中国科学：信息科学2020年第50卷第11期：1595-1611 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Informationis SCIENCE CHINA PRESS 可成长软件专题·评述 CrossMark 可成长软件理论方法和实现技术：从范型到跨越 许畅12*，秦逸12，余萍12，曹春12，吕建12 1.南京大学计算机软件新技术因家重点实验室，南京210023 2.南京大学计算机科学与技术系，南京210023 *通信作者.E-mail:changxu@nju.edu.cn 收稿日期：2020-04-01；修回日期：2020-07-07：接受日期：2020-09-30：网络出版日期：2020-11-10 因家重点研发计划（批准号：2017YFB1001801)和国家自然科学基金（批准号：61932021,61902173）资助项目 摘要在云计算和大数据的技术背景下，“人-机-物”三元融合的应用模式正不断加速社会的信息 化进程，并对软件系统的自适应和持续演化能力提出了新的需求.本文探索了面临软硬件环境及外部 资源不断变迁挑战下的可成长网构软件理论方法和实现技术，从软件可成长性问题的由来，至可成长 性概念的内涵和可成长软件的范型机理，在开放环境感知与自适应、无缝演化和过程演进，以及演化 质量评估方法和保障机制3个方面系统分析了可成长软件的技术挑战并介绍了当前的技术进展，以支 撑软件系统在不断成长视角下的长期生存. 关键词可成长软件，范型机理，自主适应，持续演化 1引言 云计算，大数据技术和“人-机-物”三元融合的应用模式正不断加速社会的信息化进程，在此 背景下，软件作为信息社会的基础设施，常面临着其软硬件环境及外部资源不断变迁的挑战.对此，以 基础软件方法学及相应关键技术的系统创新，增强开放网络环境下软件系统的自适应和持续演化能 力，使其能够长期生存并不断成长，成为了当前国际学术研究的新焦点.本文以科技部国家重点研发 计划“云计算和大数据”专项“可持续演化的智能化软件理论，方法和技术”的工作为基础，介绍我们 在以智能化为手段，以可成长为本质的可持续演化软件理论、方法和技术方面的研究进展，以抛砖引 玉，吸引专家见解和开发者实践. 本文组织如下，首先，我们介绍软件的可成长性，分析可成长性问题的由来，以及可成长性概念的 内涵和范畴：其次，我们探索以网构软件的思想来构建可成长软件的理论方法，分析实现可成长网构 软件的可能途径、其范型机理，以及技术挑战：再次，我们讨论支撑软件可成长性的关键技术，包括赋 能关键技术和外围关键支撑，其涉及软件开放环境感知与自适应、无缝演化和过程演进，以及演化质 引用格式：许畅，秦逸，余萍，等.可成长软件理论方法和实现技术：从范型到跨越.中国科学：信息科学，2020,50：1595-1611，doi 10.1360/SSL-2020-0079 Xu C,Qin Y,Yu P,et al.Theories and techniques for growing software:paradigm and beyond (in Chinese).Sci Sin Inform,2020,50:1595-1611,doi:10.1360/SsL-2020-0079 ©2020《中国科学》杂志社 www.scichina.com infocn.scichina.com https://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSI-2020-0079SCIENTIA SINICA Informationis 中国科学 : 信息科学 2020 年 第 50 卷 第 11 期 : 1595–1611 ⃝c 2020《中国科学》杂志社 www.scichina.com infocn.scichina.com 可成长软件专题 . 评述 可成长软件理论方法和实现技术: 从范型到跨越 许畅1,2* , 秦逸1,2 , 余萍1,2 , 曹春1,2 , 吕建1,2 1. 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室, 南京 210023 2. 南京大学计算机科学与技术系, 南京 210023 * 通信作者. E-mail: changxu@nju.edu.cn 收稿日期: 2020–04–01 ; 修回日期: 2020–07–07 ; 接受日期: 2020–09–30; 网络出版日期: 2020–11–10 国家重点研发计划 (批准号: 2017YFB1001801) 和国家自然科学基金 (批准号: 61932021, 61902173) 资助项目 摘要 在云计算和大数据的技术背景下, “人 – 机 – 物” 三元融合的应用模式正不断加速社会的信息 化进程, 并对软件系统的自适应和持续演化能力提出了新的需求. 本文探索了面临软硬件环境及外部 资源不断变迁挑战下的可成长网构软件理论方法和实现技术, 从软件可成长性问题的由来, 至可成长 性概念的内涵和可成长软件的范型机理, 在开放环境感知与自适应、无缝演化和过程演进, 以及演化 质量评估方法和保障机制 3 个方面系统分析了可成长软件的技术挑战并介绍了当前的技术进展, 以支 撑软件系统在不断成长视角下的长期生存. 关键词 可成长软件, 范型机理, 自主适应, 持续演化 1 引言 云计算, 大数据技术和 “人 – 机 – 物” 三元融合的应用模式正不断加速社会的信息化进程, 在此 背景下, 软件作为信息社会的基础设施, 常面临着其软硬件环境及外部资源不断变迁的挑战. 对此, 以 基础软件方法学及相应关键技术的系统创新, 增强开放网络环境下软件系统的自适应和持续演化能 力, 使其能够长期生存并不断成长, 成为了当前国际学术研究的新焦点. 本文以科技部国家重点研发 计划 “云计算和大数据” 专项 “可持续演化的智能化软件理论, 方法和技术” 的工作为基础, 介绍我们 在以智能化为手段, 以可成长为本质的可持续演化软件理论、方法和技术方面的研究进展, 以抛砖引 玉, 吸引专家见解和开发者实践. 本文组织如下, 首先, 我们介绍软件的可成长性, 分析可成长性问题的由来, 以及可成长性概念的 内涵和范畴; 其次, 我们探索以网构软件的思想来构建可成长软件的理论方法, 分析实现可成长网构 软件的可能途径、其范型机理, 以及技术挑战; 再次, 我们讨论支撑软件可成长性的关键技术, 包括赋 能关键技术和外围关键支撑, 其涉及软件开放环境感知与自适应、无缝演化和过程演进, 以及演化质 引用格式: 许畅, 秦逸, 余萍, 等. 可成长软件理论方法和实现技术: 从范型到跨越. 中国科学: 信息科学, 2020, 50: 1595–1611, doi: 10.1360/SSI-2020-0079 Xu C, Qin Y, Yu P, et al. Theories and techniques for growing software: paradigm and beyond (in Chinese). Sci Sin Inform, 2020, 50: 1595–1611, doi: 10.1360/SSI-2020-0079 https://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSI-2020-0079