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随着资源的爆炸式增长,分布式协作对P2P下载、Grid计算、互联网搜索、云计算等实际应用的意义越来越重要。复杂网络学科的兴起为研究P2P网络、Grid、Internet等分布式协作环境提供了一种新的思路,即将它们映射成面向信息共享等服务的复杂网络,简称为服务网络。服务网络由很多个相对独立的实体组成,并呈现大规模、开放、时时动态变化、分布式等特征,即:网络实体数目巨大、实体随时可以离开或加入网络、实体间的连接不断变动、网络缺乏中枢控制等等。这些特征对研究服务网络实体协作和伙伴搜寻研究提出了重重挑战。此外,服务网络复杂性的另一体现,即实体的微观交互和宏观网络特征的相互影响和作用机制,也是研究人员需要解决的一大问题。虽然人们已经意识到信任关系能帮助实体从海量对象中挖掘出特定目标,但它本身的不确定性、模糊性、动态性等固有特征,使它无法在现实服务网络得到广泛应用。
为了促进信任关系在伙伴搜寻和服务网络中的应用,本文引入了基于面向自治的计算范式( Autonomy-Oriented Computing, AOC)。AOC通过定义实体简单特征、交互行为和规则,刻画复杂网络特征,挖掘造成这些特征出现的潜在机制。自治和自组织是AOC的两大核心思想。自治,指实体自我管理的能力,即实体根据自身状态以及周围环境状态决定当前的行为;自组织,则是指通过实现正反馈等机制实现实体状态及其环境状态的更新,并基于更新后的状态指导未来行为。
具体来说,针对伙伴搜寻问题,本文尝试基于AOC刻画服务网络和信任关系的动态性,挖掘信任关系及其动态性对实体和服务网络的影响机制。具体工作介绍如下:
第一,提出基于信任关系的伙伴选择策略,并通过分析其在服务网络中的应用结果,首次系统地分析了信任关系对服务网络和实体的影响。在张世武等人所提的服务网络模型基础上,提出了基于信任关系的伙伴选择策略。在不同结构网络中,即在随机网络、小世界网络和无标度网络中,测试比较了基于信任关系的伙伴选择策略、随机选择策略和基于伙伴关系的策略对实体特性、网络结构和网络服务性能的不同影响。实验结果表明,在任何一种服务网络中,信任关系都能大幅度提高实体协作完成服务需求的概率,提高服务网络性能。同时,实验结果表明,采用基于信任关系的策略,实体在经过较短时间的交互后能找到相对合适的伙伴,为成功完成新需求创造条件。
第二,首次从复杂网络角度刻画了信任关系的动态性,提出了面向自治伙伴搜寻的动态信任网络模型,探讨了信任关系动态性对网络和实体的影响机制。首先,基于AOC的核心思想:自治和自组织,构建了一个动态信任网络模型。网络中的实体将根据自身能力、收到的服务需求以及当前信任关系等信息选择当前的伙伴搜索和选择操作,并根据伙伴反馈信息创建、更改、删除彼此的信任关系。其次,基于完成不同需求的一系列实验,用网络结构特征的动态变化展示了信任关系和服务网络的动态性。再次,通过分析信任关系变化及其对应的实体连接、网络结构和网络性能等因素的变化,发现:实体通过改变彼此间的信任关系,改变网络整体结构;改变后的网络结构,能使实体尽快找到伙伴;而信任关系本身的定义,决定了找到的伙伴能以较高的概率成功完成需求,最终使服务网络的整体性能得到了提升。
综上所述,本文基于面向自治的计算范式,通过在协作伙伴搜寻环节引入信任关系,系统分析了信任关系对服务网络和实体的影响,并尝试刻画了服务网络中信任关系的动态性,挖掘此动态性对服务网络和实体的影响机制。最后,提出了一种面向自治的分布式搜寻策略,促进服务网络中基于信任关系的协作。