基于CPN的演化过程建立及规约验证研究的任务书.docx

基于CPN的演化过程建立及规约验证研究的任务书
任务书
一、任务背景
随着信息技术的飞速发展，软件系统成为现代社会的重要组成部分，广泛应用于各行各业，对人们的生活、工作产生了深远的影响。然而，软件系统常常存在着复杂性高、可靠性低等问题，使得它的开发和维护变得困难和昂贵。因此，如何提高软件系统的可靠性和有效性是一个关键的研究方向。其中一项重要技术就是基于形式化方法进行系统建模、分析和验证。
基于形式化方法，荷兰教授Jensen开发了基于CPN（ColoredPetriNets，彩色Petri网）的系统建模技术，该技术可以描述系统的状态和变化，以及状态之间的关系，使得系统的行为能够被准确地捕捉和模拟。因此，CPN成为了一种广泛应用的系统建模技术，特别适合于复杂的软件系统。然而，CPN的建模和分析技术仍然存在一些问题，例如建模难度高、分析复杂度大等，因此需要深入研究和改进。
二、研究目标
本项目的研究目标是基于CPN的演化过程建立及规约验证。具体包括以下几个方面：
1.对现有的CPN建模技术进行深入分析，明确其优缺点和应用范围；
2.提出基于演化过程的CPN建模和分析方法，并设计相应的规约验证算法；
3.在工具平台上实现所提出的方法和算法，并进行实例验证；
4.对所提出的方法和算法进行评价和改进，为CPN建模和分析技术的进一步发展提供参考。
三、具体研究内容
1.CPN建模技术的分析和评价
(1)分析CPN建模技术的应用场景和优缺点；
(2)分析CPN建模技术在实际应用中存在的问题和不足。
2.演化过程的CPN建模方法的设计
(1)提出基于演化过程的CPN建模方法，并说明其优势和适用性；
(2)设计演化过程的CPN建模方法的语法和语义。
3.演化过程CPN模型的规约验证算法的设计
(1)提出演化过程CPN模型的规约验证算法，并阐述其原理；
(2)设计演化过程CPN模型的规约验证算法的实现细节和优化措施。
4.工具平台开发和实验验证
(1)实现上述方法和算法的工具平台，并进行实验验证；
(2)对实验结果进行分析和评价，总结经验和不足，并提出改进建议。
四、预期成果
1.CPN建模技术的深入分析和评价，明确其应用范围和优劣；
2.演化过程的CPN建模方法，提高了建模的效率和准确性；
3.演化过程CPN模型的规约验证算法，提高了模型分析的可靠性和精度；
4.工具平台的开发和验证实验，为CPN模型的建模和分析提供了有效工具和实验平台。
五、研究计划
本研究计划为期两年，分为以下阶段：
第一年：
（1）对现有的CPN建模技术进行深入分析，明确其优缺点和应用范围；
（2）提出基于演化过程的CPN建模方法，并设计相应的规约验证算法；
（3）完成方法和算法的初步实现。
第二年：
（1）在工具平台上实现所提出的方法和算法，并进行实例验证；
（2）对所提出的方法和算法进行评价和改进，完善工具平台。
六、参考文献
[1]JensenK.ColouredPetrinets[M].SpringerBerlinHeidelberg,1994.
[2]JensenK,ChristensenS,KristensenLM.ColouredPetrinetsandCPNtoolsformodellingandvalidationofconcurrentsystems[J].LectureNotesinComputerScience,2009,5800:342-369.
[3]KristensenLM,JensenK.High-levelcolouredPetrinets[C]//Proceedingsofthe12thInternationalConferenceonApplicationandTheoryofPetriNets.Springer-VerlagNewYork,Inc.,1991:200-232.
[4]LiuH,XuP.ResearchonformalmodelingofsoftwaresystembasedonCPN[C]//20173rdInternationalConferenceonComputationalSystemsandCommunications(ICCSC).IEEE,2017:376-381.
[5]LiuH,GuoL,LuJ.Formalmodelingandverificationofelevatorcontrolsystembasedoncolouredpetrinets[C]//2018IEEE6thInternationalConferenceonCyberneticsandIntelligentSystems(CIS)andIEEEConferenceonRobotics,AutomationandMechatroni