本刊記者 徐芳芳

置身軟件工程領(lǐng)域三十載“我心無(wú)悔”
——記云南大學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件工程省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人李彤

本刊記者 徐芳芳

近20年來(lái)，計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)作為現(xiàn)代科學(xué)研究和解決工程問(wèn)題的基礎(chǔ)以及管理部門、生產(chǎn)部門和服務(wù)行業(yè)中的關(guān)鍵因素，滲透到了各個(gè)領(lǐng)域，成為當(dāng)今世界不可缺少的一部分。

2001年年末，為了加快國(guó)家新型產(chǎn)業(yè)——軟件產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)步伐，我國(guó)在全國(guó)高校中選拔出35所軟件學(xué)院建設(shè)國(guó)家示范性軟件學(xué)院，云南大學(xué)軟件學(xué)院便位列其中。

從學(xué)院建設(shè)之初到現(xiàn)在，李彤與其已攜手走過(guò)了15個(gè)年頭，作為云南大學(xué)軟件學(xué)院院長(zhǎng)，云南大學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件工程省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人，李彤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)基于新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興IT技術(shù)和服務(wù)的興起，使軟件工程遇到了新的挑戰(zhàn)這一現(xiàn)狀，依托國(guó)家Linux技術(shù)培訓(xùn)與推廣中心、云南省軟件工程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南省云計(jì)算省級(jí)工程研究中心，以“研究突出原創(chuàng)，技術(shù)追求創(chuàng)新，成果促進(jìn)產(chǎn)業(yè)”為指導(dǎo)，在軟件演化過(guò)程、業(yè)務(wù)過(guò)程、智能軟件工程、軟件工程開發(fā)等4個(gè)方向展開了一系列探索，取得了許多優(yōu)秀研究成果。現(xiàn)如今，他們?nèi)栽谶@一領(lǐng)域中孜孜不倦，不斷前行著……

在頒獎(jiǎng)臺(tái)上講話

在計(jì)算機(jī)軟件學(xué)習(xí)研究中成長(zhǎng)

1978年，中國(guó)共產(chǎn)黨第十一屆三中全會(huì)召開，正式確立“對(duì)外開放、對(duì)內(nèi)搞活經(jīng)濟(jì)”的重要方針，中華民族走向繁榮之門就此打開。而在兩年后，中國(guó)IT產(chǎn)業(yè)也開始萌發(fā)新氣象，眾多科技人員開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)，自那時(shí)起，中國(guó)的計(jì)算機(jī)軟件事業(yè)進(jìn)入了全新的發(fā)展時(shí)期。

在時(shí)代的浪潮之下，1979年，高中畢業(yè)的李彤開始進(jìn)入云南大學(xué)數(shù)學(xué)系計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)（計(jì)算機(jī)軟件方向）攻讀學(xué)士學(xué)位，并在4年的學(xué)習(xí)中打下了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。本科畢業(yè)后，李彤進(jìn)入了云南省計(jì)劃委員會(huì)電子計(jì)算站工作，在兩年的工作中，憑借自己的優(yōu)秀與努力，成功成長(zhǎng)為一名助理工程師。1985年9月，為了能夠在專業(yè)方面有更多的成長(zhǎng)與進(jìn)步，李彤選擇繼續(xù)回到云南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，攻讀計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)（計(jì)算機(jī)軟件方向）碩士學(xué)位。碩士畢業(yè)后，李彤進(jìn)入了云南省經(jīng)濟(jì)信息中心工作，在他的不斷努力下，李彤在專業(yè)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了一系列優(yōu)秀的科研成果，并于1992年10月成功榮升為云南省經(jīng)濟(jì)信息中心計(jì)算機(jī)工程部主任、云南省信息產(chǎn)業(yè)公司計(jì)算機(jī)工程部經(jīng)理。

1994年，參加工作多年的李彤，秉承著為祖國(guó)培養(yǎng)更多計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域人才的初衷，回到了自己的母校云南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，進(jìn)行教學(xué)與科研工作。2002年4月，云南大學(xué)軟件學(xué)院成立，李彤開始擔(dān)任云南大學(xué)軟件學(xué)院主持工作的副院長(zhǎng)。在這期間，李彤仍沒(méi)有停止對(duì)于專業(yè)知識(shí)的積累與探索，并于2003年7月前往英國(guó)De Montfort大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院攻讀軟件工程專業(yè)博士學(xué)位。2007年起，李彤作為云南大學(xué)軟件學(xué)院院長(zhǎng)、云南省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，領(lǐng)導(dǎo)著云南大學(xué)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件工程省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以軟件工程大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在軟件演化過(guò)程建模與行為驗(yàn)證，過(guò)程建模語(yǔ)言的設(shè)計(jì)與形式語(yǔ)義，模型一致性的證明與檢驗(yàn)等方面不斷開拓，取得了一批重要的創(chuàng)新成果。

云計(jì)算環(huán)境下軟件過(guò)程驗(yàn)證的新突破

當(dāng)今社會(huì)，信息技術(shù)的爆炸式發(fā)展，導(dǎo)致現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)發(fā)展模式已經(jīng)無(wú)法很好地滿足現(xiàn)如今這種大量的信息處理，從而造成了對(duì)于信息的處理速度低下，而正是為了解決這樣一個(gè)處理匱乏的問(wèn)題，云計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。在學(xué)術(shù)界，云計(jì)算成為了當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一；在工業(yè)界，由于Google、Amazon、IBM、Microsoft等全球領(lǐng)先的 IT企業(yè)的大力推動(dòng)，云計(jì)算已是大勢(shì)所趨。

云計(jì)算的出現(xiàn)和快速發(fā)展，一方面，使越來(lái)越多的成功軟件系統(tǒng)變成了遺產(chǎn)系統(tǒng)，軟件演化的重要性和普及性越來(lái)越強(qiáng)；另一方面，使軟件演化的環(huán)境開始從分布式逐步走向集中式。如何在開放、動(dòng)態(tài)、多變、集中的云計(jì)算環(huán)境下有效支持軟件系統(tǒng)的演化是軟件工程面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。2012年，李彤團(tuán)隊(duì)所申請(qǐng)的國(guó)家自然基金項(xiàng)目“軟件演化過(guò)程的行為驗(yàn)證研究”，就是針對(duì)這一問(wèn)題所展開的。

“系統(tǒng)科學(xué)”博士后流動(dòng)站首名博士后入站儀式

李彤團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：支持軟件演化的軟件過(guò)程（以下簡(jiǎn)稱軟件演化過(guò)程）建立了軟件演化的整體任務(wù)框架，是改進(jìn)軟件演化質(zhì)量、提高演化效率、降低演化成本的重要技術(shù)，這一觀點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注和重視。與傳統(tǒng)軟件過(guò)程相比，軟件演化過(guò)程具有迭代性、并行性、交錯(cuò)性、反饋和多層性等特征。它不僅可以支持軟件開發(fā)，還可以支持軟件演化?；诖苏J(rèn)識(shí)，李彤團(tuán)隊(duì)在已結(jié)題的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“軟件演化過(guò)程研究”支持下，基于基本Petri網(wǎng)，擴(kuò)展面向?qū)ο蠹夹g(shù)Hoare邏輯，提出了軟件演化過(guò)程元模型EPMM（Software Evolution Process Metal-Model），以及一系列建模方法、技術(shù)和工具，有效地支持了軟件演化過(guò)程的形式建模。但是，基于EPMM建模產(chǎn)生軟件演化過(guò)程模型并不是軟件過(guò)程建模的終點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，還需要對(duì)過(guò)程模型的一致性、正確性進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保過(guò)程模型符合軟件人員的期望 、增加軟件人員對(duì)過(guò)程實(shí)施的信心。因此，軟件演化過(guò)程驗(yàn)證成為了擺在科學(xué)家面前的一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。

在軟件過(guò)程領(lǐng)域，建模和驗(yàn)證是兩大關(guān)鍵活動(dòng)。軟件過(guò)程建模的目的是建立過(guò)程模型，通過(guò)對(duì)過(guò)程模型的認(rèn)識(shí)和分析，增強(qiáng)對(duì)過(guò)程本身的理解，進(jìn)而指導(dǎo)和控制實(shí)際軟件開發(fā)。軟件過(guò)程驗(yàn)證的目的是確保過(guò)程模型與用戶期望的一致性，提高過(guò)程實(shí)施的有效性，以充分發(fā)揮過(guò)程模型對(duì)實(shí)際軟件開發(fā)的控制和指導(dǎo)作用。與軟件過(guò)程建模相比，有關(guān)軟件過(guò)程驗(yàn)證的研究相對(duì)較少。現(xiàn)如今，軟件過(guò)程驗(yàn)證研究大致可以從驗(yàn)證屬性和驗(yàn)證方法兩個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)和比較，但是在屬性方面，現(xiàn)有的過(guò)程驗(yàn)證主要集中在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)層面，方法以語(yǔ)法檢驗(yàn)和模型檢測(cè)為主，缺乏行為驗(yàn)證；在方法方面，現(xiàn)有過(guò)程驗(yàn)證方法可以支持結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和性質(zhì)驗(yàn)證，但不能支持行為驗(yàn)證。

與軟件學(xué)院教師合影

對(duì)軟件過(guò)程驗(yàn)證而言，結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和性質(zhì)驗(yàn)證是基礎(chǔ)，行為驗(yàn)證是更高層次，可以確保過(guò)程模型的行為與過(guò)程規(guī)約一致，進(jìn)而提高過(guò)程模型的可靠性。鑒于目前軟件過(guò)程驗(yàn)證缺乏行為驗(yàn)證的不足，李彤課題組針對(duì)EPMM建模產(chǎn)生的軟件演化過(guò)程模型建立支持行為驗(yàn)證的理論基礎(chǔ)，對(duì)Petri網(wǎng)和進(jìn)程代數(shù)進(jìn)行交叉應(yīng)用，提出了基于Petri網(wǎng)的進(jìn)程代數(shù)驗(yàn)證方法，支持軟件演化過(guò)程模型結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和行為的形式驗(yàn)證。不僅具有現(xiàn)實(shí)意義，又符合軟件過(guò)程研究發(fā)展的總體趨勢(shì)，為軟件過(guò)程驗(yàn)證的進(jìn)一步研究提供新方法和理論依據(jù)。

云計(jì)算環(huán)境下軟件動(dòng)態(tài)演化的新發(fā)展

2014年，李彤團(tuán)隊(duì)又成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“云計(jì)算環(huán)境下雙模型驅(qū)動(dòng)的面向軟件動(dòng)態(tài)演化的建模與分析”，在這一領(lǐng)域展開了新的探索。

眾所周知，云計(jì)算的飛速發(fā)展，使得軟件面臨的環(huán)境產(chǎn)生了較大的變化：從傳統(tǒng)的相對(duì)靜態(tài)、封閉、可控的環(huán)境，演變?yōu)樵朴?jì)算環(huán)境下更加開放、動(dòng)態(tài)和多變。軟件面臨的環(huán)境的這種變化，一方面，造成了傳統(tǒng)的軟件理論、方法和技術(shù)在面對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的軟件時(shí)，將不得不面對(duì)一系列的困難與挑戰(zhàn)；另一方面，新的環(huán)境為解決傳統(tǒng)環(huán)境中難以解決的某些問(wèn)題，提供了傳統(tǒng)環(huán)境中無(wú)法提供的有力支持和新的解決思路，同時(shí)為研究新的軟件理論、方法和技術(shù)提供了難得的機(jī)遇。

為了深入地研究云計(jì)算并降低復(fù)雜性，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所提出了被廣泛接納的分層方法，根據(jù)所處的不同層次，按照服務(wù)類型將云計(jì)算分為3個(gè)層次：SaaS(Software as a Service，軟件即服務(wù))、PaaS(Platform a s a S e r v i c e，平臺(tái)即服務(wù))、IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))。SaaS體現(xiàn)了“軟件服務(wù)化，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化”的理念，服務(wù)提供商以一對(duì)多的方式提供軟件管理和維護(hù)服務(wù)，使得軟件以一種新的形態(tài)服務(wù)于社會(huì)各個(gè)層次各個(gè)行業(yè)，這種新的特質(zhì)也給軟件演化帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

楊芙清院士指出，構(gòu)造性和演化性是軟件的兩個(gè)基本特性。云計(jì)算環(huán)境下的軟件作為傳統(tǒng)軟件的自然延伸，同樣具有這兩個(gè)基本特性。李彤團(tuán)隊(duì)所研究的這一項(xiàng)目所關(guān)注的重點(diǎn)就是軟件的演化性，尤其是動(dòng)態(tài)演化性。

軟件是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中問(wèn)題空間與解空間的具體描述，是客觀事物的一種反應(yīng)?，F(xiàn)實(shí)世界是不斷演化的，軟件系統(tǒng)面對(duì)的問(wèn)題域也是不停地發(fā)展變化的，這使得用戶期望軟件系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)外界要求的變化。軟件演化一般可以分為靜態(tài)演化和動(dòng)態(tài)演化。圍繞動(dòng)態(tài)演化，動(dòng)態(tài)配置是動(dòng)態(tài)演化實(shí)施的主要手段和活動(dòng)。由于云計(jì)算環(huán)境下軟件服務(wù)的“一對(duì)多”“多租戶”“按需使用”“隨處可用”等特性，決定了SaaS軟件不能在停機(jī)狀態(tài)下實(shí)施演化，否則將使大量的租戶受到影響甚至是重大損失，從而也直接影響到軟件提供商的利益。因此，在云計(jì)算環(huán)境下，必須盡可能以動(dòng)態(tài)演化的方式，通過(guò)實(shí)施動(dòng)態(tài)配置，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件錯(cuò)誤的修正、功能的完善、性能的優(yōu)化等演化需求，以降低動(dòng)態(tài)演化實(shí)施的代價(jià)。同時(shí)，也只有可動(dòng)態(tài)演化的軟件系統(tǒng)，才能更好地適應(yīng)開放、動(dòng)態(tài)和多變的云計(jì)算環(huán)境。可見，在云計(jì)算環(huán)境下，對(duì)于軟件的動(dòng)態(tài)演化，其重要性和迫切性較傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境更加凸顯。

然而，即使在傳統(tǒng)的相對(duì)靜態(tài)、封閉、可控的環(huán)境下，實(shí)施動(dòng)態(tài)演化也并非易事：一方面，缺乏專門針對(duì)動(dòng)態(tài)演化的軟件設(shè)計(jì)方法論，導(dǎo)致現(xiàn)有的待演化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化性普遍不高，從而降低動(dòng)態(tài)演化的易操作性；另一方面，支持動(dòng)態(tài)演化實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施的缺失，使得動(dòng)態(tài)演化實(shí)施缺乏支持，是導(dǎo)致動(dòng)態(tài)演化不易操作的另一個(gè)重要原因。在動(dòng)態(tài)演化理論方面，還面臨著“行為相關(guān)性問(wèn)題”及“一致性問(wèn)題”這兩大挑戰(zhàn)。

針對(duì)這些問(wèn)題，李彤項(xiàng)目組提出了一種雙模型驅(qū)動(dòng)的面向軟件動(dòng)態(tài)演化的建模與分析方法。首先，針對(duì)云計(jì)算開放、動(dòng)態(tài)和多變的新環(huán)境，提出面向動(dòng)態(tài)演化的SaaS雙模型建模方法：該方法從演算模型和結(jié)構(gòu)模型兩個(gè)視角對(duì)SaaS軟件進(jìn)行建模，并以行為映射為準(zhǔn)則保證兩類模型的可追蹤性；其次，云計(jì)算的出現(xiàn)使得大量軟件運(yùn)行在集中的服務(wù)器上，項(xiàng)目將對(duì)其繼續(xù)延伸——利用云服務(wù)化的各種功能開展動(dòng)態(tài)演化的分析和實(shí)施，這些功能被集成到PaaS平臺(tái)的服務(wù)之中，對(duì)其抽象提出面向PaaS的云演化管程機(jī)制模型；最后，基于云演化管程機(jī)制、由雙模型驅(qū)動(dòng)，提出解決動(dòng)態(tài)演化分析和實(shí)施過(guò)程中的部件相關(guān)性分析和一致性保持兩大問(wèn)題，進(jìn)而為保證云計(jì)算環(huán)境下軟件動(dòng)態(tài)演化實(shí)施的可靠性奠定基礎(chǔ)。

增強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)軟件產(chǎn)業(yè)人才

“科學(xué)研究與團(tuán)隊(duì)建設(shè)、人才培養(yǎng)并行”，這一直都是李彤團(tuán)隊(duì)所踐行的理念。2016年，李彤所領(lǐng)導(dǎo)的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”成功入選為云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，成為了云南大學(xué)信息領(lǐng)域申報(bào)成功的第一個(gè)省級(jí)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)申報(bào)獲準(zhǔn)了云南省軟件工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、系統(tǒng)科學(xué)博士后流動(dòng)站、國(guó)家CDIO人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)、國(guó)家軟件人才國(guó)際培訓(xùn)基地等重要國(guó)家級(jí)和省部級(jí)教學(xué)科研平臺(tái)，為科學(xué)研究和人才培養(yǎng)提供了優(yōu)質(zhì)環(huán)境。

參加2016科學(xué)中國(guó)人年度人物盛典

其實(shí)，這一由云南大學(xué)軟件學(xué)院的20位教師組成的團(tuán)隊(duì)，早在2009年就成功入選成為了云南省省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。一直以來(lái)，團(tuán)隊(duì)高度重視人才培養(yǎng)，注重科研反哺教學(xué)，申報(bào)獲準(zhǔn)了《軟件工程》國(guó)家精品課程和國(guó)家精品資源共享課程等具有重要影響力的課程；主持了6項(xiàng)國(guó)家級(jí)人才培養(yǎng)質(zhì)量工程項(xiàng)目，成果曾獲得了國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

今后，他們還將以“研究突出原創(chuàng)，技術(shù)追求創(chuàng)新，成果促進(jìn)產(chǎn)業(yè)”為指導(dǎo)思想，為獲取原創(chuàng)性、標(biāo)志性的科研成果，開發(fā)具有重要應(yīng)用價(jià)值的軟件產(chǎn)品，培養(yǎng)更多的軟件產(chǎn)業(yè)人才，打造一支軟件工程領(lǐng)域具有國(guó)際影響力的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)而努力。

時(shí)光流轉(zhuǎn)，萬(wàn)事萬(wàn)物都在變化，唯一不變的便是李彤對(duì)于科學(xué)研究的那份執(zhí)著。從踏進(jìn)大學(xué)校園的那一刻到現(xiàn)在，李彤始終在軟件工程領(lǐng)域篤定前行著，并取得了諸多優(yōu)秀成果。因?yàn)樗谶@一領(lǐng)域所做出的突出貢獻(xiàn)，李彤還被評(píng)為了《科學(xué)中國(guó)人》雜志2016年度人物。

回首過(guò)往，李彤的科研路走得堅(jiān)定而踏實(shí)；面對(duì)未來(lái)，他內(nèi)心仍涌動(dòng)著一股力量。30多年來(lái)，正是這股力量，激勵(lì)著他，在科研之路上不忘初心，無(wú)悔前行！