工程物理研究院 課題負責人： 羅軍舟 學術 骨干： 李幼平、何建敏、曹玖新、宋愛波 課題 5、信息服務的服務質量控制與度量 預期目標： 研究信息服務的基本屬性和特征，提出較為明確和完整的信息服務質量定義及其形式化描述；建立較為完備的信息服務質量度量指標體系和模型方法；在此基礎上，給出有效的信息服務質量控制模型和保障機制；研究可用于信息服務質量控制和保障機制的分析和驗證技術。為項目和其他服務模式中服務質量的度量和控制提供參考和理論支撐。 研究內容： （ 1） 信息服務質量的度量指標體系和形式化描述 針對信息服務的多變性、復雜性以及服務網絡平臺的多樣性，建立科學合 理的度量指標體系，奠定信息服務質量評估、控制和保障的理論基礎，是服務質量研究的基本問題。因此需要重點研究信息服務質量的形式化描述，科學定義服務質量的元數據，建立合理的服務質量度量指標體系，重點研究信息服務質量主要包括的服務性能、服務可信賴性和安全性等指標，建立多尺度、多維度的度量指標方法和形式化描述。 （ 2） 信息服務質量的控制流程建模理論及方法 利用統一建模理論及方法，建立信息服務質量的基礎模型是解決信息服務質量評估、控制和保障的核心步驟和主要研究內容。研究的重點是將信息服務的形式化描述、服務質量評價方法和流程控 制機制統一在靜態描述和動態刻畫中，利用隨機 、進程代數等形式化建模方法，建立能夠描述信息服務質量的圖形模型及代數語言，對信息服務質量控制流程進行建模，并進一步發展相應的驗證理論和評價支撐工具。 （ 3） 信息服務質量的控制模型分析及求解 信息服務質量的模型分析與求解是解決信息服務質量評估、控制和保障的關鍵技術。研究的重點是分析模型的完備性、可滿足性、可計算性、復雜性等基本問題，尋找合適的模型求解和化簡方法，解決復雜模型的狀態爆炸問題和隨機模型中非經典時間分布近似求解問題，進一步建立信息服務質量控制流程的驗證 及評價理論。 （ 4） 信息服務質量的動態保障機制 信息服務的動態質量保障機制是解決信息服務質量評估、控制和保障問題的主要方法。研究的重點是服務質量的感知預測理論，信息服務質量的自適應管理，服務系統整體質量控制的閉環反饋機制及管理機制的優化理論，增強信息服務適應環境的能力，提高信息服務質量。 經費比例： 18% 承擔單位： 清華大學 課題負責人： 林闖 學術骨干： 龐善臣、田立勤、王元卓、宋佳興 課題 6、信息服務的運行支撐平臺及在交通、醫療信息服務中的實證研究 預期目標： 研究信息服務運行支撐平臺的體系結構及實現模型，對 運行平臺的關鍵技術進行研究，最后建立智能信息服務的運行支撐平臺。面向智能交通和數字醫療，融合項目得到的理論、技術、方法及運行支撐平臺，集成開發基于融合網絡的交通、醫療服務應用示范。 研究內容： （ 1） 運行支撐平臺的體系結構及實現模型 研究網絡環境下智能信息服務運行支撐平臺的體系結構及各層次之間的協議標準和接口規范。針對網 絡 融合的發展趨勢， 研究網絡環境下服務質量導向的體系結構動態可演化機制 ，在此基礎之上研究該運行支撐平臺的實現模型，為融合網絡環境下的信息服務的開發、部署和運行提供有力支持。 （ 2） 運行支撐平臺的開發研制 基于信息服務的過程范式理論及其基礎模型，融合項目其他課題得到的關鍵技術和方法，開發研制適于智能服務的可擴展、可伸縮的運行支撐平臺。 重點研究基于分布式融合網絡環境下高可靠的海量服務數據的存儲技術、檢索技術、查詢技術、安全存取技術、動態演化支撐技術、服務交互技術、以及服務評測技術等 。提供可靠的、可用的、可插拔、可擴展的信息服務接口 ， 允許用戶在系統提供的基本服務的基礎上，實現增值服務。 （ 3） 交通 信息服務應用驗證研究 基于建立在過程范式理論之上的信息服務設計方法學，對現有的信息服務進行規范與優化，對新增加的信息服務， 將進行規范化的 設計；針對大型集會等產生的路況急劇變化，研究交通信息服務的自適應調整，優先、集中處理相應的服務需求。研究融合網絡環境下交通信息服務的無縫切換技術，研究環境變化下交通信息服務的替換與遷移。 （ 4） 醫療信息服務應用驗證研究 面向醫療信息服務，分析 目前醫療服務的應用現狀，融合項目得到的理論、技術、方法及運行支撐平臺，集成開發一個基于融合網絡的醫療服務應用。研究面向廣域用戶的個性化需求分析及建模、基于過程范式理論的醫療信息服務的設計與開發，優化醫療信息服務流程，實現不同衛生機構間醫療信息服務的聚合與協同，促 進建立 “社區衛生服務中心 二級醫院 三級醫院 ”三級模式的梯級分診制度，推動新醫改方案中 “城市醫院與社區衛生服務機構的分工協作機制 ”的實現。 經費比例： 16% 承擔單位： 同濟大學、華東師范大學 課題負責人： 張晨曦 學術骨干： 王曉玲、梅炯、蔡家楣、金澈清、王長波、何良華 各課題間相互關系 圍繞信息服務的兩個關鍵科學問題，本項目將研究共性基礎理論、關鍵理論方法和平臺應用三類共六個課題。 課題一作為共性基礎理論支撐其他課題的研究，主要研究信息服務的 行為 建模和 分析 等內容，建立信息服務的基礎模型及其理論體系，構 建信息服務的過程范式體系。 針對 “服務的表達性”科 學問題，設置課題二和課題三，其中課題二圍繞信息服務需求的分析、建模和演化，探索面向領域、用戶主導的信息服務需求反映機制，建立基于業務視圖的服務需求模型及其演化理論。課題三圍繞信息服務的設計和表達，提供過程范式指導下的規范化設計 方法，并提供相應的分析和驗證方法。在此基礎上，對服務提供的內容 、接口等 進行語義描述和表達，實現服務的精確定位和使用。針 對“服務的適配性”科 學問題，設置課題四和課題五，其中課題四側重從流程和環境的交互出發，研究服務的可適配性，進而提供服務 聚合、協同和自適應的關鍵技術，實現服務的動態調整和組織。課題五從服務質量入手，提供 信息 服務的質量保證和控制方法。上述四個課題在課題一的指導下，分工協作，解決縱貫信息服務全生命周期各個階段的科學問題，形成信息服務的關鍵理論方法。 基于上述理論成果，課題六研制適于信息服務的、可伸縮、可擴展的運行支撐平臺，并開展在 交通、 醫療信息服務中的應用驗證研究，驗證理論成果，為其他課題提供驗證環境和應用反饋。課題設置思路 及課題間相互關系 如圖 3 所示。 就理論成果研究目標而言，課題一面向 揭示信息服務的內在規律和本質屬性，建立基于 網進程的信息服務行為模型及其分析理論 及 探明服務粒度、 流程 和環境對服務性能、共享和重用的影響規律，構建指導和規范信息服務設計 和實施的過程范式理論 這兩個預期目標；課題二和課題三共同致力于 探索多目標下的信息服務模式，提供范式指導下的信息服務設計方法學 的研究目標；課題四針對 揭示服務和環境的相互作用和交互機理，建立服務的適配性理論 的預期目標；課題四和課題五共同解決 揭示服務外在環境變化的特征及其對服務質量和性能的影響規律，建立上下文敏感的主動服務理論 這個研究目標。 就技術創新和應用成果預期目標而言， 服務需求模型的獲取與 演化技術 的研究目標由課題二解決； 基于過程范式理論的服務設計方法 的目標由課題二和課題三共同解決； 融合網絡環境下的服務發現、聚合和協同技術 的研究目標由課題四解決； 服務質量保證及全生命周期管理方法 的研究目標由課題五解決；課題六面向信息 服務的可擴展、可伸縮的運行支撐平臺 和交通、 醫療信息服務 應用示范 系統 這兩個預期目標。 圖