中科院需求工程 需求工程(第五讲)面向角色和意图的方法_

1、金芝中国科学院数学与系统科学研究院概述建模元素建模过程案例进一步发展i* 广义上说,任何能够感知环境变化,并对环境进行作用的实体均可看作主体 软件主体是一段自含的程序模块,它能够根据环境监测的结果,控制自身的决策和动作,以追求某种目标 具有一定程度的独立性和自主性,具有自己的目标和愿望,以及目标实现的知识 是对象技术的发展和延伸 在环境变化时,能够表现出一定的灵活性、自主性和适应性，能够实施反应性和预动性的行为 主体受自身的目标驱动，对象受外部的消息驱动 可以因如涉及如合作、竞争、协商等较高抽象层次的概念，以便分析 具有知识、信念、期望、意图等表达主观意识的内涵 背景： 90年代前期，“怎么样

2、”和“为什么”的问题 方法提出的动机为询问为什么型的问题提供线索和结构对信息系统组织层次的上下文关系建模以表示“有目的的参与者Actor”为基础提供事提供事故信息故信息通知保通知保险公司险公司对照索对照索赔政策赔政策确定确定责任方责任方确定解确定解决开销决开销支付支付赔偿金赔偿金提供伤提供伤亡信息亡信息鉴定损鉴定损坏程度坏程度政策条款政策条款 车主想要自己的车被修好 保险公司想要索赔支付最少 车主想要公平地鉴定车需要修理的情况 保险代理想要维持好的客户关系 车主车主想要自己的车被修好 保险公司保险公司想要索赔支付最少 车主车主希望公平地鉴定车需要修理的情况 保险代理保险代理想要维持好的客户关系

3、 参与者意图自治性参与者之间的关系 带策略和意图的参与者 策略参与者包括人和机器 为他们之间的复杂关系建模 通过分析这些关系，最后得出他们的真正意图 他们关注什么？ 我想要什么? 我怎样实现我想要的? 我依靠谁来实现我所想要的? 我依靠什么来实现我所想要的? 有目标、信念、能力、承诺 相互依赖 为了实现目标、执行任务、或者丰富资源 半自治的 不是全部可知和可控的 自由采取行为,但受到与他人的关系的约束 拥有指导行动的知识,但仅有部分知识是显式的行为者行为者AI want 行为者行为者BI can DD 车被修理车被修理 一个参与者想要其他参与者实现什么目标？ 一个参与者想要其他参与者执行什么任

4、务？ 一个参与者想要其他参与者提供什么资源？ 目标依赖：一个参与者依赖另一个参与者以达到一个目标软目标是没有明确定义的目标 资源依赖：一个参与者依赖另一个参与者以获得资源 任务依赖：一个参与者依赖另一个参与者以执行一个任务 对依赖的建模 依赖者（Depender） 被依赖者（Dependee） 依赖物（Dependum） 依赖的类型 目标依赖：依赖者要依靠被依赖者去使能某种状态，被依赖者可以自由选择怎么做 任务依赖：依赖者依靠被依赖者执行某个活动，明确规定任务如何进行，而不告之为什么 资源依赖：依赖者依靠被依赖者提供一个实体，使之可用。通过建立资源依赖，依赖者获得将此实体作为资源的能力 软目标

5、依赖：对目标依赖是否满足无法事先给出明确定义 依赖的强度及其意义 强度的意义 依赖者的角度：依赖程度越强则依赖者越弱，需要采用有效的方法来减轻这种脆弱性带来的风险 被依赖者的角度：越强的依赖意味着被依赖者要付出越多的努力来提供依赖物 强度的级别 开放级：依赖不成功，在一定程度上影响依赖者的目标， 承诺级：依赖不成功，依赖者的目标会受很大影响。如果依赖物无法实现会使一些计划动作失败 关键级：依赖不成功，依赖者的目标会被严重影响。如果依赖物无法实现，可能使依赖者的所有动作失败 分析 谁依赖谁 为什么依赖 是直接依赖还是间接依赖 通过依赖模型，探究每个参与者与其它参与者形成依赖网络，实现自身期望的机

6、会 通过追踪依赖关系链分析社交网络中的薄弱环节 Strategic Rationale Model 建模关注点： 参与者内部的各实体之间的结构 分析关注点： 在策略和意图层次上，对可能的候选方案进行分析 结构：有向图 四类节点：目标、任务、资源、软目标 三类链接关系： 手段-目标：链接目标和实现该目标的任务 任务分解：链接任务与该任务的子节点（可以是目标、任务、资源和软目标） 贡献：指向软目标的链接 每个参与者有自己的策略推理结构 当推理超出参与者自身的能力范围时，这些内部链接延伸为策略依赖模型中的依赖关系 基于意图关系对组织环境进行建模，与多数现有基于实体和活动的建模框架相比，提供了更丰富的

7、环境建模机制。 策略依赖模型不仅能表示参与者不同的自由度，还可以表示策略及意图层次上的不同关注点。 对参与者内部决策推理结构的分析和建模有助于理解为什么系统以某种方式嵌入在一个组织中。 支持分析预期系统和与参与者策略相关的组织结构。通过分析参与者（包括系统）之间的相互依赖关系，可以分析参与者成功机会和脆弱性。问题领域涉及到谁?这些参与者之间如何关联起来?为什么涉及到这个参与者?他的目标和任务是什么?识别参与者识别依赖关系识别替代方案目标/任务求精，识别策略推理关系组织进化存在其它方案吗? 人、组织、某种软件、等等。 特征： 具有信念、目标（想要的东西）、意图 存在的、自治的、灵活的（可变通的）

8、、社会的 大致上的分类： 人或者组织不能被规定的，只能被部分描述的 软件是可以完全说明的 根本原因： 人和组织的目标导致了软件需求， 同时也会影响软件系统的设计 其它方法中目标的作用： OOA中人和组织参与者的作用用例 KAOS方法中参与者的作用提供事故信息通知保险公司对照索赔政策确定责任方确定解决开销支付赔偿金提供伤亡信息鉴定损坏程度政策条款提供事故信息通知保险公司对照索赔政策确定责任方确定解决开销支付赔偿金提供伤亡信息鉴定损坏程度索赔人保险代理保险公司医生伤亡方鉴定人政策条款提供事故信息通知保险公司对照索赔政策确定责任方确定解决开销支付赔偿金提供伤亡信息鉴定损坏程度政策条款提供事故信息通知

9、保险公司对照索赔政策确定责任方确定解决开销支付赔偿金提供伤亡信息鉴定损坏程度政策条款 索赔者： 我想得到应有的赔偿 我希望我的车能被修好 我希望有公正的评估 . 汽车修理厂 我能修好车 我希望能维持好的业务关系 我希望得到应有的报酬 保险公司信念、目标、意图现有的方案 依据现有的SR模型，分析参与者是否胜任 是否存在更好的更可行的任务、目标、资源等的分配方式 重新分配目标、任务和资源 导致新的策略依赖模型 初始化：识别参与者和各自的目标 步骤：对每个目标 采纳它 将它代理给一个存在的参与者 将它代理给一个新的参与者 将它分解为新的子目标 否定这个目标 终止条件：所有初始目标都已经被实现(假设所

10、有的参与者都能够保证完成自己的承诺). 目标求精扩展了功能分解技术,它开发了不同的选择 参与者依赖图扩展了对象交互图,因为依赖是意图上,需要被监控的,可能会被抛弃的,能在设计时或者运行时建立的 一般情况下,参与者的结构是开放和动态的,可以通过协商、中介等机制来进化的 设计时和运行时的区分比较模糊，同样系统和环境的区分也是如此 传统的方法，目标和软目标要在需求工程后期之前操作化。 这意味着对一个目标的解决方案要早于软件设计被冻结，设计者必须在这个解决方案的约束下进行开发工作 这种情况不利于系统的操作环境包括涉众总在变化的情况 也不适合于软件需要满足很多不同文化、不同教育背景、或者具有特殊需要的用

11、户案例一：软件开发过程Why问题可以导出各个参与者的动机、目标和所关心的事情案例二：课程考试安排基于i*的安全需求工程初探Actor IdentificationGoal / Task IdentificationDependency IdentificationAttacker IdentificationMalicious Intent IdentificationVulnerability AnalysisAttacking Measure IdentificationCountermeasure Identificationnormal requirements analysis pr

12、ocess with i*Security requirements analysis process with i*Actor Identification Goal / Task IdentificationDependency IdentificationOuter boundary (e.g. Internet)Inner boundary (e.g. a department of organization)Trust EveryoneSuspect EveryoneActors are assumed guilty until proven innocentAny one of t

13、he actors identified can be a potential attackerThe attacker inherits the intention, capabilities and social relations of the corresponding legitimate actorExternal attackers can also be considered Use high efficient network Daily refresh medical instruction Auto-recover mechanism Transmit in encryp

14、ted format Require use authorization information passing User authentification mechanism从I*到形式化Tropos I*模型重写为一种形式化的规格说明：Formal Tropos, Alloy 采用形式化的验证技术（模型验证、定理证明），验证特定的性质是否满足，比如： 最少特权 责任分离 具有坚实精确数学基础的规格说明语言 多方面的自动分析平台 模型验证 一致性/完整性检查 模型模拟 测试数据生成 定理证明 辅助系统分析员抽取需求 通过展示： 不一致的理解、错误和丢失信息。 这些事情在非形式的方法中不是很明显 提高需求规格说明形式的表达能力 可以在更丰富的本体中捕获领域和需求模型： 主体、目标、信念、依赖、优先级、 但