本發(fā)明是一種在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法，使用數(shù)據(jù)、信息和知識流來抽象軟件開發(fā)過程中各種數(shù)據(jù)、信息和知識操縱和使用場景。我們建議通過管理數(shù)據(jù)和信息重用，冗余和結構來提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。

背景技術：

軟件開發(fā)從產生到現(xiàn)在歷經了數(shù)種體系結構的變革，從傳統(tǒng)的體系結構階段到基于組件的體系結構階段，再到面向服務的體系結構階段，每次變革都是為了應對不斷增加的軟件復雜度。隨著軟件應用規(guī)模的逐步擴大，應用層次的逐步深入，軟件開發(fā)復雜度日益增加。面對復雜多變的軟件需求，如何減少開發(fā)成本，如何充分利用現(xiàn)有的資源提高軟件可重用性，成為了一個迫切需要解決的問題。

價值驅動設計提供了一個框架來增強大型系統(tǒng)設計的系統(tǒng)工程流程，軟件開發(fā)是整個項目系統(tǒng)設計的關鍵。在開展任何項目之前，必須建立切合實際的規(guī)劃和控制程序，使各方能夠以足夠的權威性和確定性來管理項目。在本體論上，從業(yè)務規(guī)劃到信息技術實施的連貫過程包括數(shù)據(jù)的觀察和收集，從發(fā)送方到接收方（可能是人或機器）的信息傳輸和知識創(chuàng)造等基本概念活動。這些基本活動包括需求規(guī)范中的表面語義，累積轉移到設計人工制品。在積累的同時，利益相關者之間也有增值和商業(yè)價值平衡。本發(fā)明將數(shù)據(jù)、信息和知識層面的整個系統(tǒng)設計流程模型化為數(shù)據(jù)、信息和知識生命周期中數(shù)據(jù)共享、信息傳遞和知識創(chuàng)建控制的階段，將相應的數(shù)據(jù)、信息和知識處理階段作為原子數(shù)據(jù)、信息和知識處理活動和狀態(tài)進行細化，并將這些活動或狀態(tài)與其對系統(tǒng)質量屬性的影響相關聯(lián)，最終以計算方式映射到業(yè)務價值。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法，為了最大化業(yè)務盈利能力，提出在數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的基礎上，跨越經濟規(guī)劃和技術實施之間橋接雙向價值驅動設計，使用數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜來分析對包括需求分析、架構設計和模型抽象在內的軟件開發(fā)活動產生負面影響的問題。

技術方案：本發(fā)明的方法是一種在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法，其目標是為信息技術方面的實施提供指導和整合，實現(xiàn)連貫一致的數(shù)據(jù)、信息和知識協(xié)調以及強大的價值導向適應性，最大限度地提高利益相關者方的利益。

一、體系結構

圖1給出了在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法的結構，圖2給出了數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的關聯(lián)關系，本發(fā)明對軟件開發(fā)活動中的需求分析、架構設計、模型抽象等軟件開發(fā)活動分別基于數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜進行分析，細化軟件開發(fā)流程。

下面給出數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的具體說明：

數(shù)據(jù)圖譜：數(shù)據(jù)圖譜能記錄關鍵詞出現(xiàn)的頻度，包括結構、時間和空間三個層次的頻度。我們定義結構頻度為數(shù)據(jù)出現(xiàn)在不同數(shù)據(jù)結構中的次數(shù)，時間頻度為數(shù)據(jù)的時間軌跡，空間頻度被定義為數(shù)據(jù)的空間軌跡。數(shù)據(jù)圖譜上可以描述圖中各個結點之間關聯(lián)的緊密程度即密度，可以反映出哪些數(shù)據(jù)聯(lián)系緊密，哪些數(shù)據(jù)聯(lián)系稀疏。但數(shù)據(jù)圖譜上未對數(shù)據(jù)的準確性進行分析，可能出現(xiàn)不同名稱的數(shù)據(jù)但表示同意含義，即數(shù)據(jù)冗余。綜上，數(shù)據(jù)圖譜只能對數(shù)據(jù)進行靜態(tài)分析，無法分析和預測數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。

數(shù)據(jù)是通過觀察獲得的數(shù)字或其他類型信息的基本個體項目，但是在沒有上下文語境的情況下，它們本身沒有意義。數(shù)據(jù)圖譜可以通過數(shù)組、鏈表、隊列、樹、棧、圖等數(shù)據(jù)結構來表達。在數(shù)據(jù)圖譜上，通過計算數(shù)據(jù)的頻度，得出數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)圖譜上的支持度和置信度來刪除錯誤或無用數(shù)據(jù)，刪除的條件是必須同時滿足支持度和置信度的閾值要求，閾值過大不利于圖譜表達的準確性，過小會不利于表達的完整性，可以根據(jù)計算圖譜反饋的結果信息動態(tài)調整。

信息圖譜：信息是通過數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)經過組合之后的上下文傳達的，經過概念映射和相關關系連接之后的適合分析和解釋的信息。信息圖譜可以通過關系數(shù)據(jù)庫來表達。在信息圖譜上可以進行數(shù)據(jù)清洗，消除冗余數(shù)據(jù)，根據(jù)實體之間的交互度進行初步抽象，提高設計的內聚性，降低耦合度。通過圈定特定數(shù)量的實體，計算內部交互度和外部交互度，內聚性cohesion等于內部交互度和外部交互度的比值，我們設定所圈定的實體之間必須構成一個連通圖。

知識圖譜：知識是從積累的信息中獲得的總體理解和意識，將信息進行進一步的抽象和歸類可以形成知識。知識圖譜可以通過包含結點和結點之間關系的有向圖來表達。知識圖譜可以表達各種語義關系，在知識圖譜上能通過信息推理和實體鏈接提高知識圖譜的邊密度和結點密度，知識圖譜的無結構特性使得其自身可以無縫鏈接。信息推理需要有相關關系規(guī)則的支持，這些規(guī)則可以由人手動構建，但往往耗時費力，得到復雜關系中的所有推理規(guī)則更加困難。目前，信息推理主要依賴于關系的同現(xiàn)，并使用關聯(lián)挖掘技術自動查找推理規(guī)則。使用關系規(guī)則實現(xiàn)關系提取的典型的方法有基于歸納邏輯程序（ilp）的方法，基于關聯(lián)規(guī)則挖掘（arm）的方法和路徑排序算法（pra），基于ilp的方法和基于arm的方法的共同之處在于通過挖掘從知識圖譜中抽取一些規(guī)則，然后把這些規(guī)則應用到知識圖譜上，從而推出新的關系。pra使用每個不同的關系路徑作為一維特征，通過在知識圖譜中構建大量的關系路徑來構建關系分類的特征向量和關系分類器來提取關系，關系的正確度超過某一閾值后認為新關系成立。

二、基于數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的價值驅動的服務軟件開發(fā)方法的實現(xiàn)與應用方案

1、建模過程的元模型

本發(fā)明創(chuàng)建了一個元數(shù)據(jù)流程，從需求側抽象轉移數(shù)據(jù)，信息和知識，從業(yè)務規(guī)劃到服務組合，反映利益相關者正在實施的期望的模型工件逐漸，每個設計活動都符合預期效果或偏離理想效果。在定制的軟件協(xié)同開發(fā)網絡中，通過交換各種工件實現(xiàn)參與者之間的合作。此外，開發(fā)過程由參與者將一個工件轉換為另一個或一組新工件的工作構成。在此過程中，可能會發(fā)生以下有關數(shù)據(jù)，信息和知識的情況：

（1）由原始工件指示的數(shù)據(jù)、信息和知識在生成的工件中保持有效；

（2）生成的工件中缺少數(shù)據(jù)、信息和知識；

（3）原始工件中不包含的額外數(shù)據(jù)，信息和知識在所產生的工件中引入。

數(shù)據(jù)，信息和知識的使用與使用數(shù)據(jù)，信息和知識解決問題的主題密切相關。本發(fā)明確定以下事實會影響數(shù)據(jù)、信息和知識使用活動期間數(shù)據(jù)、信息和知識交換過程的一般價值：

（1）在數(shù)據(jù)，信息和知識方面

（a）在哪里尋求數(shù)據(jù)、信息和知識資源來實現(xiàn)具體的功能；

（b）什么數(shù)據(jù)、信息和知識是真正有用的；

（c）衡量獲取相關數(shù)據(jù)、信息和知識的成本；

（2）在設計活動中；

（a）活動來源和目標之間的數(shù)據(jù)、信息和知識不一致；

（b）活動的來源和目標之間的數(shù)據(jù)、信息和知識的完整性；

（c）對活動目標的誤解（時間要求，成本要求等）；

（d）數(shù)據(jù)、信息和知識的可重用性；

（e）數(shù)據(jù)、信息和知識介紹/組織的效率；

（f）數(shù)據(jù)、信息和知識使用的有效性。

軟件和服務開發(fā)生命周期指定參與者之間的互動。在數(shù)據(jù)、信息和知識轉換方面，每個利益相關者或參與者接受數(shù)據(jù)、信息和知識源中指定形式的數(shù)據(jù)、信息和知識，并產生指定類型的目標數(shù)據(jù)、信息和知識。在這種情況下，我們確定以下屬性：

（1）利益相關者處理信息類型的能力是不同的；

（2）引入利益相關方不了解的信息會導致成本或人力資源增加；

（3）利益相關者會產生無法被有效處理或轉換的信息。

建模質量衡量標準

本發(fā)明提出從數(shù)據(jù)共享，信息通信和知識創(chuàng)造的角度對設計的效率和正確性的計算機制進行建模，以補充價值計算。本發(fā)明將實際設計的正確性如下表示：

（1）完整率=已轉移的預期數(shù)據(jù)/信息/知識的百分比；

（2）數(shù)據(jù)，信息和知識的錯誤率表示完成的數(shù)據(jù)/信息/知識轉移的可靠性；

（3）增值=規(guī)模（用戶|市場）*完整率*重用率*（1-錯誤率）/冗余率。

有益效果：

本發(fā)明提出了一種在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法方法，目的是基于數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的基礎上，跨越經濟規(guī)劃和技術實施之間橋接雙向價值驅動設計，從而最大化業(yè)務盈利能力。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1）跨越良好的經濟知識和設計經驗，可以為所有的利益相關者提供增值的雙贏服務混搭環(huán)境，以便于利益相關者可以花費最低成本，但獲得相對可選的服務；

2）與cmmi相比，cmmi從細化的角度重點關注管理，本發(fā)明從商業(yè)設計的頂端形成閉環(huán)來實現(xiàn)細節(jié)；

3）從數(shù)據(jù)、信息和知識的角度細化了軟件開發(fā)活動，有效解決軟件開發(fā)過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息知識冗余、無用、錯誤和控制不當?shù)葐栴}。

附圖說明

圖1是基于在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法結構。

圖2是數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜的關聯(lián)關系示例。

圖3是需求分析中冗余和無用數(shù)據(jù)示例。

圖4是概要設計中信息流控制不當和信息丟失示例。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種在集成數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜構建的處理架構基礎上采用價值驅動設計理念的服務軟件開發(fā)方法，對軟件開發(fā)活動中的需求分析、概要設計和詳細設計活動分別基于數(shù)據(jù)圖譜、信息圖譜和知識圖譜進行分析，細化軟件開發(fā)流程。

一．需求分析活動中數(shù)據(jù)的觀察與采集

需求開發(fā)過程一般分為需求獲取，需求分析，撰寫需求規(guī)范和需求驗證四個階段。需求獲取的主要任務是了解用戶的類型和業(yè)務領域，并根據(jù)用戶的要求確定整體系統(tǒng)目標和工作范圍。本發(fā)明使用數(shù)據(jù)圖譜來模擬需求開發(fā)過程，查找對開發(fā)有負面影響的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明限制一些數(shù)據(jù)是無用的，因為它既不利于積極建立必要的中間模型或目標模型，也不利于實施由錯誤數(shù)據(jù)證明的負面構造。引入無用的數(shù)據(jù)需要額外的努力，資源和時間成本。無用數(shù)據(jù)的特殊情況是有用的數(shù)據(jù)是不必要的，但被重復創(chuàng)建，引入和存儲。無用數(shù)據(jù)被模擬為參與者活動期間生成的數(shù)據(jù)，但對后續(xù)活動無效。對于理想使用模型中需要被重用的數(shù)據(jù)，將最大化其使用和發(fā)生，同時最小化其重復創(chuàng)建。圖3顯示了需求分析過程中的數(shù)據(jù)共享情況。黑框內容代表軟件開發(fā)的設計活動和黑色橢圓框中的內容代表數(shù)據(jù)產生。由于需求跟蹤記錄對最終活動沒有影響，需求規(guī)范的出度為1即可。在軟件設計過程中也有一些冗余的情況，它們反復和不必要地產生和收集相同的數(shù)據(jù)。在圖3中，活動過程審核和過程質量分析將產生不必要的反復制作的審查報告。每個活動都應配備執(zhí)行時間，但本發(fā)明在圖3中沒有展示。

二．架構設計中的信息流控制

從信息傳遞的角度來看，信息流需要很好地規(guī)劃，以避免諸如順序傳送的低效情況，這樣就允許并行模式，反之亦然。不正確的信息控制和信息丟失將導致建?；顒拥难舆t甚至失敗，并且時間跨度將超過理想過程中的預期時間。信息流傳輸不足增加了資源方面的壓力，包括存儲和帶寬。

1.不合適的信息流控制

有多種情況可以優(yōu)化控制流程。例如，如果一個活動的執(zhí)行獨立于在它之前的活動，即兩者的執(zhí)行不存在執(zhí)行依賴，表示為一個活動的輸入不包含其先前活動的輸出，則活動的開始時間可以在其之前或之后移動。如圖4所示，活動“正規(guī)檢視”和活動“問題跟蹤和解決”之間的執(zhí)行存在依賴關系?；顒印罢?guī)檢視”必須在活動“問題跟蹤和解決”之前發(fā)生，因為活動“正規(guī)檢視”是活動的輸入“跟蹤和解決問題”。但是執(zhí)行活動“撰寫測試方案”不依賴于活動“撰寫概要設計說明書”，所以這兩個活動可以并行執(zhí)行。那么時間跨度和資源壓力就會降低。

2.信息丟失

不正確的設計可能來自于在利益相關者側向實施的工件或傳輸過程的轉移過程中丟失了一些數(shù)據(jù)和信息的情況。當選擇數(shù)據(jù)作為利益相關者轉移的目標時，數(shù)據(jù)在概念上成為信息。與理想的設計過程相比，并沒有完整實現(xiàn)需求，因此信息丟失使得設計無法在完成項目方面取得成功，失去某些信息將導致不可能完成項目。信息丟失將導致信息設置少于預期的信息。圖4中信息“審計報告”應被傳輸給“問題跟蹤和解決”活動，但是有可能過早地被丟棄，因為活動“設計審查”和活動“跟蹤解決問題”之間有很多的中間活動，而信息“審查報告”對其后續(xù)活動沒有影響。

三．知識創(chuàng)造

知識是由用戶適當處理的信息。當信息被充分吸收時，它產生知識，改變個人對信息的心理存儲，并使他的發(fā)展和他所生活的社會的發(fā)展受益。知識是指用于產生“如何”問題的答案的信息。在實踐中，知識也被用來構建活動，為“如何”，“什么”，“哪個”，“何時”和“哪里”指導的問題提供答案。知識不直接通過直接轉移或轉換來組成目標模型，而是可以在邏輯上用于對排除功能的負邏輯連接進行分類。關于目標模型的知識積累可以通過實體和關系推理來減少直接構建系統(tǒng)的實體和關系的數(shù)量。未知信息將在一系列未決定的可能性/選擇中得到證明，這些可能性/選擇需要通過進一步的數(shù)據(jù)，信息和知識介紹客觀決定，或由利益相關者主觀決定。將問題泛化，以更抽象的方式識別正在處理的問題，了解每個模式和原則是如何編寫的，并了解自己要解決的問題是否符合特定模式或原則視試圖解決的問題。設計模式是高層次的解決方案，運用知識把問題抽象，不過于關注具體問題的細節(jié)，了解應用程序中什么可能發(fā)生變化，從而選擇可以有助于軟件開發(fā)的設計模式。在軟件詳細設計過程中，使用知識圖譜進行建模可以提高需求表達的完整性。在知識圖譜中，可以通過知識推理建立更多實體之間的新關聯(lián)，從而擴展實體之間的關系，增加知識圖譜的邊緣密度。