软件工程领域的科技新星

——记武汉大学软件工程国家重点实验室副教授马于涛

本刊记者  高慧娟     

    马于涛，武汉大学软件工程国家重点实验室副教授，ACM、IEEE会员，CCF高级会员，CCF服务计算专委会委员，CCF YOCSEF武汉AC委员，CCF《技术动态》编委。主要研究方向为经验软件工程，研究兴趣包括软件度量、软件演化与维护、软件工程与网络科学交叉研究。

    近五年来，主持完成国家自然科学基金1项、中国博士后科学基金面上资助（一等）等省部级项目5项，作为科研骨干参与完成国家“973计划”项目2项；目前，作为负责人承担了国家自然科学基金1项、国家“973计划”项目子课题1项；出版专著1部，发表学术论文30余篇，获得国家发明专利授权5项；曾获2009年国家科技进步奖二等奖、2011年和2008年湖北省科技进步奖一等奖、2010年湖北省优秀专利项目奖等主要科技奖励。     

    随着互联网的快速发展和应用需求的激增，软件系统的规模和复杂性呈爆炸式增长。当前的软件工程理论和方法还不足以支撑未来软件发展的需求，在设计、评估、监控、演化、维护等多个环节面临着一系列挑战性问题，其中的核心难题是软件如何灵活高效地提供能满足复杂多样的受众需求的优质便捷服务。为此，我们专门采访了武汉大学软件工程国家重点实验室的青年学者马于涛副教授，并对他目前的研究重点——面向按需服务的软件开发和复杂软件系统的分析与优化，进行了深入解析，希望能见微知著，进一步了解软件工程领域的发展状况。

    瘦、年轻、精神是记者对马于涛的第一印象，长期戴着的眼镜给他平添了一些书生气质。

    简单交流后，记者获悉近五年来他已主持完成了多项国家、省部级的科研课题，获国家授权发明专利5项，且荣获过包括国家科技进步奖二等奖在内的多项荣誉，出版了一本专著，发表学术论文30余篇，在面向服务的软件开发、软件度量和软件演化与维护等方面做出了可喜的成绩。

    2001年6月，马于涛毕业于武汉科技大学计算机科学与技术专业，随后顺利获得该校计算机应用技术专业工学硕士学位。经过不懈的努力和刻苦的学习，在继续深造过程中先后受教于我国软件工程领域的知名专家何克清教授和李德毅院士，使他在科学研究、学术道德等方面都得到了良好的培养和熏陶，本身热爱科研工作的他，也逐渐成长为我国软件工程研究与实践的后备力量中的一员。

实践篇：     

核心技术业界应用产效益

    据了解，为了解决20世纪60年代中期爆发的众所周知的软件危机，“软件工程”的概念在1968年召开的NATO软件工程会议上被正式提出，并在以后不断发展、完善。四十多年来，为了寻找治愈软件危机的“银弹”，研究人员和实践者在不断探索新的软件开发技术和方法。

    马于涛介绍，受国家“973计划”项目的资助，经过五年多的艰苦钻研，李德毅院士、何克清教授的科研团队创建形成了具有“可伸缩架构、灵活互操作、虚拟化管理”技术特点的面向按需服务的软件开发方法论，其中的一些关键技术已被ISO和TOG（The Open Group）等国际组织标准化，并实施了产业化应用，对我国软件产业的发展将产生积极深远的影响。

    当记者问及他个人的贡献时，他谦虚地表示：“我只是在软构件/服务资源管理、面向按需服务架构及解决方案设计、软件服务平台研发与应用这三个方面贡献了自己一点微薄的力量而已。”

    在软构件/服务资源管理方面，马于涛及其合作者提出了一种基于领域本体的软构件分类和注册方法，屏蔽实现差异、易于扩展，增强语义关联、互操作性强，已在武汉开目信息技术有限责任公司和武钢工程技术集团计控公司实施，产生了可观的经济效益，成功获得了2010年湖北省优秀专利项目奖。

    好的软件架构是一个大型软件开发项目取得成功的关键。针对IBM SOA（Service-Oriented Architecture）参考架构在个性化需求分析和IT资源虚拟化管理方面的不足，马于涛及其合作者基于RGPS（Role, Goal, Process, Service）需求元建模框架和ISO/IEC 19763系列标准，设计了针对软件服务平台的面向按需服务架构，驱动业务流程的个性化定制与服务聚合，通过服务解决方案的规模化定制提升传统SOA的按需应变能力。在团队所有人员的不懈努力下，相关成果通过了国际TOG组织的严格评审，被确定为其云计算参考架构CCRA（Cloud Computing Reference Architecture）标准的基础技术，荣获2011年湖北省科技进步奖一等奖。

    作为发展中国家，现阶段我国软件产业的发展正处在一个转型期，欧美软件服务业的快速发展，以及一些知名IT公司（如IBM、微软、SAP等）设置的技术壁垒给我国软件服务业的国际化发展带来了沉重的压力。但当看到我国软件工程领域的创新科研成果被采纳为全球IT业界技术标准时，记者对以后我国软件服务业优势技术推广并影响更多的国外IT企业充满期望。

    瞄准国内软件企业的实际需求，结合之前研究的核心技术，马于涛作为团队骨干与相关公司合作设计研发了“制造业信息化软构件库的互操作性管理与服务平台”和“云服务超市系统”，支持软构件/服务的按需选择和动态组装，快速开发应用软件系统和云服务应用，让研究成果中的实用技术真正服务于产业。据了解，由此构造的开目系列软件产品推广应用于国内230多家制造业企业，取得了显著的经济效益，相继获得了2011年中国国际工业博览会铜奖、2009年国家科技进步奖二等奖和2008年湖北省科技进步奖一等奖，在我国软件工程领域产生了较大影响。

深研篇：     

前沿问题学科交叉探真究

    复杂系统和复杂性科学被国内外许多科学家认为是二十一世纪科学发展的前沿。

“软件系统作为一类人工复杂网络受到了来自软件工程、信息科学、统计物理等领域研究人员的关注；同时，复杂系统和复杂网络研究的成果为探索大规模软件系统的结构特性和行为特征提供了有力支持。”据马于涛介绍，面向按需服务的软件开发方法侧重如何构造软件，而复杂软件系统的分析与优化则关注如何度量软件，两者相辅相成。

    针对图灵奖得主Frederick Brooks教授提出的软件结构信息度量的挑战，马于涛及其合作者提出并创建了一个层次型的度量标度体系及其变粒度的量化指标集，从不同粒度揭示软件结构演化的动力学特性和规律，便于系统重构和结构优化，对解决Brooks教授提出的挑战具有积极意义。相关学术论文相继在《Journal of Computer Science and Technology》和IEEE CIT（Computer and Information Technology） 2006国际会议上发表，并获得IEEE CIT 2006会议唯一的最佳论文奖，得到与会者的高度关注。

    围绕构建的度量标度体系，他和合作者提出了有序性、稳定性等重要软件特性分析的网络化方法，以开源软件的拓扑结构为载体，阐明了软件结构稳定和自适应演化的机理，为大规模软件的设计与维护提供指导原则，在《力学进展》和《软件学报》相继发表了综述性长文，并由科学出版社出版专著《软件网络》，国际复杂网络研究权威、IEEE Fellow、香港城市大学陈关荣教授在该书的序言中评价“毋庸置疑，这是国内也是国际上第一本从复杂网络的角度来研究和阐述‘软件网络’的论著。”该书针对大规模软件开发中设计和维护存在的实际问题，借鉴复杂网络研究的最新成果，系统地介绍了复杂系统和复杂网络与软件工程相融合的思想以及软件网络的概念、分析度量体系、调控方法和核心技术，为检测软件结构设计的缺陷、揭示软件演化的客观规律、提高软件系统的设计质量提供了理论基础。

    马于涛及其合作者还在软件缺陷检测和预测方面进行了深入研究，主要工作包括在软件内部属性和外部结构特性之间建立关联，设计了结构缺陷检测指标及预测模型，辅助软件开发者快速准确地分析和发现结构设计的缺陷，为软件的质量评估与保证提供了一种新的视角和方法。代表性论文发表在《Journal of Systems Science and Complexity》、《Frontiers of Computer Science in China》、《Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems: Series B》和COMPSAC、SEKE、APSEC等期刊和会议上，被《Advances in Physics》（SCI IF: 34.294）、《Information Sciences》、《Physica A》、ICSE 2012、ECOOP 2011等著名SCI刊物和软件工程国际会议上发表的论文引用并正面评价，反响较好。

武汉大学软件工程国家重点实验室是以“开放、流动、联合、竞争”为建设方针的国内第一个计算机领域的国家重点实验室，科研师资力量雄厚。记者相信，有好的科研平台，完善的科研条件，优良的科研环境，马于涛定能在不久的将来创造出更多的惊喜！