[论文解读] Advancing Behavior Engineering: Toward Integrated Events Modeling

Sabah Al‐Fedaghi|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2021

Complex Systems and Decision Making参考文献 17被引用 4

一句话总结

本文通过提出一个统一的概念框架，将事件作为大规模系统行为建模的基本单元，推动了行为工程的发展。利用事物机（TM）模型分析多种事件定义——包括Dromey的行为树、谓词量和Davidson的事件——识别出一个潜在的语义核心，从而实现在软件工程与系统工程语境下集成且一致的事件建模。

ABSTRACT

The term behavior engineering (BE) encompasses a broad integration of behavioral and compositional requirements needed to model large-scale systems. BE forms a connection between systems-engineering processes and software-engineering processes. In software engineering, interpreting requirements can be perceived as specifying behavior, which is viewed in terms of chronology of events in the modeled system. In this paper, we adopt BE in its general and integrating sense to search for a unifying notion of an event as a fundamental behavior-modeling concept. We examine several bodies of research with various definitions of an event and its basic units and structure. We use the thinging machine (TM) model to analyze notions related to events, including Dromey s behavior trees, fluents (change over time), recurrent events, and Davidson s events. The results point to an underlying meaning that can lead to a unifying event concept.

研究动机与目标

• 建立‘事件’作为行为工程基础元素的连贯、统一概念。
• 通过整合行为需求与组合需求，弥合软件工程与系统工程之间的差距。
• 解决现有事件定义在多个研究传统中的不一致性。
• 为使用事件作为原子、时间有序单元建模系统行为，建立形式化基础。
• 通过统一的事件语义，实现复杂系统行为的一致、可扩展建模。

提出的方法

• 将事物机（TM）模型作为正式框架，用于分析和比较来自不同来源的事件概念。
• 分析Dromey的行为树，以提取基于事件的行为分解原则。
• 考察谓词量作为随时间变化的表示，以识别事件触发与状态。
• 评估Davidson的事件本体，分析其与系统建模相关的结构与时间属性。
• 综合这些模型的洞察，识别出所有事件概念背后的共同语义核心。
• 提出一个基于时间、因果与结构属性的广义事件概念，这些属性在各模型中均有观察到。

实验结果

研究问题

• RQ1 在软件工程与系统工程中，多样化的事件定义背后，有哪些共同的语义特征？
• RQ2 事物机模型如何作为事件驱动行为建模的统一形式化工具？
• RQ3 Dromey的行为树、谓词量和Davidson的事件在构建统一事件概念方面，分别以何种方式作出贡献？
• RQ4 统一的事件模型必须具备哪些结构与时间属性，才能支持大规模系统建模？
• RQ5 如何通过单一、一致的事件概念，整合不同工程学科中的行为与组合需求？

主要发现

• 识别出事件的统一语义核心，其特征包括时间发生、因果结构与状态转换属性。
• 事物机模型成功地形式化并比较了Dromey、Davidson及基于谓词量的事件定义。
• 重复事件与状态变化可从核心事件概念中推导得出，支持动态系统建模。
• 分析表明，所有考虑的事件模型在时间有序、因果结构化事件发生方面具有共同基础。
• 所提出的统一事件模型能够实现大规模系统中行为与组合需求的一致集成。
• 该框架支持静态与动态行为建模，增强了系统工程中的可追溯性与可验证性。