（计算机软件与理论专业论文）面向agent需求工程建模方法的研究.pdf

面向a g e n t 需求工程建模方法的研究 摘要 需求分析技术和面向a g e n t 软件设计技术都是当前计算机科学研 究领域中的热门技术。a 窟e n t 技术作为一科新的在更高抽象层次上建 模软件的技术，对传统的软件需求分析方法提出了挑战，但同时也带 来了机遇。在传统的需求分析技术( 面向对象需求分析技术和面向结 构需求分析技术) 中，需求分析过程和程序设计过程往往容易脱节。 但目前，a g e n t 系统的研究者将大部分精力和热情投入到多a g e n t 系 统的基础研究中，而对基于多a g e n t 系统的需求工程，如早期! 需求分 析、后期需求设计、需求建模方面研究较少。虽然目前也有一些面向 a g e n t 需求建模方法，但一些方面并没有涉及，所以本论文提出了一 套较完善的面向a g e n t 系统需求分析建模方法。 首先，本论文分析了当前面向a g e m 系统的需求情况。随：着社会 信息化地进步和发展，对于软件的智能化要求越来越高，所以：币0 用面 向a g e m 的思想和理论设计开发软件是将来的趋势。 其次，本论文定义了面向a g e n t 系统的图形化符号说明。：荏这些 图形符号说明中，可以很明确地表示整个系统中的利益相关者以及它 们之间存在的各种依赖关系。然后在这个基础上，还定义了多a g e m 之间交互合作模型，非常详细地说明它们之间的通信合作情况。 接着，本论文对面向a g e m 系统需求分析中出现的非功能性问题 进行研究。在面向a g e n t 系统的分析中，非：叻能性需求问题在所难免。 在前面理论的基础上进行完善和改进，采用求精和相关性描述方法对 非功能性问题建立非功能性目标树，较模糊的、笼统的、整体的非功 能性需求问题就可以细化到可以直接解决和处理的具体问题。 然后就是对丽向a g e n t 系统需求分析中的非确定性需求闷题进行 研究。在介绍经常被用来描述非确定性需求问题的粗糙集理论和模糊 集理论的基础上，结合这两种方法的优点，利用粗糙模糊集和模糊 粗糙集概念对面向a g e n t 系统需求分析中出的非确定性需求润题进 行定量分析和描述。 荐就是本论文定义了一组形式化语言描述，对整个系统进行建模 分析，可以很容易地刻画和接述系统的执行者、执行者的活动状态以 及执行者之间的交互合作过程，为模型检测奠定基础。 最后，本论文对已经建立的模型进行检测。采用n u s m v 工具， 结合c t l 及l t l 模型表达逻辑，将已经定义的形式化语言过渡到 n u s m v 语言，然后利用n u s m v 进行模型检测，并最终给出模型检 测的结果。 本论文从面向a g e n t 需求工程的各个方面进行了研究，包括早期 的图形化符号表示方法、非功能性需求阿题、非确定性需求问题、形 式化语言描述方法、建模方法以及最后的模型检测等，并引入了实例 对各步骤的方法进行实例验证说明。本文提出的这一套较完备的面向 a g e n t 需求分析建模方法对于开发面瘫a g e n t 软件系统提供了有用的 参考价值和利用价值。 关键词：面向a g e n t ，需求工程，建模方法，非功能性需求，模型检 测 i l ar e s e a r c ho fm o d e l l i n gm e t h o d o l o g y f o r a g e n t - o r i e n t e dr e q u i r e m e n t se n g i n e e r i n g a b s t ra c t i nc o m p u t e rs c i e n c er e s e a r c h , r e q u i r e m e n te n g i n e e r i n ga n da g e n t - o r i e n t e d s o f t w a r ed e s i g na r eb o t hh o tt o p i c s a sam o r ea b s t r a c tm o d e l i n gt e c h n o l o g y , a g e n t p o s e sac h a l l e n g et ot r a d i t i o n a ls o f t w a r er e q u i r e m e n ta n a l y s i sm e t h o d ，m e a n w h i l ei t b r i n g s a b o u t i m p r o v e m e n t i n t r a d i t i o n a l r e q u i r e m e n ta n a l y z i n gt e c h n o l o g y ( o b j e c t - o r i e n t e da n ds t r u c t u r e - o r i e n t e d ) ，t h es t e po fr e q u i r e m e n ta n a l y z i n ga n dt h e p r o g r a md e s i g nu s u a l l yg ot h r o u g ht h ew a yo fd i s j o i n t i n g n o w a d a y s ，m o s to ft h e r e s e a r c h e so nm u l t i - a g e n ts y s t e mf o c u sm a i n l yo nt h ei n f r a s t r u c t u r eo fm a s ，b u t s c a r c e l yo nt h ea p p l i c a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n tb a s e do ns u c hr e q u i r e m e n t e n g i n e e r i n ga se a r l yr e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g ，l a t er e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g ，a n d r e q u i r e m e n tm o d e l i n g a l t h o u g hs o m ea g e n t - o r i e n t e dr e q u i r e m e n tm o d e l i n gm e t h o d s h a v ee m e r g e da tp r e s e n t ，t h e ya r e n tv e r yc o m p r e h e n s i v ea n ds o m eo t h e ra s p e c t sh a v e n o ti n v o l v e dy e t t h i st h e s i sp o s e sa q u i t ec o m p r e h e n s i v ea g e n t - o r i e n t e dr e q u i r e m e n t m o d e l i n gm e t h o d f i r s to fa l l ，t h i st h e s i si n t r o d u c e st h em o d e r nd e m a n dc o n d i t i o no fa g e n t - o r i e n t e d s y s t e m s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o ns o c i e t y , t h ed e m a n do fs o f t w a r e i n t e l l i g e n c ef r o ms o c i e t yi si n c r e a s i n g t h u s ，i ti sat e n d e n c yt h a tp e o p l er e s e a r c ha n d d e v e l o ps o f t w a r eb a s e do na g e n t - o r i e n t e di d e a sa n dt h e o r i e s s e c o n d l y , t h i st h e s i sd e f i n e ss o m ed i a g r a m m a t i cs y m b o l so fa g e n t - o r i e n t e d s y s t e m a m o n gt h ei l l u s t r a t i o n so ft h e s es y m b o l s ，i ti sq u i t eo b v i o u st os h o wv a r i o u s k i n d so fd e p e n d e n tr e l a t i o n s h i p sa m o n gt h es h a r e h o l d e r so ft h ew h o l es y s t e m t h e n b a s e do nt h a t ，t h i st h e s i sa l s od e f i n e sm u l t i - a g e n t s i n t e r a t i v ea n dc o l l a b o r a t i v em o d e s ， a n dd e p i c t si nd e t a i lt h em u l t i a g e n t s c o m m u n i c a t i o nw i t he a c ho t h e r t h i r d l y , i tg o e so nt or e s e a r c ht h en o n - f u n c t i o n a lp r o b l e m so fa g e n t o r i e n t e d r e q u i r e m e n t , p r o b l e m su n a v o i d a b l ei nt h ea g e n t - o r i e n t e ds y s t e mi m p l e m e n t a t i o n w i t ht h eb a s i so fp e r f e c t i o na n di m p r o v e m e n to nf o r m e rt h e o r i e s ，t h et h e s i sb u i l d n o n - f u n c t i o n a lo b j e c tt r e ef o rt h en o n - f u n c t i o n a lp r o b l e m sw i t ht h er e f i n i n ga n d c o r r e l a t i o nd e p i c t i n gm e t h o d s s o m ef u z z y , g e n e r a l ，h o l i s t i cn o n - f u n c t i o n a lp r o b l e m s c o u l db er e f i n e di n t os o m es u b - p r o b l e m s ，w h i c hc o u l db er e s o l v e de a s i l y f o u r t h l y , t h i s t h e s i sr e s e a r c h e so nt h en o n d e t e r m i n a t e p r o b l e m s o f a g e n t - o r i e n t e dr e q u i r e m e n t i n t r o d u c i n gt h ec l a s s i c a lr o u g h - s e ta n df 岫t h e o r i e sa n d c o m b i n i n gt h ea d v a n t a g e so ft h e m ，t h i st h e s i sq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e sa n dd e s c r i b e s l l i t h en o n _ d e t e r m i n a t ep r o b l e m so fa g e n t - o r i e n t e d s y s t e m sb yr o u g h f u z z ys e ta n d f u z z y r o u g hs e tc o n c e p t s f i f t h l y , t h i st h e s i sd e f i n e sag r o u po ff o r m a l i z e dl a n g u a g e st h a tc a l lm o d e lt h e w h o l es y s t e ma n dd e s c r i b ea c t o r s ，t h e i ra c t i v i t i e sa n ds t a t u s e s ，a n dt h ei n t e r a c t i o n s c o l l a b o r a t i v em o d e l s ，e s t a b l i s h i n gaf o u n d a t i o nf o rm o d e lc h e c k f i n a l l y , t h es t u d yh a sac h e c kw i t ht h ee s t a b l i s h e dm o d e l t h r o u g ht h en u s m v t o o l ，w i t hc t la n dl t lm o d e i s ，t h ef o r m a l i z e dl a n g u a g ei st r a n s i t e dt on u s m v l a n g u a g e a n dt h e n , t h en u s m v t o o lg i v e st h er e s u l t so fm o d e lc h e c k i naw o r d ，t h i st h e s i sh a sd e v e l o p e dar e s e a r c ho ne a c ha s p e c to fa g e n t - o r i e n t e d r e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g ，i n c l u d i n ge a r l yd i a g r a m m a t i cs y m b o l s ，n o n - f u n c t i o n a l p r o b l e m s ，n o n - d e t e r m i n a t ep r o b l e m s ，f o r m a l i z a t i o nl a n g u a g e ，m o d e l i n gm e t h o da n d m o d e lc h e c k b ya l li n s t a n c eo fp c s u p p l yc h a i n ，t h ea b o v e - m e n t i o n e dm e t h o d sa r e a n a l y z e da n dd e s c r i b e di nd e t a i l s t h ea g e n t o r i e n t e dr e q u i r e m e n tm e t h o d ，p u t f o r w a r di nt h i st h e s i s ，s u p p l i e st h ev a l u eo f r e f e r e n c ea n d a p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：a g e n t - o r i e n t e d ，r e q u i r e m e n t e n g i n e e r i n g ，m o d e l i n gm o t h o d o l o t y , n o n - f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t ，m o d e lc h e c k i n g i v 图表目录 图1 1 基于a g e n t 系统概念框架6 图2 一l i 框架实例图1 l 图2 2 汽车抹险公司s d 图1 2 图2 3 面向a g e n t 需求元模型图形化符号定叉1 3 图2 - 4 执行者目标图1 3 图2 s 电脑生产供应链执行者目标图1 4 图2 6 执行者依赖关系1 5 图2 7 交互模型图1 6 图2 8m o n i t o r r e q 交互模型图。1 6 图2 9m o n i t o r d e l i v e r i n g 交互模型图1 7 图3 1 非功能性目标树2 3 图3 - 2 系统安全性问题非功能性目标树2 3 图3 3n f r 计划中的相关性2 4 图3 - 4 正相关性图2 4 图3 5 负相关性图2 4 图3 6 系统稳定性非功自g , v a 目标树2 5 图5 1a n d 关系的从上向下分解3 6 图5 2 a n d 关系的从下向上合成3 6 图5 3o r 关系的从上向下分解3 6 图5 - 4o r 关系的从下向上合成3 6 图5 5 目标与目标之问的有利与不利关系3 7 图5 - 6 目标与软目标之间的有利与不利关系3 7 图5 7 基于a r g o u m l 平台的建模模型3 8 图5 8d e l i 实例详细分析。3 9 图5 - 9 电脑生产供应链4 0 图5 1 0 改进的电脑生产供应链4 1 图5 1 lb u y i n g p c 交互模型图。4 2 图5 1 2p c d e l i v e r i n g 交互模型图4 2 图5 1 3m o n i t o r r e q 交互模型图4 2 图5 1 4m o n i t o r d e l i v e r i n g 交互模型图4 2 图5 - 1 5p a y i n g m o n e y 交互模型图4 3 图5 1 6 依赖关系图4 5 图6 1c t l 算法语义5 l 图6 2 二值判定图5 3 图6 3n u s m v 系统结构图5 4 图6 _ 4n u s m v 执i 彳彳。结果图5 8 v 学位论文独垣n 性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地：亨外，不包含其他人或其他机 构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所傲的贡献均已在 论文中作了明确的声明并表示了谢意。 研究生虢左熬鸦隰彬p 沙 学位论文使用授权声明 本人完全了解浙江师范大学有关保磐、傻雳学位论文豹规定，即：学校有权 保留送交论文的复印传和电子文档，允许论文被奁耀秘借阕，可以采罔影印、缩 印或扫描等手段保存、汇编学位论文。同意浙江师范大学可以用不同方式在不回 媒体上发表、传播论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密艏遵守此协议。 研究生签名：亥新 导师 目雾o 。妒 第一章绪论l 软件工程( s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) 是在克服6 0 年代末所出现的“软件危机” 的过程中逐渐形成与发展的。在不到4 0 年的时间里，在软件工程的理论和实践 两方面都取得了长足的进步。软件工程是一门指导计算机软件系统开发和维护的 工程学科，是一门新兴的边缘学科，涉及刘计算机科学、工程科学、管理科学、 数学等多学科，研究的范围广，主要研究如何应用软件开发的科学理论和工程技 术指导大型软件系统的开发。需求互程( r e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g ) 燕软件生命 周期的第一个阶段，而且要贯穿于整个软件生命周期，其重要性越来越突出。而 且在未来的软停工程发展过程中，需求工程的莺簧性会越来越得到重视。 1 需求工程的研究背景和意义 随着计算机及其应用技术的迅猛发展，软件开发人员所面临的应用系统的复 杂性越来越赢，规模也越来越大，因此，支持复杂系统舞发的基础软件面临着系 统的复杂性、多样性、动态可扩展性、自适应性、不间断性、交互合作性等一系 列关键问题的挑战。丽对予整个软件工程来说，需求分析阶段的工作至关薰要， 需求分析的质量好坏直接影响到整个软件工程的进展及其最终的结果。1 9 9 1 年 i e e et r a n so ns o f t w a r ee n g i n e e r i n g 发表了关于需求工程的专题论文；1 9 9 3 年程 开了第一届需求工程国际研讨会；1 9 9 4 年召开了第一届需求工程国际会议，i f i p 成立了一个关于需求工程的工作小组，艮p l f i p w g 2 1 9 。由此可见，需求工程的研 究已经受到国际计算机界的高度重视。 7 0 年代，也就是需求分析研究的早期阶段，而且在当时来说，开发的系统 规模较小，功能相对简单，所以需求分析的重要性也未能体现出来，但随着社会 工业化、自动化以及信息化地发展，各式各样的软件和系统也随之出现，软件的 复杂性也随之提高，面且开发语言和开发平台也多种多样。在这种情况下，一些 研究者越来越意识到需求分析的重要性和必要性。b e l l 和t h a y e r 提出，不充分， 相互矛盾以及非完全的软件需求描述是影响软件设计质量的一个非常关键的因 索 b e l l 9 7 6 】。他们指出“设计一个系统的需求并不总是非常清楚的，特别是对于 较为复杂的系统设计，需要采用工程的观点，对待开发软件系统的需求进行系统 化地分析和设计”。在 e s l l 9 9 6 】的报告中指出，在当时，美国国内大约有1 3 的 软件工程项匿没有达到预期的效果，或是延期完成等情况，其中一个很重要的原 因就是需求分析的不充分和不完备，从而浪费了大量的人力和物力，丽有些工程 甚至不得不重薪做起，造成了很大的损失。 本文由黧家自然科学基金璞茸n o 6 0 4 7 3 0 5 0 挺供资助 i 浙江师范大学硕士学位论文 近几年，需求工程越来越得到重视和研究，从而开辟了研究需求的领域，需 求工程成为了其研究的一大热点。人们通过需求工程的研究更好地把握客户的要 求，生产出更加令人满意的软件产品。 需求工程( r e q u i r e m e n te n g i n e e r i n g ，r e ) 是软件系统开发过程的首要过程和 必要过程。该过程的需求分析活动通常包括获取广泛的有关待开发软件系统的需 求信息、分析识别需求信息的基本设计目标、分析与实现需求相关的重要领域知 识和约整要求、针对需求特点选择合适的软件体系结构、分析实现需求的基本组 件和服务模块等昭52 0 0 3 。 需求分析阶段的工作是要能通过和用户、使用者等进行交互以获取软件系统 的需求，对它们进行描述和分析，产生规范化的需求文档，并要确保所产生的用 户需求是完整的( 没有遗漏重要的用户需求) 、一致的( 没有相互矛盾和冲突的 需求) 和准确的( 没有模糊和歧义的需求) ，包括功能性内容( 系统的目标、任 务和行为等) 和非功能性内容( 对目标软件系统的质量、安全性、可靠性、运行 性能等方面的要求) 。 需求分析涉及的范围非常广泛，从人类社会的组织模式和行为法则到自然世 界中的基本规律、从高层的抽象对象到具体的组件描述、从一些模糊意念的表达 到严格的数学逻辑等都被包含在其中 s o m l 9 9 7 r o s l 9 7 7 。文献 k a r l 9 9 9 】中从多 个不同的角度进行分析，从而建立一个系统的需求模型，将一个需求分析过程分 为三个阶段： 1 ) 信息获取阶段：主要负责将信息从不同的用户角度不加选地收集到一起。 信息的收集过程通常采用采访和交谈的方式，对被需求系统所涉及到的客户对象 进行采访。这种采访是开放式的，从管理者到一般的普通操作人员都能够表示他 们自己的需求目标。在产生矛盾时，应该将意见不一致的用户和设计人员召集在 一起进行讨论，以尽可能地达到共识，并形成目标明确，需求完整的文档。 2 ) 需求建模阶段：需求分析的目的是通过对待开发软件系统预期实现目标 的分析，识别出所有相关的概念和关系，建立需求模型。建立需求模型需要有一 套完善的需求分析理论的支持。现在有许多建模语言，最常用的有统一建模语言 ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) a r l l 9 9 8 r u m l 9 9 9 】，统一开发过程( r a t i o n a l u n i f i e dp r o g r a m m i n g ，r u p ) j a 0 2 0 0 2 ，模型驱动架构( m o d e ld r i v e n a r c h i t e c t u r e ， m d a ) 【o m 9 2 0 0 1 以及自动规约的知识获取( k n o w l e d g e a c q u i s i t i o ni n a u t o m a t e d s p e c i f i c a t i o n , k a o s ) 【邵2 0 0 3 1 d a r l 9 9 3 l a m 2 0 0 l e t 2 0 0 h 等等a 3 ) 需求报告产生阶段 基于前两个阶段的工作，需求分析者最终将提交出待开发软件系统的需求分 析报告。其中重点包括分析系统的组件对象、领域约束和行为需求，以及从模型 中抽取出基本的领域概念字典和涉及的资源信息等。这样的需求模型必须是一致 2 第一章绪论 的，明确的和完整的。这份报告将作为下一步开发的规范文件，并成为衡量设计 是否达到需求要求的唯一标准 d o r l 9 9 0 1 。 文献张1 9 9 8 1 中，根据需求工程研究的现状和以后发展的趋势，将其归结为 需求工程的对象化、形式化和自动化三个主要的方面； 1 ) 需求工程对象化：需求获取是需求分析的核心，而构造需求模型的过程 即为需求获取的过程。需求工程的对象化主要是指需求模型及其构造对象化，而 面向对象需求模型及需求定义语言是其研究的关键。 2 ) 需求工程形式化：需求工程需要一种精确的方法，其可行途径是在需求 工程研究与实践中借助形式化方法，使得需求工程走向形式化与自动化。 3 ) 需求工程自动化：将智能技术引入到软件自动化中，促进了软件自动化 的向前发展，并产生了许多软件自动化系统，它们使得自动化已从实现级、设计 级发展到功能级，并逐渐渗透到需求级。 2 面向对象需求工程 面向对象方法是一种把面向对象的思想应用于软件开发过程中，指导开发活 动的系统方法，简称o o 方法，它是建立在对象概念( 对象、类和继承) 基础上 的方法【朱2 0 0 2 。当需求工程的概念提出的时候，也主要是运用在面向对象开发 方法上，随着软件工程的快速发展，面向对象需求工程也逐步得到重视和研究。 其中一些较成熟的面向对象需求工程方法一直沿用至今，并且深入到软件工程的 各个方面和领域。通过需求工程，与用户进行沟通和交流，详细分析用户的各种 需求，并建立基本的需求模型，以备设计人员进行设计与开发。 目前国际上已经出现了多种面向对象的方法，每种方法都有自己的表示法、 过程和工具，甚至各种方法所使用的术语也不尽相同，这一现状导致开发人员经 常为选择何种面向对象建模方法而引起意见不一，所以在选择何种面向对象需求 方法进行需求分析时，应该根据当时的具体情况进行合理的选择，找到最佳方案。 在这些面向对象的方法中，都包括面向对象分析( o b j e f t o r i e n t e da n a l y s i s ，o o a ) 和面向对象设计( o b j e c t - o r i e n t e dd e s i g n ，o o d ) 。面向对象分析所要达到的目的 就是对所要解决的问题进行分析，确定待建的系统要做什么，并建立系统的模型， 所以必须做到： 1 ) 在客户和软件工程师之间沟通基本的用户需求。 2 ) 标识类( 包括定义其属性和操作) 。 3 ) 刻画类的层次结构。 4 ) 表示类( 对象) 之间的关系。 5 ) 为对象行为建模。 6 ) 递进地重复任务1 ) 至任务5 ) ，直至完成建模。 3 浙江师范大学硕士学位论文 其中任务2 ) 至任务4 ) 刻画了待建系统的静态结构，任务5 ) 刻画了系统的动态行 为。 面向对象分析的一般步骤如下： 1 ) 获取客户对系统的需求：包括标识场景( s c e n a r i o ) 和用例( u s ec a s e ) ， 以及建造需求模型。 2 ) 用基本的需求为指南来选择类和对象( 包括属性和操作) 。 3 ) 定义类的结构和层次。 4 ) 建造对象一关系模型。 5 ) 建造对象行为模型。 6 ) 利用用例场景来复审分析模型。 面向对象设计是将面向对象设计所创建的分析模型转化为设计模型，与传统 的开发方法不同，o o d 和o o a 采用相同的符号表示，o o d 和0 0 a 没有明显 的分界线，它们往往反复迭代地进行。0 0 a 主要考虑系统做什么，而不关心系 统如何实现，在o o d 阶段，主要解决系统如何做，因此需要在0 0 a 的模型中 为系统的实现补充一些新的类，或在原有类中补充一些属性和操作。o o d 应能 从类中导出对象，以及这些对象如何互相关联，还要描述对象间的关系、行为以 及之间的通信如何实现。o o d 同样遵循抽象、信息隐蔽、功能独立以及模块化 等设计准则，其步骤如下所示： 1 ) 系统设计：将子系统分配到处理器；选择实现数据管理、界面技术和任 务管理的设计方法为系统设计合适的控制机制；复审并考虑权衡。 2 ) 对象设计：在过程级别设计每个操作；定义内部类；为类属性设计内部 数据结构。 3 ) 消息设计：使用对象间的协作和对象一关系模型，设计消息模型。 4 ) 复审：复审设计模型，并在需要时迭代。 在这些典型的面向对象方法中，最常用的是u m l 统一建模语言，它是从不 同的角度对系统进行分析，从而得到许多不同的视图( v i e w ) ，每个视图都是整 个系统描述的一个投影。一个视图是由若干幅图( d i a g r a m ) 组成的，而每一幅 图又是由若干个模型组成，模型元素表示图中的概念，如类( c l a s s ) 、对象 ( o n e c t ) 、用例( u s ec a s e ) 、结点( n o d e ) 、接口( i n t e r f a c e ) 、包( p a c k a g e s ) 、 注解( n o t e ) 、以及构件( c o m p o n e n t ) 等等都是模型元素，而模型元素之间的关 系如关联( a s s o c i a t i o n ) 、泛化( g e n e r a l i z a t i o n ) 、依赖( d e p e n d e n c y ) 以及聚集 ( a g g r e g a t i o n ) 等这些也属于模型元素。u m l 包括九种图：用例图( u s e c a s e d i a g r a m ) 、类图( c l a s sd i a g r a m ) 、对象图( o b j e c td i a g r a m ) 、状态图( s t a t e d i a g r a m ) 、时序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 、协作图( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) 、活动 图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 、构件图( c o m p o n e n td i a g r a m ) 和部署图( d e p l o y m e n t 4 第一章绪论 d i a g r a m ) 。u m l 还包括五种视图：用例视图、逻辑视图、构件视图、并发视图 以及部署视图。 关于u m l 的详细使用方法请详见 r u m l 9 9 9 。 3 面向a g e n t 需求工程 随着a g e n t 技术的发展，并逐步成为指导软件开发的主流方法，面向a g e n t 的软件工程( a g e n to r i e n t e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，a o s e ) 已经成为a g e n t 技术 研究中的一个非常活跃的领域。这一领域涉及软件工程问题的所有内容，如需求、 设计、构造、确认和认证、发布、重用等。需求分析作为软件工程的一个重要阶 段也必然地引入了这一概念。抛开a g e n t 的具体类型和实现，单从概念来看( 因 为a g e n t 的使用非常广泛，已经渗透到工业的各个领域了，不同的用户对其有不 同的定义，所以a g e n t 的概念只能采用特定属性的描述来限定) ，它不同于传统 的对象或过程组件概念，更符合人们对事物的分类习惯以及事物相互交互关系的 描述习惯 j e n l 9 9 9 j e n 2 0 0 0 。a g e n t 是一个比对象和类更加抽象的概念，适合作 为需求分析的描述对象：即在一个相对抽象的概念层次上对系统进行描述，而不 涉及系统实现的具体设计细节 o d e 9 9 1 。面向a g e n t 的需求分析就是指基于a g e n t 这一概念、借助于面向a g e n t 计算范型的思想对系统进行工程化需求分析的方法 学，它提供了良定义和结构化的过程以及相应的建模语言对面向a g e n t 的系统进 行描述、分析和建模【毛2 0 0 5 。这样就可以把软件工程中的需求分析工作完全从 软件工程中分离出来，而不需要考虑系统的具体开发语言、开发平台以及总体设 计和实现。所以当a g e n t 概念引入到需求工程之后，使得需求工程的工作和研究 有了快速的发展。随后。各种a g e n t 开发平台也随之出现，各具特色，可以适合 于不同的系统实现需要。 所以，当用面向a g e n t 方法来开发系统软件时，需求分析工作需要更加充分， 应该彻底详细地了解用户的需求，从而能够抽象出系统的元模型以及其组织结 构。同样，虽然在一个更加抽象的层次上分析和描述系统组件和组织形式，但自 然语言的描述语义还不足以胜任，必须采用严格的形式化描述语言作为建立需求 模型的基础。所以可以看出，用自然语言来描述系统的需求是完全不够，必须要 形成一套规范的需求分析语言以及元模型结构。从一般语义描述的需求到分解出 满足该需求的每一个相互交互的抽象a g e n t 及其相关协同模型，仍然需要进行许 多复杂的理解分析工作，必须采用工程的概念，使用工程语言进行精确地描述用 户需求。 需求工程的最终工作目标就是能够形成一套规范的需求说明文档，以备后期 的设计人员进行开发。面向a g e n t 的需求工程工作也是如此，但是比面向对象工 程的需求工作更加重要。所以在进行面向a g e n t 的需求分析时应该从如下几个方 5 濒巍烬范大学硕士学位论文 面进行考虑昭52 0 0 3 ： 1 ) 饿置感：必矮将面囱a g e n t 的霈求分析帮其掰楚盼环境融合在一起考j 黧。 2 ) 自主性：a g e n t 是一种不同予对象和一般缎件的缎件单冗，它具有无须 耱部手涉，鑫变控铡貊隽季亍必和痰都凝态静自主处理能力。 3 ) 灵活性：面向a g e n t 的需求分析还需要考虑a g e n t 能够顺应环境的变化 舔变化，并能联测交纯采取囊动行建等灵活特性酶俸现。 4 ) 社会性：黼向a g e n t 的设计目标之一烂建立一个类似人类社会的多a g e n t 协作组织，因i 鹾：在露球分析避程孛，应尽爨利曩a g e n t 之闼的协丽能力 来完成一些非常复杂的需求任务。 在基鼍：a g e n t 的零求分析巾，把系统分成不同层次的撼象实体，形成一个菇l 角色组成的初步系统概念框架； 暇1 - 1 基予a g e n t 系统概念橼袈 f i g u r e1 - 1t h ec o n c e p tf r a m e w o r ko f a g e n t - b a s e ds y s t e m 第一层的抽象概念是“系统”，有些资料中将其定义为“组织”，对于霹尚 a g e n t 系统而言，可能“组织”更能符合其实际的意义。 第二层是“角色”，角色是对组织巾个体行为和功能的抽象表示，一个组织 往往拥有个或者多个角色，不同的角色在缎织中有着不两的作髑。但它是一个 抽裂的、稀求分析阶段的概念，主要用于刻酾和分析一个组织和需求，在最终的 系统完成蠢，并没有相成的对成物。京组织内部，一个个体可以扮演一个或者多 个角色，一个角色也可为一个或者多个个体所扮演。 第三鼷缢述的是角散属往，动态焦色有三个属德，责任、权限和协议。责镁 决定功能。包括活动性和安全性，这也是第四层的檄念。前者描述了角色在给定 环境条释下会产煞的活动状态，两后者安全谯赍锰麓不交静，撸在魏行避程孛凳 6 第一章绪论 色必须维持和接受条件。为了实现角色必须有一定的权限。权限标识了角色为了 能实现责任所拥有的资源，一般指信息资源。协议则定义了角色交互的方式。静 态角色只有二个属性，即状态和方法 顾2 0 0 1 】。 4 主要的面向a g e n t 软件工程方法 随着a g e n t 的技术研究的快速发展，各种各样的需求建模工具也逐渐涌现出 来。因a g e n t 的技术深入到各个研究领域，所以这些面向a g e n t 需求建模工具和 理论也不尽相同，有纯面向a g e n t 的软件工程主法( i 框架，c r a i a 方法等 y u l 9 9 7 】 w 0 0 2 0 0 0 w 0 0 2 0 0 2 ) ，也有从面向对象工程中演化而来的面向a g e n t 的需求方 法( a u m l o d e l 9 9 9 a o d e l 9 9 9 b ) ，也有在原面向对象工程中引入a g e n t 概念的 需求建模方法( k a o s l a m 2 0 0 1 l o t 2 0 0 1 ) ，在这其中，主要有以下几种方法， 在此简要介绍一下： 1 ) m a s e ( m u l t i a g e n ts y s t e me n g i n e e r i n g ) 方法 d e l 2 0 0 1 该方法是由s c o t ta d e l o a e h 提出的一个通用的、支持异构m u l t i a g e n t 系统 开发的面向a g e n t 软件开发方法，此方法具有以下特点： 充分借鉴面向对象软件开发方法和思想 在m a s e 中，它借鉴了面向对象软件工程中的许多建模概念和建模语言来支 持对m u l t i a g e n t 系统进行分析和设计。但是在m a s e 方法中，每个a g e n t 都是 可以自主地甚至白发地实施行为以实现其自身目标的实体，包括多个a g e n t 协作 中的通信。 通用的 m a s e 方法的目标之一就是要支持异构m u l t i a g e n t 系统的开发，允许不同的 a g e n t 具有不同的体系结构、所开发的面向a g e n t 系统可以部署在