自适应软件

       自适应软件最近研究非常火热，引起了工业界、学术界的强烈兴趣。比如IBM发布的Autonomic Computing (自治计算)，包含自配置(self-configuration)，自优化(self-optimization)，自治愈(self-healing)，自保护(self-protect)，这些通常被称为自**性质（self-* property）。学术界主要提出自适应软件(self-adaptive software)。

       IBM在2001发不了自治计算，当时提出该问题的背景是，IBM预测到21世界末，将有数十亿的用户、数百万的业务，利用互联网环境下数万亿互联的设备完成。对这些人员、业务、设备的管理和维护讲需要超过2亿的员工，相当于美国整个工人的总和。因此期望软件应该像人一样是自治的。比如，当人在受到惊吓时，会表现出心跳加快、血压升高、面色发红等，这些并不需要通过大脑控制，而是各个器官自主发生的。因此期望未来的软件具有这样的特性，在运行过程中，并不需要管理员的控制，而能表现出自配置，自优化，自治愈，自保护等特点。IBM提出了基于控制论自主元素（Autonomic Element），每个自主元素都包含被控实体(Managed Element) 和一个由控制环路组成的控制实体(Autonomic Manager)。因此每个自主元素都包含一个闭环控制，从而表现出自主性。而整个系统是由自主元素组成，自主元素之间形成层次结构，因此整个系统表现出自主性。但是21世界末已经过去了，并没有出现IBM曾经预测的问题，当前IBM提出的美好愿景还依赖于很多其它技术，比如AI，这些技术目前还没有发展到这个水平，也在一定程度上限制了该技术的发展。

       虽然工业界IBM的自治计算已经随着21世界末的到来悄无声息，但是学术界的自适应正搞的如火如荼。近年来国际国内各种自适应会议多入牛毛。本文不对自适应技术做深入研究，主要分析一下软件自适应研究的来龙去脉。最初的软件开发技术，只关注软件的分析，设计，实现，很少考虑到软件的和运行和维护，以及有的学者所认为的软件老化。自从Lehman提出了软件演化的8大定律后，软件的维护就越来越引起人们的关注。软件的演化分为两种方式：离线演化和在线演化（动态演化）。离线演化是指系统可以停机，在线演化是指系统不能停机必须在运行态演化，也称为动态演化。由于目前很多软件只要上线运行后，并不能随便停机，因此动态演化的研究引起了学术界的广泛兴趣。虽然动态演化可以在某些程度上解决不能停机问题，但是它还存在以下问题，必须有人员参与，需要时间长，因为从发现问题，设计出解决方案，对运行态系统进行动态演化这需要很长时间。但是有些软件并不满足这两个前提。比如某些安全相关的软件，从出现问题到解决问题只有很短的时间，否则就会酿成很严重的后果。因此期望软件在运行过程中能构自己进行动态演化，这也就是今天学术界研究比较多的自适应演化，为了和动态演化做区分，也称为自适应。

       工业界的自治计算和学术界的自适应，只是人们对未来软件的美好期望。从理论上分析，软件的变化是必然的，因为软件是对现实世界在计算机世界的映射，现实世界是不断变化的，而且有些变化是不能预期的，因此软件也必须不断的变化，即传统的设计阶段和运行阶段的边界越来越模糊，软件永远处于Beta版，而没有最终版。 期望随着人工智能技术的发展，软件能像人一样具有自适应、自学习、自成长能力，能够根据环境的变化和用户的需求进行不断的自适应调整。一方面减轻软件维护对IT人员的负担，另一方面也增强了用户的使用体验。