基于最大Lyapunov指数的软件失效预测.docVIP

 基于最大 Lyapunov 指数的软件失效预测# 葛君伟，任伟，方义秋* （重庆邮电大学计算机科学与技术学院，重庆 400065） 5 10 摘要：现有的大部分软件可靠性模型都将软件失效过程看作是随机过程，但已证明软件失效 过程具有混沌特性，不是单纯的随机行为。混沌预测方法通常只能做短中期的预测，只有在 其有效预测时间段内，它的预测才是可信的；但现有的基于混沌的软件可靠性模型均没有指 明其有效预测时间段的长度，只能做单步预测。为解决以上问题，建立了基于最大 Lyapunov 指数的软件失效预测模型，该模型明确指出了有效预测时长，可以做多步预测。将其应用于 从模拟法庭教学软件系统采集到的实测软件失效数据，取得了较好的预测效果。同时，预测 结果还表明：在有效预测时间段内，预测精度较高；反之，预测误差很大。 关键词：软件失效；混沌预测；时间序列；最大 Lyapunov 指数 中图分类号：TP311.5 15 Software Failure Prediction Based on the largest Lyapunov Exponent Ge Junwei, Ren Wei, Fang Yiqiu (College of Computer Science and Technology, Chongqing University of Posts and 20 25 30 35 40 Telecommunications,Chongqing 400065) Abstract: Most of existing software reliability models see software failure process as a stochastic process. But, it has been proved that software failure process has chaotic characteristics, and it is not simple random behavior. Chaotic prediction method can usually only predict in short and medium period, and only in the effective prediction period the results are credible. However, all the existing software reliability models based on chaos don’t give that how long the effective prediction period is, so they can predict only one step. Software failure prediction model based on the largest Lyapunov exponent can solve this problem, and clearly calculate how long the effective prediction period is, so it can predict some steps. The model is applied to real software failure data collected from the Moot Court Teaching software system, and obtain a better prediction result. Moreover, the result also shows that the prediction accuracy is higher in the effective prediction period, otherwise the error is very large. Key words: Software failure; Chaotic prediction; Time series;The largest Lyapunov exponent 0 引言 计算机科学在最近十几年中有了突飞猛进的发展，各种各样的软件已经无处不在，成为 推进全球经济全面快速发展的驱动器，并加速了科学技术革命，新军事变革与知识经济的飞 速前进。今天，许多软件产品功能越来越强大，软件结构也越来越复杂。然而正是由于系统 功能的强大和复杂程度的不断提高，随之产生的系统可靠性与稳定性等问题便日益突出，特 别是在一些高危险性的应用领域如航空航天、核反应堆、军事控制系统以及汽车、石油、通 信、金融、半导体和制药等与国民经济相关的重要领域。 在过去