基因表達(dá)式編程在軟件可靠性建模中的應(yīng)用研究.pdf

1、軟件可靠性模型是軟件可靠性研究的核心與關(guān)鍵。合理的軟件可靠性模型,能支撐軟件可靠性定量分析技術(shù),指導(dǎo)軟件開發(fā)過程。目前已有的軟件可靠性模型已不下百種,但模型應(yīng)用一般只能局限在一定范圍內(nèi),通用性較差。研究一種通用性好且預(yù)測(cè)精度較高的軟件可靠性模型具有重要的意義。
　　 以GP模型、BP模型為代表的,基于計(jì)算智能方法的軟件可靠性模型是目前的研究重點(diǎn),但是這兩類方法存在的固有缺陷,一定程度上影響了軟件可靠性的預(yù)測(cè)精度。基因表達(dá)式編程(

2、GeneExpressionProgramming,GEP)是一種高效的進(jìn)化算法,有著全新的、不同于傳統(tǒng)的信息表達(dá)和處理方式,適用于高度非線性系統(tǒng)的處理。它克服了GA難以應(yīng)付復(fù)雜問題和GP效率低下的缺點(diǎn),而與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比,它不需劃分層次和進(jìn)行多樣本訓(xùn)練,更容易應(yīng)用,已成為計(jì)算智能的前沿研究熱點(diǎn)。
　　 本文詳細(xì)介紹了GEP的基本技術(shù),并通過分析GA與GP技術(shù)特點(diǎn),揭示了GEP具有較高效率的根本原因。鑒于GEP本身存在未成熟收

3、斂的局限,從種群多樣性角度出發(fā),提出了一種基于分組策略的改進(jìn)GEP算法(GeneExpressionProgrammingbasedonBlockStrategy,BS-GEP),動(dòng)態(tài)調(diào)整遺傳算子,避免算法陷入局部收斂;為充分證明改進(jìn)策略有效性,采用Shannon信息熵作為多樣性度量,研究分析了算法中個(gè)體基因位變異熵性質(zhì)及種群進(jìn)化多樣性特征;同時(shí),為證明BS-GEP在保證種群多樣性情況下其收斂性并不亞于標(biāo)準(zhǔn)GEP的依概率強(qiáng)收斂性,將鞅理

4、論引入到Markov鏈?zhǔn)諗刻匦匝芯恐?通過分析BS-GEP種群下鞅性,在理論上證明了BS-GEP算法幾乎處處強(qiáng)收斂,從而補(bǔ)充了改進(jìn)算法的部分收斂性理論。
　　 以軟件失效序列數(shù)據(jù)為樣本,采用GEP及其改進(jìn)算法研究影響軟件失效各因素的綜合作用力,進(jìn)化尋優(yōu)得到軟件失效特性函數(shù),建立軟件可靠性模型。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明,基于這兩種算法的軟件可靠性建模方法,既可以對(duì)失效間隔序列建模也可以對(duì)失效累積時(shí)間序列建模,降低了對(duì)軟件失效數(shù)據(jù)收集的要求