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國家科學思想庫中國學科發展戰略(軟件科學與工程)/學術引領系列/國家科學思想庫 版權信息
- ISBN：9787030671967
- 條形碼：9787030671967 ; 978-7-03-067196-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
國家科學思想庫中國學科發展戰略(軟件科學與工程)/學術引領系列/國家科學思想庫 內容簡介
“軟件定義一切”，軟件已經成為信息化社會不可或缺的基礎設施。高效地構建和運用復雜軟件系統的能力已經成為國家和社會發展的一種核心競爭力。本書系統綜述軟件和軟件技術的發展歷程與現狀，總結軟件科學與工程學科（簡稱軟件學科）的基本內涵和發展規律；從系統觀形態觀、價值觀和生態觀四個視角探討軟件學科的方法論新內涵，并進一步梳理其學科方向的重大挑戰問題和主要研究內容：簡要回顧我國軟件學科的發展歷程，并提出學科發展的建議。 本書適合戰略和管理專家、相關領域的高等院校師生、研究機構的研究人員閱讀，有助于讀者洞悉軟件學科發展規律、把握前沿領域和重點方向。同時，本書可供科技管理部門決策時參考，也可作為社會公眾了解軟件學科發展現狀及趨勢的讀本。
國家科學思想庫中國學科發展戰略(軟件科學與工程)/學術引領系列/國家科學思想庫 目錄
目錄
總序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xi
總論 1
**節 軟件與軟件學科 2
一、軟件 2
二、軟件的重要作用 3
三、軟件學科 3
四、軟件學科的重要地位 5
第二節 發展歷程與發展規律 5
一、軟件學科發展歷程 5
二、軟件學科發展規律 7
三、我國的軟件學科、教育與產業 8
第三節 發展趨勢與挑戰問題 10
一、軟件成為基礎設施 10
二、軟件學科的拓展 10
三、軟件學科的新理解 11
四、學科研究的主要問題 15
第四節 政策建議 17
一、加強軟件基礎前沿研究 18
二、升級完善軟件學科高等教育體系 19
三、構建軟件產業良性發展環境 20
第五節 本章小結 21
**篇 軟件學科發展回顧
**章 引言 25
**節 軟件發展簡史 26
一、人力/機械計算時代 26
二、電子計算時代 27
三、軟件和軟件工程的出現 27
四、軟件發展的主線 29
第二節 軟件學科的內涵、發展規律和基本架構 35
一、內涵與學科特征 35
二、學科發展的基本規律 36
三、軟件學科的基本架構 39
第三節 本章小結 40
第二章 程序設計語言與理論 42
**節 概述 42
第二節 程序設計語言 43
一、語言的設計、實現及生命周期 43
二、應用驅動的程序設計語言發展 45
第三節 程序理論 49
一、程序設計語言的語法 50
二、程序設計語言的類型系統 50
三、程序的語義 52
四、程序的規約 54
五、程序設計理論框架 55
第四節 程序正確性構造 55
一、程序驗證 55
二、程序的自動綜合 57
三、程序的精化 57
第五節 本章小結 58
第三章 系統軟件 59
**節 概述 59
第二節 操作系統 60
一、單道批處理操作系統 62
二、多道和分時主機操作系統 63
三、個人/嵌入式操作系統 65
四、智能終端操作系統 66
第三節 編譯系統 67
一、從匯編器到高級程序編譯器 67
二、面向程序設計語言的編譯系統 69
三、針對多核/眾核架構優化的編譯系統 70
第四節 中間件 71
一、早期的中間件 71
二、面向內聯網的中間件 73
三、面向互聯網的中間件 74
四、面向人機物融合應用的中間件 76
第五節 數據庫管理系統 77
一、層次和網狀數據庫 78
二、關系數據庫 78
三、數據倉庫系統 79
四、大數據時代的數據庫管理系統 80
第六節 本章小結 80
第四章 軟件工程 82
**節 概述 82
第二節 軟件系統設計和實現 85
一、軟件工程方法 85
二、軟件工程過程 90
三、軟件質量保障 94
四、軟件工程工具 97
第三節 需求工程和領域工程 100
第四節 本章小結 102
第五章 軟件產業 103
**節 概述 103
第二節 軟件產業和軟件產業生態 104
第三節 軟件產業發展歷程概覽 105
第四節 不同階段和視角的軟件產業生態 108
一、軟件產業與軟件技術的互動 108
二、以產品化為特征的軟件產業生態 109
三、以服務化為特征的軟件產業生態 112
四、以融合化為特征的軟件產業生態 114
五、開發視角的軟件產業生態 115
第五節 本章小結 118
第二篇 新時代的軟件學科
第六章 引言 121
**節 軟件作為基礎設施 121
第二節 軟件學科范疇的拓展 123
第三節 軟件學科的新理解 124
一、系統觀 125
二、形態觀 127
三、價值觀 131
四、生態觀 134
第四節 軟件學科的發展趨勢 136
第七章 軟件理論 138
**節 重大挑戰問題 139
一、新型計算模型及其算法與程序理論 139
二、面向泛在計算平臺的軟件構造與驗證理論 141
三、面向人機物融合的復雜系統軟件理論 143
第二節 主要研究內容 145
一、量子計算模型的算法復雜性理論與程序驗證 146
二、大數據計算模型的算法與復雜性分析 146
三、異構與多態、并行與分布計算的程序理論 147
四、信息物理融合系統的建模與分析 147
五、人機物融合系統的軟件建模與驗證 147
六、學習賦能的軟件系統分析與驗證 148
七、面向軟件分析與驗證的自動推理及約束求解 148
第三節 本章小結 149
第八章 程序設計語言與支撐環境 150
**節 重大挑戰問題 151
一、面向泛在計算的語言的定制 151
二、多范式程序設計的語言支持 152
三、大數據處理的程序語言支持 153
四、面向人機物融合的泛在范式的編譯技術 154
五、程序設計語言的安全性保障 155
第二節 主要研究內容 156
一、多范式和領域特定的程序設計語言 158
二、面向數據管理統計的程序設計語言 158
三、面向軟件定義網絡的程序設計語言 159
四、離散和連續混成系統的語言和工具 159
五、支持共享內存模型的并發程序設計 160
六、智能合約的設計語言和開發環境 160
七、支持*終用戶編程的程序設計語言 160
八、程序設計框架和開發環境 161
九、特定領域語言的元編程和開發環境 161
十、程序設計語言的生態及其演化規律 162
第三節 本章小結 163
第九章 軟件開發方法與技術 164
**節 重大挑戰問題 165
一、復雜場景分析與建模 165
二、群體智能開發 169
三、人機協作編程 171
四、開發運維一體化 172
第二節 主要研究內容 176
一、人機物融合場景建模 176
二、系統自適應需求分析 177
三、系統內生安全規約獲取 177
四、群體智能軟件生態 178
五、群體智能開發方法 178
六、群體智能協同演化 178
七、群體智能軟件支撐環境 179
八、面向機器編程的代碼生成 179
九、面向人機協作的智能開發環境 180
十、開發過程建模與優化 180
十一、軟件系統運行數據管理 180
十二、安全和可信的開發運維一體化 181
十三、開發運維一體化的組織與管理 181
十四、微服務軟件體系結構 182
第三節 本章小結 182
第十章 操作系統與運行平臺 183
**節 重大挑戰問題 184
一、支持軟件定義的新型運行平臺架構 184
二、泛在資源的高效虛擬化和靈活調度 186
三、基于連接協調的資源聚合與應用協同 188
四、復雜軟件系統適應演化的共性支撐 190
五、人機物融合過程中的安全與隱私保護 192
第二節 主要研究內容 193
一、新型硬件資源管理和調度技術 194
二、面向特定應用領域的優化技術 194
三、軟硬協同的安全攻防對抗技術 194
四、面向分布計算環境的資源虛擬化技術 195
五、跨節 點的資源高效按需聚合技術 195
六、多租戶條件下的主動防御技術 196
七、基于區塊鏈的新型分布架構運行支撐技術 196
八、物理和社會資源的抽象及管控技術 197
九、運行平臺支持的軟件持續演化技術 197
十、基于開源和眾包的操作系統生態鏈構建技術 198
第三節 本章小結 198
第十一章 數據管理與數據工程 200
**節 重大挑戰問題 201
一、大數據管理的挑戰 202
二、新型硬件與混合架構的挑戰 204
三、異構數據整理的挑戰 205
四、數據隱私保護與數據安全的挑戰 206
第二節 主要研究內容 208
一、分布式數據管理 208
二、云數據管理 209
三、圖數據管理 210
四、新型硬件數據管理 210
五、內存數據管理 211
六、多源數據集成 211
七、數據整理 212
八、數據分析 212
九、數據可視化 213
十、數據隱私 213十
一、數據安全 214
第三節 本章小結 214
第十二章 軟件質量與安全保障 216
**節 重大挑戰問題 217
一、數據驅動的智能系統質量保障 217
二、人機物融合場景下的系統可信增強 219
三、大規模復雜系統安全缺陷檢測 220
四、物聯網環境下的系統安全保障 222
第二節 主要研究內容 224
一、軟件預期的外延擴展和符合性評估 225
二、開放空間下的缺陷分析與漏洞挖掘技術 226
三、系統動態行為監控與容錯 226
四、數據及智能模型的質量分析與評估 226
五、智能系統測試 227
六、安全缺陷檢測、定位、修復和預警 227
七、物聯網環境下的測試技術 228
八、過程改進與預防式軟件質量保障 228
第三節 本章小結 228
第十三章 面向人機物融合的新型軟件系統 230
**節 衛星系統 231
一、參考體系結構 232
二、關鍵技術挑戰 233
三、未來研究方向 234
第二節 流程工業控制系統 234
一、參考體系結構 235
二、關鍵技術挑戰 236
三、未來研究方向 237
第三節 智慧城市系統 238
一、參考體系結構 239
二、主要技術挑戰 239
三、未來研究方向 241
第四節 無人自主系統 242
一、參考體系結構 243
二、關鍵技術挑戰 244
三、未來研究方向 245
第五節 高性能CAE軟件系統 247
一、參考功能特征 248
二、關鍵技術挑戰 249
三、未來研究方向 250
第六節 本章小結 251
第十四章 軟件生態 253
**節 重大挑戰問題 254
一、軟件供應鏈的復雜性 255
二、個體參與生態的困難性 256
三、群體協作的不可控性 257
四、生態的可持續性 259
第二節 主要研究內容 260
一、數據驅動的軟件度量和分析方法 260
二、軟件供應鏈的度量與分析 262
三、個體學習與群體協作的研究 263
四、軟件生態機制機理的研究 265
第三節 本章小結 266
第十五章 軟件學科教育 267
**節 重大挑戰問題 268
一、普及教育問題 269
二、跨學科教育問題 270
三、專業教育問題 272
四、教育理念和方法改革問題 273
五、軟件倫理建設問題 274
第二節 主要研究內容 275
一、以“知識普及+思維培養”為核心的普及教育 275
二、以“復合型 +創新型”為目標的跨學科教育 276
三、以“知識體系＋能力培養”為核心的專業教育 277
四、以“探尋規律+方法創新”為主體的教育理念和方法改革 278
五、以“規范內涵+自動檢測”為核心的軟件倫理建設 279
第三節 本章小結 280
第三篇 中國軟件學科發展建議
第十六章 學科發展回顧 283
**節 軟件科研 283
一、創業起步、自主仿制 284
二、全面開放、進入主流 284
三、加強創新、前沿競爭 285
第二節 軟件教育 287
第三節 軟件產業 287
第四節 本章小結 289
第十七章 學科發展建議 290
**節 加強軟件基礎前沿研究 290
一、加強面向人機物融合泛在計算模式的軟件理論研究 291
二、加強面向泛在計算的程序設計語言及其支撐環境研究 291
三、布局基于軟件定義方法的泛在操作系統原理和技術研究 291
四、探索以數據為中心的新型應用開發運行模式及其平臺支撐 292
五、加強對大規模代碼和項目的供應鏈與生態行為研究 292
六、重視軟件技術研究和應用的價值取向與管理 292
第二節 升級完善軟件學科高等教育體系 293
一、布局面向全體大學生的軟件通識教育 293
二、重構軟件學科專業人才培養體系 293
三、開展面向其他學科專業的軟件工程教育 294
四、構建并開放軟件教育支撐平臺 294
第三節 構建軟件產業良性發展環境 294
一、完善知識產權保護 295
二、大力發展融合應用 295
三、布局新基礎設施建設 295
四、積極培育開源生態 295
五、推進公共數據開放 296
參考文獻 297
關鍵詞索引 312
總序 i
前言 v
摘要 ix
Abstract xi
總論 1
**節 軟件與軟件學科 2
一、軟件 2
二、軟件的重要作用 3
三、軟件學科 3
四、軟件學科的重要地位 5
第二節 發展歷程與發展規律 5
一、軟件學科發展歷程 5
二、軟件學科發展規律 7
三、我國的軟件學科、教育與產業 8
第三節 發展趨勢與挑戰問題 10
一、軟件成為基礎設施 10
二、軟件學科的拓展 10
三、軟件學科的新理解 11
四、學科研究的主要問題 15
第四節 政策建議 17
一、加強軟件基礎前沿研究 18
二、升級完善軟件學科高等教育體系 19
三、構建軟件產業良性發展環境 20
第五節 本章小結 21
**篇 軟件學科發展回顧
**章 引言 25
**節 軟件發展簡史 26
一、人力/機械計算時代 26
二、電子計算時代 27
三、軟件和軟件工程的出現 27
四、軟件發展的主線 29
第二節 軟件學科的內涵、發展規律和基本架構 35
一、內涵與學科特征 35
二、學科發展的基本規律 36
三、軟件學科的基本架構 39
第三節 本章小結 40
第二章 程序設計語言與理論 42
**節 概述 42
第二節 程序設計語言 43
一、語言的設計、實現及生命周期 43
二、應用驅動的程序設計語言發展 45
第三節 程序理論 49
一、程序設計語言的語法 50
二、程序設計語言的類型系統 50
三、程序的語義 52
四、程序的規約 54
五、程序設計理論框架 55
第四節 程序正確性構造 55
一、程序驗證 55
二、程序的自動綜合 57
三、程序的精化 57
第五節 本章小結 58
第三章 系統軟件 59
**節 概述 59
第二節 操作系統 60
一、單道批處理操作系統 62
二、多道和分時主機操作系統 63
三、個人/嵌入式操作系統 65
四、智能終端操作系統 66
第三節 編譯系統 67
一、從匯編器到高級程序編譯器 67
二、面向程序設計語言的編譯系統 69
三、針對多核/眾核架構優化的編譯系統 70
第四節 中間件 71
一、早期的中間件 71
二、面向內聯網的中間件 73
三、面向互聯網的中間件 74
四、面向人機物融合應用的中間件 76
第五節 數據庫管理系統 77
一、層次和網狀數據庫 78
二、關系數據庫 78
三、數據倉庫系統 79
四、大數據時代的數據庫管理系統 80
第六節 本章小結 80
第四章 軟件工程 82
**節 概述 82
第二節 軟件系統設計和實現 85
一、軟件工程方法 85
二、軟件工程過程 90
三、軟件質量保障 94
四、軟件工程工具 97
第三節 需求工程和領域工程 100
第四節 本章小結 102
第五章 軟件產業 103
**節 概述 103
第二節 軟件產業和軟件產業生態 104
第三節 軟件產業發展歷程概覽 105
第四節 不同階段和視角的軟件產業生態 108
一、軟件產業與軟件技術的互動 108
二、以產品化為特征的軟件產業生態 109
三、以服務化為特征的軟件產業生態 112
四、以融合化為特征的軟件產業生態 114
五、開發視角的軟件產業生態 115
第五節 本章小結 118
第二篇 新時代的軟件學科
第六章 引言 121
**節 軟件作為基礎設施 121
第二節 軟件學科范疇的拓展 123
第三節 軟件學科的新理解 124
一、系統觀 125
二、形態觀 127
三、價值觀 131
四、生態觀 134
第四節 軟件學科的發展趨勢 136
第七章 軟件理論 138
**節 重大挑戰問題 139
一、新型計算模型及其算法與程序理論 139
二、面向泛在計算平臺的軟件構造與驗證理論 141
三、面向人機物融合的復雜系統軟件理論 143
第二節 主要研究內容 145
一、量子計算模型的算法復雜性理論與程序驗證 146
二、大數據計算模型的算法與復雜性分析 146
三、異構與多態、并行與分布計算的程序理論 147
四、信息物理融合系統的建模與分析 147
五、人機物融合系統的軟件建模與驗證 147
六、學習賦能的軟件系統分析與驗證 148
七、面向軟件分析與驗證的自動推理及約束求解 148
第三節 本章小結 149
第八章 程序設計語言與支撐環境 150
**節 重大挑戰問題 151
一、面向泛在計算的語言的定制 151
二、多范式程序設計的語言支持 152
三、大數據處理的程序語言支持 153
四、面向人機物融合的泛在范式的編譯技術 154
五、程序設計語言的安全性保障 155
第二節 主要研究內容 156
一、多范式和領域特定的程序設計語言 158
二、面向數據管理統計的程序設計語言 158
三、面向軟件定義網絡的程序設計語言 159
四、離散和連續混成系統的語言和工具 159
五、支持共享內存模型的并發程序設計 160
六、智能合約的設計語言和開發環境 160
七、支持*終用戶編程的程序設計語言 160
八、程序設計框架和開發環境 161
九、特定領域語言的元編程和開發環境 161
十、程序設計語言的生態及其演化規律 162
第三節 本章小結 163
第九章 軟件開發方法與技術 164
**節 重大挑戰問題 165
一、復雜場景分析與建模 165
二、群體智能開發 169
三、人機協作編程 171
四、開發運維一體化 172
第二節 主要研究內容 176
一、人機物融合場景建模 176
二、系統自適應需求分析 177
三、系統內生安全規約獲取 177
四、群體智能軟件生態 178
五、群體智能開發方法 178
六、群體智能協同演化 178
七、群體智能軟件支撐環境 179
八、面向機器編程的代碼生成 179
九、面向人機協作的智能開發環境 180
十、開發過程建模與優化 180
十一、軟件系統運行數據管理 180
十二、安全和可信的開發運維一體化 181
十三、開發運維一體化的組織與管理 181
十四、微服務軟件體系結構 182
第三節 本章小結 182
第十章 操作系統與運行平臺 183
**節 重大挑戰問題 184
一、支持軟件定義的新型運行平臺架構 184
二、泛在資源的高效虛擬化和靈活調度 186
三、基于連接協調的資源聚合與應用協同 188
四、復雜軟件系統適應演化的共性支撐 190
五、人機物融合過程中的安全與隱私保護 192
第二節 主要研究內容 193
一、新型硬件資源管理和調度技術 194
二、面向特定應用領域的優化技術 194
三、軟硬協同的安全攻防對抗技術 194
四、面向分布計算環境的資源虛擬化技術 195
五、跨節 點的資源高效按需聚合技術 195
六、多租戶條件下的主動防御技術 196
七、基于區塊鏈的新型分布架構運行支撐技術 196
八、物理和社會資源的抽象及管控技術 197
九、運行平臺支持的軟件持續演化技術 197
十、基于開源和眾包的操作系統生態鏈構建技術 198
第三節 本章小結 198
第十一章 數據管理與數據工程 200
**節 重大挑戰問題 201
一、大數據管理的挑戰 202
二、新型硬件與混合架構的挑戰 204
三、異構數據整理的挑戰 205
四、數據隱私保護與數據安全的挑戰 206
第二節 主要研究內容 208
一、分布式數據管理 208
二、云數據管理 209
三、圖數據管理 210
四、新型硬件數據管理 210
五、內存數據管理 211
六、多源數據集成 211
七、數據整理 212
八、數據分析 212
九、數據可視化 213
十、數據隱私 213十
一、數據安全 214
第三節 本章小結 214
第十二章 軟件質量與安全保障 216
**節 重大挑戰問題 217
一、數據驅動的智能系統質量保障 217
二、人機物融合場景下的系統可信增強 219
三、大規模復雜系統安全缺陷檢測 220
四、物聯網環境下的系統安全保障 222
第二節 主要研究內容 224
一、軟件預期的外延擴展和符合性評估 225
二、開放空間下的缺陷分析與漏洞挖掘技術 226
三、系統動態行為監控與容錯 226
四、數據及智能模型的質量分析與評估 226
五、智能系統測試 227
六、安全缺陷檢測、定位、修復和預警 227
七、物聯網環境下的測試技術 228
八、過程改進與預防式軟件質量保障 228
第三節 本章小結 228
第十三章 面向人機物融合的新型軟件系統 230
**節 衛星系統 231
一、參考體系結構 232
二、關鍵技術挑戰 233
三、未來研究方向 234
第二節 流程工業控制系統 234
一、參考體系結構 235
二、關鍵技術挑戰 236
三、未來研究方向 237
第三節 智慧城市系統 238
一、參考體系結構 239
二、主要技術挑戰 239
三、未來研究方向 241
第四節 無人自主系統 242
一、參考體系結構 243
二、關鍵技術挑戰 244
三、未來研究方向 245
第五節 高性能CAE軟件系統 247
一、參考功能特征 248
二、關鍵技術挑戰 249
三、未來研究方向 250
第六節 本章小結 251
第十四章 軟件生態 253
**節 重大挑戰問題 254
一、軟件供應鏈的復雜性 255
二、個體參與生態的困難性 256
三、群體協作的不可控性 257
四、生態的可持續性 259
第二節 主要研究內容 260
一、數據驅動的軟件度量和分析方法 260
二、軟件供應鏈的度量與分析 262
三、個體學習與群體協作的研究 263
四、軟件生態機制機理的研究 265
第三節 本章小結 266
第十五章 軟件學科教育 267
**節 重大挑戰問題 268
一、普及教育問題 269
二、跨學科教育問題 270
三、專業教育問題 272
四、教育理念和方法改革問題 273
五、軟件倫理建設問題 274
第二節 主要研究內容 275
一、以“知識普及+思維培養”為核心的普及教育 275
二、以“復合型 +創新型”為目標的跨學科教育 276
三、以“知識體系＋能力培養”為核心的專業教育 277
四、以“探尋規律+方法創新”為主體的教育理念和方法改革 278
五、以“規范內涵+自動檢測”為核心的軟件倫理建設 279
第三節 本章小結 280
第三篇 中國軟件學科發展建議
第十六章 學科發展回顧 283
**節 軟件科研 283
一、創業起步、自主仿制 284
二、全面開放、進入主流 284
三、加強創新、前沿競爭 285
第二節 軟件教育 287
第三節 軟件產業 287
第四節 本章小結 289
第十七章 學科發展建議 290
**節 加強軟件基礎前沿研究 290
一、加強面向人機物融合泛在計算模式的軟件理論研究 291
二、加強面向泛在計算的程序設計語言及其支撐環境研究 291
三、布局基于軟件定義方法的泛在操作系統原理和技術研究 291
四、探索以數據為中心的新型應用開發運行模式及其平臺支撐 292
五、加強對大規模代碼和項目的供應鏈與生態行為研究 292
六、重視軟件技術研究和應用的價值取向與管理 292
第二節 升級完善軟件學科高等教育體系 293
一、布局面向全體大學生的軟件通識教育 293
二、重構軟件學科專業人才培養體系 293
三、開展面向其他學科專業的軟件工程教育 294
四、構建并開放軟件教育支撐平臺 294
第三節 構建軟件產業良性發展環境 294
一、完善知識產權保護 295
二、大力發展融合應用 295
三、布局新基礎設施建設 295
四、積極培育開源生態 295
五、推進公共數據開放 296
參考文獻 297
關鍵詞索引 312
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