面向移動協(xié)同的擴展式動態(tài)環(huán)境演算范型研究

1、面向移動協(xié)同的擴展式動態(tài)環(huán)境演算范型研究第42卷第4期2008年4月西安交通大學(xué)JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITY面向移動協(xié)同的擴展式動態(tài)環(huán)境演算范型研究曹玉輝,(1.西安交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,710049,王衛(wèi)紅,覃征西安;2.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院,050061,石家莊)摘要:針對已有移動協(xié)同研究中尚缺乏既能描述移動性,又能描述協(xié)作性的演算系統(tǒng),提出了一種擴展式動態(tài)環(huán)境演算范型(EMA).在對動態(tài)環(huán)境演算中的基本概念"環(huán)境"進(jìn)行深入解析的基礎(chǔ)上給出其在協(xié)同計算情境下的新語義,之后抽取刻畫協(xié)同行為的基礎(chǔ)動作A,并將A作為刻畫協(xié)作性的基本

2、單位.進(jìn)而將動作行為理論引入到動態(tài)環(huán)境演算中,即在動態(tài)環(huán)境演算的基礎(chǔ)上將A作為參與環(huán)境演算的基本實體,從而借助已有動態(tài)環(huán)境演算對移動性的描述能力來刻畫移動協(xié)同計描述.較之經(jīng)典動態(tài)環(huán)境演算,EMA彌補了不能刻畫移動協(xié)同中的協(xié)作性缺陷,為移動協(xié)同理論框架的完善提供了依據(jù),為移動協(xié)同應(yīng)用的構(gòu)建提供了一種新的理論基礎(chǔ).關(guān)鍵詞:動態(tài)環(huán)境演算;移動協(xié)同;行為理論中圖分類號:TP301文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:0253987X(2008)04042704ResearchofExtendedMobileAmbientCalculusOrientedMobileCollaborationCAOYuhui,WANG

3、Weihong,QINZhengInformationandTechnology,HebeiUniversityofEconomics&Business,Siazhuang050061,China)Abstract:Sincethereisnoanycalculussysteminexistingresearchonmobilecollaborationcomputing,whichcandescribebothmobilityandcollaborativecharacterofmobilecollaboration,anovelextendedmobileambient(E

4、MA)calculusiSproposedbasedontraditionalmobileambientcalculus.ThebasicconceptAmbientinmobileambientcalculusiSanalyzed,andthenovelsemanticincollaborationcomputingenvironmentisadde&Then,thebasicconceptA,whichdescribesthecollaborativebehavior,iSabstracted,andiSusedasthebasicunittodescribecollabo

5、rativecharacter.Subsequently,thebehaviortheoryiSintroducedtothetraditionalmobileambientcalculus.Thus,themobilityofmobilecollaborationcomputingisdescribedbyexistingmobileammakesupthegapofthemobileambientcalculusthatarenotabletodescribecollaborationandthatEMAprovidesanewideaforthetheoryframeworkofmobi

6、lecollaboration,andatheoreticalbackgroundformobilecollaborationapplications.Keywords:mobileambient;mobilecollaboration;behaviortheory收稿日期:20070917.作者簡介:曹玉輝(1969-),男,在職博士生,副教授;覃征(聯(lián)系人),男,教授,博士生導(dǎo)師.基金項目:國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目(2003AA412020);陜西省科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃"十五"攻關(guān)資助項目(2000K08一G12);國防"十一五"預(yù)研基金資助項目(

7、402040202).西安交通大學(xué)第42卷動態(tài)環(huán)境演算j(MobileAmbient,MA)通過環(huán)境,移動等概念能夠從最基礎(chǔ)的層次上刻畫移動性.就移動協(xié)同計算.而言,其不僅具有移動性而且還具有協(xié)作性_5.因此,如何在刻畫移動性的同時刻畫協(xié)作性,便成為移動協(xié)同計算研究中的一個重要問題.移動協(xié)同計算涉及了諸多應(yīng)用領(lǐng)域,如計算機支持的協(xié)同工作(CSCW),群件,工作流等領(lǐng)域探討如何將成熟理論和產(chǎn)品遷移到移動計算環(huán)境以滿足移動用戶對協(xié)作性的需求l_6,移動計算領(lǐng)域試圖借助協(xié)同技術(shù),協(xié)作理論和方法來解決移動計算環(huán)境下的問題_7,如無線網(wǎng)絡(luò)的視頻和音頻的協(xié)作處網(wǎng)絡(luò)傳輸L9.,應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)與中問件_1,協(xié)同

8、應(yīng)用_9構(gòu)建等層面上展開的,很少涉及到刻畫移動性,協(xié)作性的理論演算的范型.在移動計算中,動態(tài)環(huán)境演算通過環(huán)境,移動等概念將從最基礎(chǔ)的層次上刻畫移動計算的本質(zhì)移動性.在CSCW領(lǐng)域,一般是通過交互,通信的描畫移動性和協(xié)作性,在動態(tài)環(huán)境演算的基礎(chǔ)上,本文引入了基礎(chǔ)動作A的概念,并將A作為參與環(huán)境演算的基本實體,從而達(dá)到了通過動態(tài)環(huán)境演算的環(huán)境,移動等概念來刻畫移動協(xié)同中的移動性,通過A之間的交互,通信來刻畫移動協(xié)同中的協(xié)作性.1動態(tài)環(huán)境演算及基礎(chǔ)動作概念動態(tài)環(huán)境演算的基本模型:用環(huán)境表示抽象,有界的計算場所,如主頁,虛擬地址空間,對象,筆記本電腦等.在計算環(huán)境嵌套組織中,每個環(huán)境包括數(shù)過環(huán)境,移動

9、等概念從最基礎(chǔ)的層次上刻畫移動計文獻(xiàn)1,其操作語義由描述進(jìn)程演化的歸約關(guān)系和結(jié)構(gòu)全等關(guān)系來定義,并將進(jìn)程視為參與環(huán)境演算的基本實體.環(huán)境的概念是一個抽象概念,是指一個有界的計算場所,這些計算場所在協(xié)同計算的情境下均可作為協(xié)作者參與協(xié)同工作的協(xié)同空間,如多個協(xié)作者共享一個主頁等.依照環(huán)境的定義,在協(xié)同空間,移動終端節(jié)點上的計算空問均是抽象,有界的計算場所,因而也可看作是一個環(huán)境參與環(huán)境演算.此外,在移動協(xié)同服務(wù)中,協(xié)同任務(wù)是最為核心同任務(wù)T,可分解成若干個可執(zhí)行的子任務(wù),而每個子任務(wù)對應(yīng)一個動作序列ASeq,即T:=bl一bb:=ASeq其中動作序列ASeq一A-A2A,即動作序列ASeq為各種

10、基礎(chǔ)動作A的復(fù)合形態(tài).故此,A可作為移動協(xié)同中刻畫協(xié)作行為的最基本的單位,并通過A之問的交互操作從一個更深層次上刻畫移動協(xié)同中的協(xié)作性.A是一個多元組,即A一(ADes,ATyp,ALoe,ATim,AIn,AOut,ALim)(1)式中:ADes是對A內(nèi)容的概要描述;ATyp是A的類型,例如初始活動,普通活動等;ALoe是A的位置信息;ATim是A與時問相關(guān)的信息,以說明A的任務(wù)執(zhí)行狀況;AIn是A的輸入,可以是環(huán)境變量,角色變量或者環(huán)境狀況變化,以及A的執(zhí)行結(jié)果;AOut是A執(zhí)行結(jié)果的輸出;ALim是對A執(zhí)行條件,約束的說明.A除了具有進(jìn)程計算特性外,還具有操作特性,描述如下.(1)A之問

11、,A與A序列之問,A序列之問均具有緊密的關(guān)聯(lián)性,這種關(guān)聯(lián)性主要表現(xiàn)為語義關(guān)聯(lián)性和操作關(guān)聯(lián)性,前者是指動作序列與協(xié)同成員個體,協(xié)同群組,協(xié)同服務(wù)任務(wù)等密切相關(guān),后者是指A與A序列之問,A序列之問存在并發(fā)關(guān)聯(lián)性和因果關(guān)聯(lián)性等復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系.(2)刻畫移動協(xié)同中的協(xié)作行為的基本單位A,是一個封裝了多種屬性的計算實體,如A的位置信息,A與時間相關(guān)的信息,A的輸入/輸出等.正是因為A具有上述特性,所以它具有描述協(xié)式動態(tài)環(huán)境演算(EMA)的語法及語義.2擴展式動態(tài)環(huán)境演算a,b,為EMA中的各種常量;P,Q,R,al,五2,為A的名;z,Y,為變量;Al,A2,R為A集合名;A-,A2,為A序列名;元:一l

12、,2,為名集合.第4期曹玉輝,等:面向移動協(xié)同的擴展式動態(tài)環(huán)境演算范型研究依據(jù)上述符號命名規(guī)則,則EMA的語法定義如下.定義1協(xié)同群組中的所有A的集合定義為A:一1,2,五)定義2刻畫某一協(xié)同任務(wù)的A序列A定義為A:一五1五2五定義3EMA中的各種能力定義為:一A_move在Iin五IdelIin7zIout7zIdel7z式中:Amove表示允許執(zhí)行A遷移動作;Ain表示允許A進(jìn)入某個環(huán)境;del表示刪除某個A;in表示A進(jìn)入環(huán)境7z;out7z表示A退出環(huán)境7z;del7z表示在群組活動中刪除環(huán)境.這里的環(huán)境也是一個抽象概念,表征抽象有界的邏輯范圍,如協(xié)同群組的共享空間,協(xié)同成員的個體邏輯

13、空間,個體物理節(jié)點位置等.定義4A的狀態(tài)可表示為A_statef7zI().I<>其中:表示動作五在環(huán)境72中;().五表示d接收輸入;<>表示輸出,即將Y放于環(huán)境中.定義5A的互操作定義為,五j:一eI(vn)fiI五I五I五?五jIk!五式中:是空動作,即該動作不包含任何內(nèi)容;(vn)a表示引入新名字及限定了動作d的執(zhí)行范圍;五表示di與dj并行執(zhí)行;五?五j表示d與d順序執(zhí)行;愚!表示d被復(fù)制k次.定義6交互復(fù)合操作關(guān)系定義為R:一AIA*IA式中:A是順序操作集,表示動作集在動作集A之后執(zhí)行;A*是并行操作集,表示A,并發(fā)執(zhí)行的復(fù)

14、合操作關(guān)系;A是交互操作集,表示A,Aj在執(zhí)行過程中相互之間進(jìn)行信息調(diào)用,交互.3實例下面是2個協(xié)作者U,Uz分別借助各自的移動終端設(shè)備,在群組共享空間上共同實現(xiàn)移動協(xié)同標(biāo)繪任務(wù)的實例.U,U2的每個標(biāo)繪操作動作都有一型主要包括插入(Ins)與刪除(De1),標(biāo)繪的物理符號主要包括點,線等多種圖形符號及注解說明的相應(yīng)字符(C)等.(1)依據(jù)A的定義及前述實例說明,標(biāo)繪操作可實例化為A_Des":一D)A_Typ:一Ins,De1)A_Loe:一U1,U2A_Tim":一t1,t2,t)A_In":一SA_Out:一SA_Lim":=式中:D表示標(biāo)繪操作的

15、物理符號;Ins,Del表示標(biāo)給操作的類型lu,uz表示標(biāo)繪操作所在的位置;tl,tz,t表示標(biāo)繪操作執(zhí)行的時間點;S表示執(zhí)行前標(biāo)繪的格局狀態(tài);S表示執(zhí)行后標(biāo)繪的格局狀態(tài);表示d的執(zhí)行條件,約束.那么,A的標(biāo)繪操作實例d的元組形式可表示為一(D),Ins,De1),Ul,U2),t1,t2,t),S,S,)在此基礎(chǔ)上,依據(jù)標(biāo)繪的實際情景,標(biāo)繪操作的相關(guān)符號定義如表1所示.表1標(biāo)繪操作的相關(guān)符號定義符號語義五的類型,即Ins,Dek云插入,刪除的物理符號(包括圖形符號和字符).云插入,刪除的物理符號的位置,區(qū)域.五標(biāo)識,由產(chǎn)生五的協(xié)作者Id及其在該協(xié)作者站點位置上的標(biāo)識組成.(2)標(biāo)繪操作動作之

16、間的操作關(guān)系.設(shè)2個標(biāo)繪操作動作分別為,z,則壓,在z具有順序,并行的邏輯關(guān)系,它的EMA語法可分別表西安交通大學(xué)第42卷示為l?2和llz.其中:l?2表示l,2順序執(zhí)行,即五在z之前;五lz表示,z并行序執(zhí)行.操作動作與標(biāo)繪動作序列可以順序,并行執(zhí)行,其EMA語法可表示為五?A(操作動作與序列A順序執(zhí)行),A?五(序列A與操作動作d順序執(zhí)行),IA(操作動作五與序列A并行執(zhí)行),Al(序列A與操作動作d并行執(zhí)行).設(shè)U,U2的標(biāo)繪動作序列分別為A,Az,則oAl:一五iA2:一i為了減少協(xié)同標(biāo)繪時的無線傳輸信息量,協(xié)作者問的同步共享空間是通過標(biāo)繪動作的傳輸來實現(xiàn)的,而不必每次都傳輸整個共享

17、空間,這樣既保證協(xié)同響應(yīng)時問比較小,又能使得無線信道傳輸?shù)膮f(xié)同交互信息量比較少,從而使協(xié)同活動得以順利進(jìn)行.U,Uz的協(xié)同標(biāo)繪示意圖如圖1所示.圖1",U2的協(xié)同標(biāo)繪示意圖從圖1可知,在某一初始時刻to,共享空間初始狀態(tài)為S.,假設(shè)S.一"abcde"為一字符串狀態(tài),則在t時刻uz的標(biāo)繪操作動作為5.Ins(e,3),即U2在共享空間的第3個位置插入字符"e",.Ins(e,3)樣,U,Uz的共享空間改為S一"abecde".同理,在t3時刻,Ul將標(biāo)繪操作動作!.Del(b,2)傳遞給U2之后,共享空問中的第2個位置上的字

18、符"b"被刪除,從而U,Uz的共享空間改為Sz一"aeede".綜上所述,標(biāo)繪操作動作5從產(chǎn)生該動作的U2環(huán)境z遷移到Ul的環(huán)境T/1,這種標(biāo)繪操作動作在各個協(xié)同成員對應(yīng)的計算節(jié)點遷移的移動性EMA語法可表示為l,a!:zH-:一1-41這樣,標(biāo)繪操作動作五從U2遷移到U上執(zhí)行.由于在U上也有自己的標(biāo)繪操作動作序列A,所以5將加入到Ul的操作動作序列A之中,當(dāng)冱!遷移后,Ul與Uz的動作序列分別改為A:一!A:一!冱;4結(jié)論如何在刻畫移動協(xié)同的移動性的同時,刻畫協(xié)作性,在移動協(xié)同計算中具有十分重要的理論,實踐意義.為了在一個統(tǒng)一的框架下做到這一點,本文在

19、動態(tài)環(huán)境演算的基礎(chǔ)上,引入了基礎(chǔ)動作的概念,從而通過動態(tài)環(huán)境演算來刻畫移動協(xié)同的移動性,通有的動態(tài)環(huán)境演算,EMA彌補了動態(tài)環(huán)境演算不能同時刻畫移動協(xié)同的移動性和協(xié)作性的缺陷,為移動協(xié)同理論框架的完善提供了一種新思路,且為移動協(xié)同服務(wù)支撐平臺,有效地指導(dǎo)了平臺的構(gòu)建過程,但還需通過今后的工作加以完善.參考文獻(xiàn):EliMILNERR,PARROWJ,wKERnAcalculusofmobileprocess(PartIandII)EJ.InformationandComputation,1992,100(1):1-40.M.Foundationsofsoftwarescienceandcompu

20、tationstructurHeidelberg:Netherlands:Springer-Verlag,1998:140155.3WEISERM.TheworldisnotadesktopJ.Interactions,1994,1(1):7-8.型J.西安交通大學(xué),2007,41(8):894898.WANGWeihong,CAoYuhuLMulti-dimensionpollcyforformulationmodelofmobilecollaborativegroupJ.JournalofXianJiaotongUniversity,2007,41(8):894898.5LI.FP,HEATHC.MobilityinCollaborationEc/ProceedingsofACMConferenceonComputerSupportedCooperativeWorkNewYork,USA:ACMPress,1998:305314.(下轉(zhuǎn)第435頁)第4期費蓉,等:一類隨機性EOQ模型的關(guān)鍵路徑存貯策略435(上接第430頁)6FONTAIN