（计算机应用技术专业论文）软件开发群体感知研究与应用.pdf

软件开发群体感知研究与应用摘要软件开发过程实际上是一项群体工程，尤其是大型复杂系统的开发，更需要由许多人合作才能完成。c s c w ( c o m p u t e rs u p p o r tc o o p e r a t i v ew o r k ，计算机支持协同工作) 是计算机网络环境下，一个群体协同工作完成一项共同的任务。研究软件开发过程的协同性已成为一个研究热点，它的深入研究和推广应用需要解决一系列的技术难题，而软件开发中的群体感知技术的研究便是其中的关键之一。只有群体感知机制得到解决，软件开发人员才能更好的沟通，计算机支持的软件协同开发应用系统才能正常运作。本文选取软件开发群体感知问题作为研究内容，在总结和分析国内外相关研究成果的基础上，对软件开发中的群体感知技术特点做了系统性的分析，针对现代软件开发方式建立了软件开发群体感知模型，将模型分为感知对象、感知信息、感知处理和感知兴趣四个部分。在建立软件开发群体感知模型的基础上，将a g e n t 技术运用到感知处理中，提出了基于多a g e n t 的软件开发群体感知处理方法( s d g a d m m a ) ，提高了感知处理过程的智能性。在s d g a d m m a中提出了用户a g e n t 技术，可以帮助用户自动接收和分发处理一些感知信息；同时本文设计了软件开发群体感知处理a g e n t 体的结构，将其分为感知信息获取a g e n t 、感知信息过滤a g e n t 和感知信息处理a g e n t 。探讨了软件开发群体感知处理过程要解决的两个关键问题：用户感知兴趣获取规则、感知过滤技术。最后使用j 2 e e 技术和g r a s s h o p p e r 平台实现了基于多a g e n t 的软件开发群体感知原型系统的主要功能，并将其运用于合肥工业大学计算机学院软件工程实验室的项目开发过程中。关键词：软件开发，c s c w ，群体感知，多a g e n tr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fs o f t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s sa b s t r a c ts o f t w a r ed e v e l o p m e n tp r o c e s si sg r o u pe n g i n e e r i n g ，e s p i c a l l y1 nt h ed e v e l o p m e n to f1 a r g ec o m p l e xs y s t e mn e e dm a n yp e o p l et oc o l l a b o r a t e c s c wf c o m p u t e rs u p p o r tc o o p e r a t i v ew o r k ) i sag r o u pw o r kt o g e t h e ri nt h ei n t e r n e tt of i n i s hac o m m o nt a s k f o rf u r t h e rr e s e a r c ha na p p l i c a t i o n ，t h e r ea r eas e r i e so ft e c h n o i c a lp r o b l e m s ，s u c ha sg r o u pa w a r e n e s si st h em a i no n e o n l yi fg r o u pa w a r e n e s si sr e s o l v e d ，t h es o f t w a r ed e v e l o p m e n ta p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n to nc s c wc o u l db ee s t a b l i s h e ds t e a d i l y ；t h e n ，t h ea p p l i c a t i o ns y s t e mc o u l dw o f kn o r m a l l y t h i sd i s s e r t a t i o ni sf o c u s e do i lg r o u pa w a r e n e s si ns o f t w a r ed e v e l o p m e n t o nt h eb a s i so fs u m m a r i z a t i o na n da n a l y s i so ft h ef i n d i n g so fg r o u pa w a r e n e s sa n a l y s i st h ec h a r a c t e r i s t i co ft h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s s ，as o t t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s sm o d e lh a sb e e nm a d e t h i sm o d e li sm a d eu po ff o u rp a r tw h i c hi sa w a r e n e s so b j e c t s ，a w a r e n e s si n f o r m a t i o n ，a w a r e n e s sd l s p o s i n ga n da w a r e n e s si n t e r n e s t s o nt h eb a s i so fs o f t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s sm o d e l ，w ep r o m o t eaa w a r e n e s sd i s p o s em e t h o dw h i c hi su s ea g e n tt e c h n o l o g y ，w ea l s od e s i g nt h ea w a r e n e s sd i s p o s i n ga g e n tg r o u pa w a r e n e s s ，w h i c hh a sa w a r e n e s ss t r u c t u r eo ft h es o f t w a r ed e v e l o p m e n ti n f o r m a t i o nc a p t u r ea g e n t ，a w a r e n s si n f o r m a t i o nf i l t r a t ea g e n ta n da w a r e n e s si n f o r m a t i o nd i s p o s ea g e n t l a t e r , w ed i s c u s st h et w 0k e yt e c h n o l o g i e si nt h ed i s p o s ep r o c e s so fs o f t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s s ：c a p t u r i n gt h ea w a r e n e s si n t e r n e s t so ft h ed e v e l o p e ra n da w a r e n e s sf i l t r a t et e c h n o l o g y l a s t l y ，i m p l e m e n t st h em a i nf u n c t i o no fs o f t w a r ed e v e l o p m e n tg r o u pa w a r e n e s sp l a t f o r mp r o t o t y p es y s t e mb a s e do nt n et e c h n o l o g i e sa n dt o o l so fj 2 e ea n dg r a s s h o p p e r ，a n da p p l i e si ti nt h ep r o je c d e v e l o p m e n tp r o c e s so fs o f t w a r ee n g i n g e e r i n gl a b o r a t o r yi nh e i f e iu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y k e yw o r d s ：s o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，c s c w , g r o u pa w a r e n e s s ，m u l t i - a g e n t图表清单图1 1 淮北煤矿安全管理信息平台层次结构图3图3 1 碰撞的两个a u r a 一1 5图3 2 软件开发群体感知类型1 9图3 3 软件开发群体感知抽象模型2 1图3 4 软件开发群体感知模型的感知要素模型2 2图3 5 软件开发群体感知上下文模型2 4图3 6 软件开发群体感知兴趣划分2 5图3 7 感知处理过程2 5图3 8 三种不同程度的感知2 6图3 9 软件开发群体感知信息流模型2 7图4 1 基于多a g e n t 的软件开发群体感知处理方法模型3 3图4 2 用户代理分配图3 4图缸3 基于任务的软件开发群体感知强度结构图3 5图4 4 用户a g e n t 结构3 8图4 5 感知信息获取a g e n t 结构3 9图4 6 感知信息过滤a g e n t 结构3 9图5 1 g r a s s h o p p e r 中的实体关系图4 2图5 2j 2 e e 体系结构图4 3图5 3 系统层次结构图4 5图5 4s g a m a 系统结构图4 6图5 5g r a s s h o p p e r 中a g e n t 类结构。4 7图5 6 感知a g e n t 的软件结构4 7图5 7 主页4 8图5 8 组织感知4 9图5 9 任务感知4 9i i i表格清单表2 i c s c w 系统的分类7表3 - 1 w o r k s p a c ea w a r e n e s s 中的元素1 6i v独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金旦巴王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。姗躲皤旋期：刎铂学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权佥胆王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：涵趁签字日期：加豹1 年彭月l 阳学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：翩签名方铱鸽签字日期：6 睁月f 2 一日电话：邮编：致谢衷心感谢我的导师袁兆山教授在学习和科研上对我的悉心指导和帮助，感谢他在生活中对我无微不至的关心，感谢他在做人方面给我的谆谆教诲。袁老师以他在软件工程领域深厚的理论基础和对研究方向良好的把握，给了我意义最深刻的指引。袁老师为我提供了良好的工作学习环境的同时，更为我创造了在理论和实践两个方面都得到锻炼的机会。袁老师认真严谨的治学态度和工作作风将令我终身难忘。向所有在我读研期间给予我无私帮助的老师们表示深深的谢意，向参与本论文送审、评审和答辩的老师致敬，感谢他们所付出的辛勤劳动。感谢实验室的兄弟姐妹，与他们的讨论交流大大地拓展了论文的思路，令我受益匪浅。最后，感谢我的父母和家人在求学期间对我的鼓励。他们多年来始终如一地关心我、支持我，使我可以毫无顾虑地进行学习和研究工作。他们的亲情是我一生最宝贵的财富和精神支柱。潘玲2 0 0 8 年5 月1 1 引言第一章绪论随着计算机应用领域的不断扩展和深入，软件功能从早期的科学计算扩展到社会生活的各个方面，推动了各行业对软件质量的迫切需求，呈现出规模增大，服务内容改善和应用领域扩张等特征。软件产品的复杂程度不断提高，软件质量和开发进度难以保证，软件项目的失败率也越来越大。因此当前的软件开发活动不再是个体的短期行为，而是一种群体协作过程，需要承担不同任务的开发成员工作在一起，协作的进行设计、解决问题并生产出高质量代码。分布式协同开发也给软件工程理论和方法提出了新的课题：如何在异地开发团队间规范地执行软件开发过程；如何消除软件项目各参与方的信息鸿沟；如何保证异地交流沟通的及时性和有效性：如何规范项目管理、控制成本、进度和风险，合理利用资源，解决矛盾等。软件过程方法学的一个重要研究内容就是在软件开发过程中提高资源共享率和地理上分散的成员之间的协作率。c s c w 技术是为了解决通过网络多人之间的协同工作的问题而发展起来的，是综合了人机工程，网络和多媒体技术的学科。在软件开发过程中，融合c s c w 技术和思想，改善人机交互，人人交互中的真实感问题，才能提高开发人员的工作效率。而在改善开发成员之间的交互沟通问题，克服网络和软硬件上的制约首要考虑的问题就是感知问题，各用户良好的群体感知性是进行协同开发的根本前提。本文将从软件开发的发展和感知技术的发展出发，分析以往模型的特点，根据软件开发环境中的感知需求，提出了一个面向软件开发环境的感知模型，并对模型中的关键问题进行分析研究。1 2 课题的研究意义和目的软件开发过程本身就是一个复杂的协同任务。开发一个组织结构复杂的软件系统，不仅是建立在对需求分析的准确程度、编程水平高低以及与遗留系统衔接好坏的局限基础上，而且更是建立在具有共同任务的团队成员在开发活动中相互分工和紧密协作的基础之上【1 1 。成员在开发活动中具有不同的职责和权限，并根据这些职责和权限执行协作活动，而在实际的开发过程中，成员一般对自己在开发过程中应该承当的职责和可以拥有的权限模糊不清，不知道自己应该做什么或者将要做什么，也不知道请求别人做什么或者如何同他人进行交互与协作，这样就降低了协同开发的质量和效率【2 j 。人们在实际的物理共享空间中协同工作时，很容易相互感知。这是由于在人与人之间面对面的这种直接的交互环境中，通过视觉、听觉和触觉等感觉通道以及人的手、嘴、眼、头和足等运动通道的互补特性达到相互沟通目的。这种通过人体感知器官去感知，可以方便而自然地了解到其他人的位置、动作和意图，从而提高协同工作的效率。软件协同开发是c s c w 技术与软件开发相结合的重要研究领域之一。c s c w 技术体现了多人协作与交互能力，已经在电子商务、远程教育、图形设计、医疗与科学研究等领域中发展出巨大的应用前景，而将其运用到软件开发过程中已经是软件工程的一个重要研究方向。但是在软件协同开发环境中，人与开发环境，人与人之间交互过程的灵活性和及时性，首先要解决的问题就是软件协同开发环境中的感知问题。但是，由于当前感知实现手段受到计算机与网络资源的制约，同时又缺乏对软件开发中感知模型的深入研究，c s c w 在软件开发中的优势无法充分发挥，从而导致其研究和应用受到极大限制。因此，感知问题是软件协同开发研究与应用的核心。实践表明，系统的感知效果在多种感知手段的综合作用下体现，而每一种感知手段的改变都将涉及到用户的主观感觉。同时，影响这些感知手段的因素来源于网络和硬件、系统设计等多方面的原因。因此我们研究的软件开发群体感知模型，就是为了解决这些问题提出来的。如何实现感知，如何迎合感知，如何提高感知是我们模型研究的主要目的。通过合理的对感知行为的抽象，并通过计算机语言来形式化表达，使之能够指导软件协同开发的感知效果优化。群体感知技术的研究是一个相当复杂的课题，本文力图在总结关于c s c w群体感知己有研究的基础上，对软件开发过程中的群体感知问题进行比较系统化的探索，从而试图建立一套完整、有效的群体感知机制，使之能适用于基本的软件开发协同工作系统。并通过对软件协同开发过程和群体感知关键技术作较为深入的研究和分析，提出软件开发群体感知理论模型。最后，结合多a g e n t 技术，探讨群体感知处理技术的具体实现方法。总之，研究的目的如下g1 ) 总结c s c w 和群体感知相关研究成果；2 ) 建立一种适合软件开发过程的群体感知理论模型；3 ) 在此模型的基础上探讨群体感知关键技术；4 ) 基于新模型提出群体感知的具体实现方法；5 ) 为群体感知技术的更深入研究提出自己的建议。1 3 课题的项目背景课题来源于淮北矿业集团( 公司) 科研项目：淮北煤矿安全管理信息平台。1 3 1 项目概述煤矿安全管理信息系统( h b c o a l m i s ) 【3 1 是合肥工业大学计算机学院软件工程实验室为淮北矿业集团公司设计的一套以安全信息管理和辅助安全决策2为主要功能的应用软件，主要作用是利用信息技术改造煤矿领域传统的安全监控、安全管理、故障查找、处理以及信息采集、存储等技术，实现对安全管理信息的快速反馈、动态跟踪与闭环控制。系统适用于淮北矿业集团公司安全监察局和各矿安监处两级机构的使用，提供面向生产现场安全信息管理的集成化信息平台。各级管理者可以随时多角度看到全面、准确的各类安全信息( - - 违、隐患、事故等) 的统计分析对比，可对应到不同的时间、生产单位、区队、工程，便于管理者及时发现问题进行决策，同时通过不同安全状况对比分析，发现薄弱环节，为管理者确定下一步安全工作的重点和导向提供依据，从而促进安全工作的提高改善。煤矿安全管理信息平台以轻量级j 2 e e 平台为支撑，采用基于w e b 的三层体系结构( 客户机一应用服务器一数据库服务器) ，是综合运用x m l 数据描述、a j a x 后台数据传输技术、m v c 设计模式等领先技术而构建起来的系统1 4 j 。项目层次结构如图1 1 所示。，一- 一一- - - - - 一一一- - - - 一- - 一- 一、w e b 表示层、- - 一一一_ - - 一一。平一- - - - - - 一一一- 7i - i t t pf 传输x m u，一一土一一一一、，、j d b c崮图1 1 淮北煤矿安全管理信息平台层次结构图浏览器应用服务器数据库服务器1 3 2 项目经验总结煤矿安全管理信息平台2 0 0 5 年筹备，2 0 0 6 年2 月正式启动，至今系统已交付2 o 版本【5 1 。系统的研制开发，始终遵守现代软件工程指导思想，采用迭3代开发与测试驱动开发相结合的思想，运用先进、适用的软件开发技术和支撑工具。从项目的开发中收获到以下经验和教训：1 ) 在项目管理方面，制定了项目开发计划，采用p r o j e c t 作为项目管理工具，使用s h a r e p o i n t 搭建了一个资源共享的平台，为项目协作开发提供了一定程度上的支持。然而项目计划制定有偏差，并且无法准确执行，项目进度的跟踪机制也没有很好的实行。2 ) 在配置管理方面，制定了配置管理规范和配置管理计划，采用c v s 进行配置管理。但配置项的变更不能及时反馈给相关人员，时常引起接口问题，造成代码的混乱。3 ) 项目的相关流程( 如变更管理、缺陷跟踪等) 的执行只依靠文档形式的规范，由人工执行，不仅效率低下，而且常常因为主观性因素带来的随意变更，使流程得不到规范严格的执行，从而减弱流程的有效性。4 l 项目组成员分布于不同的工作地点，处在复杂的网络环境下，缺乏及时有效的沟通手段。简单问题能通过消息传递进行简单的沟通，复杂问题只能通过面对面会议形式进行交流和协调，使得很多问题得不到及时的解决。5 ) 以往项目的历史数据没有进行保存，所以无法利用这些经验指导现有项目的计划制定和开发，也无法将其用于指导软件过程改进。分析以上问题产生的原因，主要的是缺乏一个集成化的协同开发支持平台和有效的群体感知机制指导。1 4 本文的主要工作及组织结构1 4 1 本文的主要工作本文所做的工作主要包括以下几点：1 1 感知研究在国内外有着广泛的研究基础及众多研究项目和成果。本文从感知的产生和发展、概念和分类以及其在现有领域的技术和应用成果等方面进行了综述，较为系统地分析该领域的研究情况。2 ) 分析了软件协同开发应用环境下的群体感知特点，提出了软件开发群体感知信息的分类。3 ) 构建了软件开发群体感知模型，模型分为感知对象、感知信息、感知处理和感知兴趣四个部分，分别对模型的四个部分进行了详细描述和分析，并基于感知信息流描述软件开发群体感知过程。4 ) 分析了现有感知技术的瓶颈，提出将a g e n t 技术运用到感知处理过程中，提高感知处理的智能性和灵活性。5 、在本文提出的软件开发群体感知模型的基础上提出了基于多a g e n t 的软件开发群体感知处理方法( s d g a d m m a ) 。并设计了方法中的用户a g e n t 、感4知信息获取a g e n t 、感知信息过滤a g e n t 的结构。6 ) 讨论研究了s d g a d m m a 方法的两个关键技术一一用户兴趣和个性化需求获取技术、信息过滤技术。7 1 使用j 2 e e 相关技术和工具及a g e n t 开发平台一一g r a s s h o p p e r ，构建基于多a g e n t 的软件开发群体感知平台的原型系统，探讨了平台的体系结构、设计和实现，最后将本文的研究成果运用于合肥工业大学软件工程实验室的h b c o a l m i s 2 0 项目开发过程中。1 4 2 本文的组织结构第一章绪论，介绍了论文的研究意义、理论背景和项目背景，以及论文的主要工作。第二章背景知识介绍，包括计算机支持的协同工作理论介绍和群体感知背景知识的介绍，并分析了软件开发特点。第三章介绍了三种典型的感知模型，分析了软件开发群体感知的特点，建立了软件开发群体感知模型，对模型的四个组成部分进行了相信描述，并通过建立感知信息流模型来说明软件开发感知过程。第四章基于多a g e n t 的软件开发群体感知处理方法的提出，并研究了软件开发群体感知处理方法的关键技术。第五章基于j 2 e e 技术和g r a s s h o p p e r 平台给出了软件开发群体感知原型系统的实现方案，研究平台的实现和实际应用。第六章总结与展望。52 1 计算机支持的协同工作第二章背景知识2 1 1 c s c w 的提出人类社会的生活方式和劳动方式从本质上讲具有群体性、交互性、分布性和协作性。计算机网络和多媒体技术的发展，大大缩小了时间和空间对人类活动的限制，更有效地促进人类社会群体间有目的的交互和协作【6 。为了研究群体协作的本质和特征，多个学科都从不同的角度探索协同工作的规律，开发相应的工具来提高人类群体协同工作效率。从上世纪八十年代中期开始出现的新兴研究领域“计算机支持的协同工作 把“协同科学”这门研究不同学科中存在着的共同本质特征的横断学科与信息科学技术结合起来。上世纪6 0 年代，美国的d e n g l e b a r t 发表了一篇题为“ac o n c e p t u a lf r a m e w o r kf o r t h ea u g m e n t a t i o no fm a n si n t e l l e c t ”的文章，对c s c w 的研究起到了开创性的作用。1 9 8 4 年，m i t 的i r e n e g r e i f 和d e c 的p a u lc a s h m a n 等人在描述如何利用计算机来支持不同领域和学科的人们共同工作时，第一次正式提出c s c w 的概念。1 9 8 6 年1 2 月，a c m 组织了国际性的c s c w 会议，正式提出了将计算机科学、心理学、人类工程学、认知科学、社会学等多个学科综合在一起的新兴研究领域一一c s c w 。2 1 2c s c w 的定义c s c w 一经提出就引起国内外学者的重视，取得了重要的研究进展【7 , 8 , 9 j ，但对于c s c w 的含义和研究的范围并不是很清楚，先后有过不同的定义。g r e i f在介绍c s c w 的一个重要文集中曾定义c s c w 为“一个关于计算机在群体工作中的角色的独特研究领域”。这里强调了“群体”作为分析c s c w 的核心。而b a n n o n 和s c h n i d t 在1 9 8 9 年给出了具有较为广泛影响的外部特征刻画，即“c s c w 应致力于研究协同工作的本质和特征，并以此为基础来设计出具有足够的计算机技术支持的协同工作的信息系统 。而研制支持群体工作软件的人简单地用术语“群件 来称呼这一领域。清华大学的史美林将“计算机支持的协同工作”定义为【1o j ：地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。通过建立协同工作的环境，改善人们进行信息交流的方式，消除或减少人们在时间和空间上的相互分隔的障碍，节省工作人员的时间和精力，提高群体工作质量和效率，从而提高企业、机关、团体、乃至整个社会的整体效益和人类的生活质量。6c s c w 是一个多学科交叉的新兴的研究领域，涉及协同学、系统科学、管理科学、社会科学、心理科学、军事科学等，有着广阔的应用领域，如协同科研系统，协同辅助设- t i - ( c o c a d ) ，远程医疗系统，远程教育系统，协同决策系统，军事协同系统，办公自动化( o a ) 和管理信息系统( m i s ) 等。2 1 3c s c w 的分类群体协作方式的多样性，为c s c w 研究提供了丰富的内容。表2 1 根据交互协作方式、群体成员地理分布位置、体系结构以及应用领域等方面对c s c w系统进行了分类。表2 1 c s c w 系统的分类分类方式类别交互协作方式同步方式( s y n c h r o n o u s ) 、异步方式( a s y n c h r o n o u s )群体地理分布同地协作( c o l o c a t e d ) 、异地或远程 g j f f ( r e m o t e )群体规模两人协同系统、多人协同系统是否支持群体感知黧集惹凳柔篆三戮黧：怒嚣霉锄卜体系结构集中系统( c e n t r a l i z e ds y s t e m ) 、复制系统( r e p l i c a t e ds y s t e m ) 、混合系统( h y b r i ds y s t e m )支撑环境和工具呈嚣嘉禁磊，蓁翟妻栏、会议系统、协同编著系统、应用领域协同科研系统、协同设计系统、远程医疗系统、远程教育系统、协同决策系统、军事协同系统、协同办公系统等2 1 4c s c w 的研究内容及组成成分c s c w 被认为是与计算机科学、心理学、人类工程学、认知科学和社会科学等多个学科领域紧密相关的一个综合性的科学研究领域，它以人类的协同工作为研究对象，从多种学科角度在理论上解释人们的合作和交流，探索计算机技术对人类群体工作的可能支持，同时利用现有技术，特别是多媒体技术、网络与网讯技术、分布式处理技术等建立一个协同工作的环境。c s c w 的研究主要集中在理论研究和应用系统开发两个方面。理论研究包括协同学、协作机制、冲突协调、本体论、分布式人工智能，以及相关的组织协调理论等；应用系统开发包括编著系统、会议系统、设计系统等具体的实践。然而，目前在协同工作理论研究上还缺乏完善的科学和系统方法，因而实际上协同工作在本质上还是直觉的，而不是概念性的。从c s c w 的研究内容来看，它的主要成分包括技术成分和人文成分两个层7面。技术成分，包括：1 ) 协同管理和群体感知：2 ) 协作机制、同步机制的研究，冲突消解，并发控制和一致性研究；3 ) 支持群体角色和群体构成的动态变化；4 ) 捕获和分析角色与系统以及角色与角色之间的交互过程；5 ) 人一机交互界面、人一人交互界面的研究；等等；人文成分，包括：1 _ ) 人的个性方面，如人们喜欢如何工作和通信、人的服饰习惯如何等；2 ) 组织方面，包括工作组的大小、组织的管理及变化等；3 1 小组工作设计方面( 如协同工作的分析、设计c s c w 的解决方案等) ；4 l 小组工作的动态性质方面；等等。c s c w 的目的是提供群体工作的计算机环境，通讯、合作和协调是c s c w的三要素。其中，通信是基础，在c s c w 系统中使用的通信方式常常可以分为异步通信和同步通信两大类：合作则是c s c w 的形式，c s c w 关心的群组在工作中成员之间的协作，所以是c s c w 群组活动的重要内容。协调则是c s c w 的关键，群组协作结果的好坏取决于群组成员活动的协调。群体感知在通信、协调、协作中具有一个中心的地位。在通讯、协调、协作的过程中发生的每一个事件都代表一定的意义，产生一定的信息，协作成员利用这些信息进行协作，群体感知就是要帮助协作成员获取这些信息，提供他们下一步工作的工作语境。因此，群体感知是c s c w 系统成败的关键所在。2 2 感知的介绍2 2 1 感知的概念在现实世界中，人们通过感知来了解周围的环境，它是一切行为的开始，也是指导行为的指标。按照认识论的原则，感知通常被定义为一种知识，对某种事实的认知1 1 1 。在计算机支持的协同工作中关于群体感知的研究，并非是随着c s c w 的出现而出现，而是起源于对群件的研究中，逐渐成为c s c w 领域中的一个非常重要的研究热点【1 2 j 。d o u r i s h 和b e l l o t t i 对感知定义为：“a w a r e n e s si sa nu n d e r s t a n d i n go ft h ea c t i v i t i e so fo t h e r s w h i c hp r o v i d e sac o n t e x tf o ry o uo w na c t i v i t y 1 3 】，。( 可以简单的直译为：感知是对他人的活动的了解，这些活动为自己的活动提供了一个上下文语境) 。这种上下文语境能够被用来确保个人的活动，使之与群组的整体活8动相关，并以群组的目标和发展为指标来评价个人活动。e n d s l e y 将感知定义为协作代理与工作环境之间交互所产生的知识，可以简单地说：感知是“知道什么在进行【1 4 j ，。w k e i t he d w a r d se d w a r d s 在研究协同系统的基础构造中【1 5 】，认为感知是在指导意识、感知周围环境、状况和其他人时的有用能力。通过感知，协作成员能够了解什么在发生以及其他协作成员在做什么。m r o u n d i n g 和s g r e e n b e r 对群体感知有过简单定义【1 6 】：取得目前环境之信息，以便上线成员得知其所处环境的状态，并据此决定如何进行接下来的工作。虽然众多的研究人员对感知有着不同的表达，但感知概念的基本含义是统一的，都是了解目前所有与自己有关的信息，为自己下一步的决策和行动提供指导。它包含以下三层含义：1 ) 感知是关于动态环境的知识，它应随环境的变化而变化；2 ) 感知是通过从环境中收集到的信息来实现的；3 ) 感知是一种手段，它是为某一目的服务的。2 2 2 感知的特点感知的概念涉及到知识的状态以及理解和行为的过程。通过总结前人的研究成果，可以总结出感知有如下特点1 17 j ：1 ) 感知是对有限时空内环境状态信息的了解。2 ) 协同工作环境在随着时间的改变，感知信息必须被维护和及时更新。3 ) 协作成员与协同工作环境交互，感知过程和维护就是在这个过程中完成。4 ) 感知不是协作成员的工作目标，而是为了完成任务而进行感知。2 2 3 感知信息感知携带了信息，是了解协同工作环境和协作成员活动的相关信息。当协同工作环境中产生的信息涉及到两个或两个以上的协作成员时，称这个信息为感知信息【1 8 】。协作成员对感知信息进行处理，转化为知识，为他们的下一步活动提供支持。c s c w 系统的实质是利用计算机通信技术和其他信息共享技术来实现对社会自然群体工作的支持。因此应该对照实际现实生活中，人们是如何完成这些c s c w 系统所支持的工作，以及工作过程中人与人之间的关系。现实世界中人与人交互过程中的感知信息是c s c w 系统群体感知的来源。人们在现实空间的面对面的协同工作的过程中，能够利用各种方式获得大量关于他人的信息，通过听、看可以感知到他人的详细工作、可以快速地瞥一眼其他事情后将注意力集中回来，并且可以自然地在不同工作区域之间进行切换。9感知包括对成员身份的感知、时间空间的感知、行为的感知等多个方面。这些信息可以归结为如下一些问题t谁在做某事? ( 事件的发起者)他在什么地方? ( 地点)他正在做什么? ( 动作)他是怎么做的? ( 方法)他为什么要做? ( 动机)他什么时候做的? ( 时间)他当前是否在线? 注意焦点如何? ( 状态) 等等。从感知信息的角度看，c s c w 系统中的协作成员之间的感知包括以下几种类型t1 ) 组织感知充分理解协作成员的组织结构以及合作团体的整体目标，以此作为个体活动的指导方向。2 ) 环境感知对整个动态系统的当前状态及外部环境的感知。3 ) 成员感知包括对成员角色、责任及由此决定的操作权限、成员拥有的资源和具备的能力、成员在协作中承当的任务以及成员所处位置、当前操作状态等信息的感知。4 ) 社会感知对成员之间的社会关系以及某些社会协议、规则、习俗、习惯的感知。5 1 行为感知包括对协作任务的目的、协作任务的完成情况、协作过程中产生的对其它成员的协作请求以及该协作任务与系统其它任务之间的关系等信息的感知。6 ) 过程感知常见于工作流系统中，在工作流系统中任务由一系列有序活动表示，成员要对任务的划分、活动在任务中所处的位置以及任务的过程等进行感知。具体的协作应用系统的不同，对那种信息感知的重要性也不同。例如：在协作虚拟环境中，对空间位置的感知显得更加重要；而工作流系统对过程感知更为重要。2 2 4 群体感知的研究内容群体感知的研究内容主意包括感知模型和实现方法两个方面。模型是概念层面上的，群体感知主要研究协同工作环境中感知的形式描述和性质刻画，感知模型，就是为了解决这些问题而提出来的。感知模型的研究为如何实现感知，如何迎合感知，如何提高感知提供基础。通过对感知行为的合理抽象，并通过计算机语言来形式化表达，使之能够指导协同工作环境的感知效果优化。在实现方法上的研究，其核心是对感知机制的研究，它涉及到感知信息的收集、感知信息的描述、感知信息的发布、感知信息的呈现等问题【1 9 】【2 0 】【2 1 1 。1 02 3 研究状况2 3 1c s c w 的研究状况自1 9 8 4 年提出c s c w 的概念后，这一领域就为各方专家、学者和企业所关注。国外c s c w 的研究规模较大，进展较快，研究c s c w 的组织主要有a c m的办公信息系统小组，英国的c s c ws i m 和欧洲的协作工作技术基础f c m t等，从1 9 8 6 年起每两年举行一次a c mc s c w 会议。另外还有一批专门刊物报道c s c w 领域的最新研究成果，如c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k 、g r o u pa n do r g a n i z a t i o nm a n a g e m e n t 、j o u r n a lo fo r g a n i z a t i o n a lc o m p u t i n g 等。在理论研究方面，r o b i n s o n 提出了c a s 通信服务体系结构模型，为各种c s c w 应用开发者提供共同的通信服务支持；英国l a n c a s t e r 大学提出了c o l a轻权活动模型，在协同应用与分布式计算机支持平台之间建立c s c w 支持层，以增强面向用户的协作支持；h o l l i n g s w o r t h 提出t c s c w 的开发体系结构，集成己有的各种c s c w 应用环境。国外也十分重视应用技术的发展，比较成型的研究是对支持协同工作的a p i 库的开发，如g r o u p k i t 、p r o s p e r o 、s h a r e l i b 等。而l o t u sn o t e s ，m i c r o s o f te x c h a n g e 等应用系统则为固定的协同应用目的提供了具体的集成开发环境。c o r b a 、a g e n t 等技术与c s c w 的结合，正让c s c w 系统的功能不断增强和完善。自1 9 9 5 年以来，国内若干高校和科研院所开展c s c w 的研究，如清华大学、中科院、华中理工大学、浙江大学、东北大学、国防科技大学等都发表过有关成果和科技论文，但总体尚处于起步阶段。1 9 9 8 年底我国第一届c s c w 学术会议在北京清华大学成功举办，并成立了c c s c w 专业委员会。目前c s c w 的研究集中在协同设计、访问控制、协同机制等方面。清华大学王国意等人提出了一种由基本分布功能层、支撑平台及协同应用层等三层结构构成的协同工作模型。华中科技大学提出了一种由管理子层、传输子层、网络服务子层三层结构构成的协同层的结构模型。西安交通大学提出了一种包含交互、活动和协同三层结构的协作模型。此外，企业级协同应用系统已在设计、教育、医疗等多个领域得到长足发展。2 3 2 群体感知的研究状况群体感知作为c s c w 研究的关键课题，并非与c s c w 一同诞生。国外对群体感知的研究开始于九十年代中期，在模型的研究上s t e v eb e n f o r d 提出s p a t i a lm o d e l 2 2 1 ，c a r lg u t w i n 和s a u lg r e e n b e r g 提出了w o r k s p a c ea w a r e n e s sm o d e l 2 引，这两种模型为群体感知的研究提供了基础。目前对群体感知的研究多侧重于针对某一具体的c s c w 应用系统，例如：p i l a rh e r r e r o 的“m o d e l l i n gac o n s t r a i n ta w a r e n e s sm o d e lt o 、e b b a s e dl e a r n i n ge n v i r o n m e n t s i 纠j ”中对基于w e b 的学习系统的研究中对感知模型进行了一个讨论，s o n i a 和m a n u e l 的“g r o u pa w a r e n e s ss u p p o r ti nc o l l a b o r a t i v ew r i t i n gs y s t e m s l 2 5 j ，在协作写作系统中对群体感知做了一定的研究，j a s o n 和g a r lg u t w i n 的“a w a r e n e s ss u p p o r ti nag r o u p w a r ew i d g e tt o o l k i t 2 6 l 对在群件中如何提供感知做了讨论。国内对于群体感知的研究，总体来讲，属于刚刚起步阶段，已有一些研究发表了相关的论文，如：中科院的赵亚伟、张海胜等提出的c s c w 环境中动态信息感知技术【2 7 1 ，为群体感知的研究作了相当的研究和尝试，利用群体感知的敏感性和迟钝性设计感知通道，处理动态信息的感知。但总体来说，对感知的研究还是很匮乏的。2 4 软件开发群体协作特点分析2 4 1 传统软件开发的特点传统软件开发过程具有如下特点【2 8 】：1 ) 抽象行：软件是一种逻辑实体，不是具体的物理实体，它具有抽象性。软件产品的生产与实物产品生产不同，在它的开发过程中没有明显的制造过程。软件的开发流程是一次完成的，无法完全重复进行。2 ) 复杂性：软件的复杂性不仅来自它所反映实际问题的复杂性，也来自程序逻辑结构的复杂性。软件产品大多是“订做 的，复用技术、自动化技术虽然取得了不少进展，但在软件项目中采用的比率仍然比较低。相当多的软件开发工作还涉及到人为因素，直接影响到项目的成败。3 1 动态性：客户要求的不断变化和频繁修改，需求确认是软件项目开发中最困难的问题之一。软件企业人员流动性较高，组织稳定性弱，设计人员很难及时组织到一起，造成时间和人力的大量浪费。开发过程中的进度和资源等状况均处在动态变化之中，使得项目管理更加复杂。2 4 2 软件开发过程的新特点随着计算机技术的发展，尤其的网络的广泛运用，软件开发过程出现了另外一些新的特点：1 、) 时空分布性：开发各小组成员分布在不同的地理位置，在不同的工作时间相互合作进行产品的开发，由于背景、文化、习惯等差异，增加了项目管理的难度。开发人员之间的交流也因为各自工作时间不同造成通知不及时、重复设计、数据不一致等问题。2 1 环境异构性：不同部门、不同企业之间的应用需求不同，相应的软硬件供应商也不同，因此协作成员一般都工作在不同的软硬件平台、不同的操作系统及不同的数据库系统等组成的异构环境下。3 ) 群组协作性：协同产品开发采用开发人员群组协作的方式，各项任务1 2只能通过密切的协作完成，管理的重心从成员间的协调转移到成员的协同工作，项目成功往往取决于参与者的协作程度。4 ) 面向任务性：软件协作开发不是面向问题的，而是面向任务的，即一个任务，多个用户承担，多个用户为完成一个共同的任务而协同工作。分工不明确或不合理，会导致不必要的纷争和出现错误，延长开发周期。2 5 小结本章主要介绍了感知研究的理论基础。第一节对c s c w 进行了简要介绍；第二节介绍了群体感知的基本理论以及研究内容，并重点分析了群体感知的相关研究；第三节分析了软件开发的特点，并提出在新的软件开发方式下对协同开发研究的迫切性和必要性。1 3第三章软件开发群体感知模型建立根据社会心理学的分析，人类社会中的协作具有以下一些本质的特征：1 ) 具有需要由多个成员共同完成的任务，这是协作的目标；2 ) 协作成员之间共享有关协作的