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計算機領(lǐng)域的諾貝爾獎獲得者Joseph Sifakis:物聯(lián)網(wǎng)時代的系統(tǒng)設(shè)計

作者: 編輯 來源:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間:2018-10-23

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2018年10月18日,由公司主辦,思貝克聯(lián)合主辦的“引擎·引領(lǐng)” 2018大灣區(qū)國際科創(chuàng)峰會(Bay Areas Tech Innovation Summit,簡稱BATi)在深圳萬科前海國際會議中心舉辦。

在上午峰會的嘉賓分享環(huán)節(jié)中,圖靈獎得主,歐洲科學(xué)院院士Joseph Sifakis發(fā)表了《System Design in the Era of IoT – Meeting the Autonomy Challenge》的主題演講。

圖靈獎被譽為“計算機領(lǐng)域的諾貝爾獎”。因在模型檢驗領(lǐng)域的杰出貢獻,Joseph Sifakis在2007年,與卡耐基梅隆大學(xué)愛德蒙?克拉克教授(Edmund Clarke)、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校艾倫?愛默生教授(Allen Emerson)共同獲得了圖靈獎,成為法國第一位獲此殊榮的科學(xué)家。

對Joseph Sifakis本次的演講進行了不改變愿意的編輯和重點提煉:

上圖呈現(xiàn)了Joseph Sifakis描繪的物聯(lián)網(wǎng)愿景。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是自主的,自主意味著沒有人類的干擾和介入。Joseph Sifakis認為,我們面臨的最大的挑戰(zhàn)是:我們在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)是否能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的愿景。

Joseph Sifakis表示,在設(shè)計自治系統(tǒng)上,我們還面臨著很多局限性。主要體現(xiàn)如下:

一是基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)的可信度差,無法保證可靠性和安全性;

二是對及時性要求非常高的自主響應(yīng)系統(tǒng),不能保證通信過程中的響應(yīng)時間;

三是混合關(guān)鍵系統(tǒng)的集成很難實現(xiàn),因為關(guān)鍵系統(tǒng)和盡力而為(best-effort)系統(tǒng)是依據(jù)兩種完全不同的設(shè)計范例開發(fā)的。

當然,在市場力量下,一些新的嘗試出現(xiàn)了。

例如,在商業(yè)硬件搭載上軟件功能 ,它可提供的服務(wù)是移動的、可重新配置的、可定制化的;與當前的系統(tǒng)工程實踐相比,關(guān)鍵軟件可以通過更新定制的,比如說,特斯拉汽車軟件可能每月更新一次。

系統(tǒng)工程的設(shè)計走向了一個轉(zhuǎn)折點:從小型集中式非進化自動化系統(tǒng)向大型分布式自治系統(tǒng)演化。Joseph Sifakis認為,系統(tǒng)工程的設(shè)計如今也從可控的外部環(huán)境轉(zhuǎn)變到不可預(yù)測的動態(tài)變化的環(huán)境中。

當我們建立自主系統(tǒng)時,我們過去試圖保證設(shè)計的正確性,但這不會產(chǎn)生任何可能性。如今我們需要設(shè)計出能應(yīng)對各種不確定情況做出自適應(yīng)調(diào)整行為的系統(tǒng)。

IOT的愿景挑戰(zhàn)了我們建立可靠的自治系統(tǒng)的能力。Joseph Sifakis提出,我們有以下幾點需要考慮

第一,我們需要確定一個通用的參考語義模型,作為評估系統(tǒng)自治程度的標準。

第二,我們要考慮到,增強系統(tǒng)自治的技術(shù)上的解決方案是什么?隱含的技術(shù)難點和風(fēng)險有哪些?

第三,是否有可能制定嚴格的設(shè)計方法論和設(shè)計出用于衡量系統(tǒng)可信賴性的評估技術(shù)?

Joseph Sifakis認為有三個因素決定了系統(tǒng)的自治水平:(1)自主復(fù)雜性;(2)設(shè)計復(fù)雜性;(3)可靠性。

第一,自主復(fù)雜性取決于感知的復(fù)雜性,比如看到圖像,系統(tǒng)應(yīng)該能做到自主分析圖像。但是圖像可能會比較模糊,所以這就是感知的復(fù)雜性。感知的復(fù)雜性難以解釋環(huán)境提供的刺激并及時為代理環(huán)境模型生成相應(yīng)的輸入。

第二,缺乏對系統(tǒng)的可觀察性和可控性。

第三,由于有關(guān)代理環(huán)境的信息不完整,難以預(yù)測環(huán)境變化,具備一定的不確定性。僅通過增強可觀察性無法解決不確定性。此外,減少不確定性還需要有關(guān)環(huán)境行為的額外知識。

第四,目標的復(fù)雜性。它反映于代理模型決策過程的復(fù)雜性,包括目標類型、為目標生成解決方案的復(fù)雜性、目標多樣性等等。

Joseph Sifakis表示,一個嚴謹?shù)恼嬲饬x上的自治系統(tǒng)需要做到提供確定性和容錯能力。物聯(lián)網(wǎng)框架中自治系統(tǒng)的發(fā)展趨勢使得當前關(guān)鍵系統(tǒng)工程原理和標準完全過時,需要確鑿證據(jù)表明自治系統(tǒng)可以應(yīng)對任何類型的有害事件。

在演講最后,Joseph Sifakis 強調(diào),自治系統(tǒng)應(yīng)該與功能相關(guān)聯(lián)而不是與特定技術(shù)相關(guān)聯(lián),而機器學(xué)習(xí)是其中必不可少的環(huán)節(jié)。他認為,自治是一種更為寬廣的智慧,這不僅僅涉及決策自動化,還需要更為復(fù)雜的計算策略。

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