软件工程研究所

英文主页:http://www.sei.pku.edu.cn/

简介


北京大学软件工程研究所是北京大学批准成立的研究所,挂靠在计算机科学技术系下,是高可信软件技术教育部重点实验室的主体单位,从事软件技术与工程领域的教学和科研工作,培养软件技术和管理方面的高级研究人才和工程人才,承担着众多国家、省部级和企业合作项目的研究工作,科研成果斐然,形成了一批具有国际水平的研究成果,多次获得国家级和部委级的表彰和奖励。其前身是1983年建立的软件工程教研室,1999年正式成为北京大学的一个专业研究所。北京大学软件工程研究所是我国高校中最大的软件工程研究团队,研究方向基本覆盖了系统软件、软件工程领域各主要技术方向。高可信软件技术教育部重点实验室在2011年和2017年信息领域的教育部重点实验室评估中两次被评为优秀,作为建设主体参与的软件工程一级学科在2012年第三轮学科评估中排列第三名,在2016年第四轮学科评估中评为A类。

从1999年至2003年8月,杨芙清院士担任研究所所长。从2003年9月开始,梅宏院士担任研究所所长,杨芙清院士担任研究所名誉所长。从2012年10月开始,谢冰教授担任研究所所长。


研究


方向

研究方向包括软件工程与系统软件,智能化软件与需求工程,云计算与普适计算,编程语言与程序分析等。


成果

近年来研究所紧密围绕国家重大需求,结合国际发展前沿与趋势,以提出的网构软件软件范型为研究主线,在体系结构为中心的网构软件开发方法云端融合资源管理技术及平台数据驱动的可信软件生产及质量保障技术与平台基于知件的知识获取、管理和知识服务平台新型人机物互联感知技术与机制等方面取得系统化研究成果,充分显示了研究所的原始创新能力,在国内外同领域具有重要地位和影响。主要代表性成果如下:


体系结构为中心的网构软件开发方法


如果互联网上数以亿计的计算机共同组成一台超级计算机,其计算能力将超乎想象,这也对计算机软件提出了重大挑战。我国学者从2000年开始率先从软件角度探讨互联网计算机的挑战,提出一种互联网软件形态与范型——网构软件(Internetware)。由梅宏教授、金芝教授作为首席科学家,已获得了国家973计划连续三期项目支持,建立了一套网构软件技术体系,取得一系列重要突破:在基本模型方面,构造了一个开放、协同的网构软件模型,描述与规约自主性、协同性、演化性、情境性、涌现性和可信性等新特性;在运行支撑方面,实现了支持按需协同和在线演化的容器和系统自治管理;在开发方法方面,实现了全生命周期软件体系结构驱动的网构软件系统开发和演化。

网构软件研究整体已经处于国际先进水平,在软件构件、软件体系结构、软件自适应等技术上国际领先。在TSE、TOSEM、TMC、ICSE、ASE、FSE、OOPSLA、WWW等软件领域顶级国际会议和期刊发表论文上百篇,入选最佳/优秀/亮点论文16次,国际会议主题/特邀报告20余次;获得发明专利40余项,形成多项国家和行业标准,研制的工具和系统在国内外多个大中型信息系统中得到应用,获得国家科技奖4次,省部级奖5次。

作为我国自主提出的学术理念,网构软件已经得到了国内外同行的关注和跟进,例如,网构软件专著《Internetware: A New Software Paradigm for Internet Computing》入选了施普林格出版社Editor’s Choice: Featured Publications from China;网构软件学术会议International Symposium on Internetware自2009年开始已经连续召开9届,参会者来自美国、欧洲、日本等20余个国家或地区,每届参会人数均近百人;著名杂志IEEE Computer将网构软件综述性文章“Computing in Asia”专题的代表性文章;著名杂志IEEE Software、学术期刊IEEE Transactions on Services Computing、ACM Transactions on Internet Technology均以网构软件为主题组织专刊;梅宏教授2013年当选第三世界科学院院士(TWAS Fellow),2014年当选IEEE Fellow,2015年获得IEEE Technical Achievement Award,这也是该奖项成立以来32年来中国大陆成果的首次获奖;研究所人员受邀在Middleware、IEEE Software Expert Summit 、ICGSE、CollaborateCom等10余个会议上作网构软件的主旨演讲(Keynote)。

网构软件研究也引领了国内关于互联网软件新技术研究。国家自然科学基金委累计资助了30余项以“网构软件”作为主题词的面上/青年项目;国家863计划“十一五”期间就以“自适应网构软件”为主题设立探索导向类课题,“十二五”期间设立了主题项目“大型网构化软件的可信开发、运行和演化技术体系与服务支撑环境”。中国计算机大会(CNCC)在2013年组织了“网构软件”专题论坛,参加人数逾300人。2014年,“网构软件理论、方法与技术”入选高等学校“十大科技进展”。网构软件学术对我国软件技术创新驱动发展战略做出了实质性贡献。


云端融合资源管理技术及平台


云计算和大数据催生了信息化第三波浪潮,应用开始呈现服务化、云感知、端融合、数据驱动的云-端融合特征,信息系统的互联互通以及相关软硬件和数据资源的管理,即互操作技术,成为云计算和大数据系统软件的核心技术。

基于网构软件操作系统方面长期的基础研究,本成果发明了客户端驱动的软件体系结构反射方法与接口生成技术、基于云服务的资源互操作接口运行机制与优化技术、模型驱动的软件定义云-端融合资源管理方法与框架,研制了云-端融合资源管理平台“燕云”,在没有目标系统源码和文档、不开放后台数据库和服务器、遵循既有访问和安全机制的前提下,自动生成信息孤岛互操作接口,进而实现对其中软硬件和数据资源的规模化管理,颠覆了传统二次开发的技术途径,高效率、高质量、低成本、低风险地打破了信息孤岛。

本成果形成了以软件著作权和国家发明专利为主体的系统软件自主知识产权体系,获专利许可费9500万元,创造了我国信息领域高校专利转化现金记录。整体转化为神州数码、浪潮、联想、中国电科等数十家企业的云计算和大数据商用产品和解决方案,近2年打破了北、上、广、贵等30多个省市的公安、司法、教育、农业、通信、能源、电力、交通等多个行业的2000多个孤岛系统,支持了政府数据开放共享为核心的多个云计算大数据国家战略,提升了我国信息产业基础软件技术水平和能力。


数据驱动的可信软件生产及质量保障技术与平台


软件大数据成为了软件技术进步的一个重要特征。高可信软件的开发和质量保障技术也有了新的技术途径—数据驱动。研究所开展了数据驱动的可信软件生产及质量保障技术与平台的研究。

本成果将数据驱动与传统程序分析、过程评估、软件复用等技术相结合,主要特色和技术创新点包括:(1)从程序分析和软件测试角度,提出并实现了传统程序分析技术和数据驱动分析技术相结合技术框架,用于软件缺陷检测、软件缺陷定位和修复等领域,使得基础软件编译器的测试速度可以提高一倍,将软件缺陷自动修复的正确率从40%提升到80%;(2)从软件过程角度出发,突破传统研究中定性研究为主的限制,提出了数据驱动的软件项目度量方法,形成了一套度量大规模开发实践中程序员能力、项目群体协同、社区生态的具体指标和方法;(3)从软件复用角度出发,提出了一套完整的基于证据的可信软件评估方法,包括基于信息检索与融合的软件信息汇聚组织技术,客观质量与主观评价相结合的可信证据获取方法,以及基于可信证据的软件可信分级方法,为软件资源的可信评估建立了一套新的技术途径;(4)创建了“互联网即资源库”的全新软件复用模式:实现了资源规模的可持续增长;实现了分散资源的知识融合,支持构件、服务、工具等多类型软件资源;实现了资源智能推荐,有效解决了大规模资源复用问题。

本成果在软件工程TSE,TOSEM等顶级期刊和POPL、ICSE、FSE、ASE等CCF A类会议上发表论文数十篇,获得多个会议最佳论文奖或者被选为期刊封面论文。

本成果得到广泛应用,包括Mozilla开源社区和OW2开源组织、华为、神州数码、东软集团等大型企业,以及北京、广州、长沙等地区软件园和西昌、海南文昌卫星发射基地等国家重大建设工程,获得了2012 年度教育部科学技术进步一等奖(“可信软件资源生产与共享环境Trustie-TSE”)和2015年国家技术发明二等奖(“基于网络的软件开发群体化方法及核心技术”)。基于本成果的基础,研究所作为项目牵头单位申请并获得了2016年度国家重点研发计划的项目“基于大数据的软件智能开发方法和环境”。


基于知件的知识获取、管理和知识服务平台


基于知识的系统(知识系统)指利用知识库并提供推理能力以支持问题求解,是软件智能化的重要途径。传统知识系统由于知识源匮乏易导致知识获取瓶颈,知识系统间互操作困难易形成知识孤岛,规模化和个性化都受到限制。互联网海量信息提供了丰富的知识来源,但如何有序地组织知识、有目的地获取和适时更新知识、及有效地利用知识是面临的挑战。

陆汝钤院士在国际上率先提出“知件”概念,以刻画知识产品的独立封装体。该成果以知件为核心,知件获取为突破口,知件中间件为支撑,基于知件的问题求解为目标,在知识内容模块化、知件获取在线化、知件推理目的化和知识服务个性化等方面取得进展,为知识服务平台和智能化软件的构造提供关键技术支撑。主要创新包括:(1)创立、丰富和发展“知件”概念,揭示知识系统中知识的有目的构建性,为海量信息环境下知识的有序组织、有效利用及其商品化奠定基础。(2)发明一系列离线/在线知件获取方法,包括基于本体的显式知识获取方法,和基于深度学习的隐式知识发现方法,多项技术指标位于国际前列,解决知件的有效获取、适时更新和一致性维护等问题。(3)发明多种基于知件的知识服务模式,研制基于知件的知识获取、管理和知识服务平台,解决按需知识服务及平台构建问题。

获得授权发明专利8项,软件著作权6项,在IJSEKE、IEEE IS、IJAR、Science in China等刊物和AAAI、ACL、KSEM等会议上发表论文30余篇,在国内外会议上做特邀报告10余次,获2013年教育部高等学校优秀科技成果科技进步一等奖。周巢尘院士和吕建院士等专家组成的鉴定委员会认为:该成果在基于知件的知识获取、管理和服务等方面取得了突破和创新,在知识工程的若干关键技术研究上与国际前沿同步,研究成果具有原创性,在基于知件的按需知识模块动态创建方面达到国际领先水平。该成果在东软熙康等多个企业中得到应用实施,取得显著经济和社会效益。


新型人机物互联感知理论与技术


随着普适计算和物联网技术的深入发展,产生了万物互联、智能感知的需求,研究所开展了新型的人机物互联感知理论与技术的研究。所创的情境感知模型被国际学术界广泛采用,并在IEEE PERCOM 2013获得“10年最具影响力论文奖”。

近年探索利用无所不在的Wi-Fi或4G/5G信号对人体进行非接触智能感知。针对无线感知领域缺乏通用感知理论的状况,张大庆教授团队在国际上首次将原用于光波传播的菲涅耳区模型引入到室内无线感知领域,揭示了用Wi-Fi信号实现毫米级精度无接触感知的理论基础、机制机理与感知极限,该成果发表在国际顶级刊物IEEE Computer 和顶级会议UbiComp,被国内外同行广泛认可并应用。

团队基于菲涅尔区感知模型和理论,提出了一套基于Wi-Fi的非接触式感知核心技术,在面向分米级粗粒度活动识别方面,提出了实时、连续活动切割技术,行为特征提取技术、移动方向实时判别技术,研发了第一个室内、实时跌倒检测系统和人体移动方向检测系统。在面向毫米级细粒度活动识别方面,揭示了微小活动的感知机制、机理,提出了微小活动可靠检测的核心方法,回答了微小活动何时可测的基本问题,首次诠释了类似呼吸这样毫米级微小活动用WiFi感知的可检测性问题以及接收信号因物体运动会产生波长级波动的原因,提出并实现了呼吸检测的可靠方法。相关成果发表在电气电子工程师学会(IEEE)主办的计算机与通信领域旗舰期刊《IEEE计算机》(IEEE Computer)、《IEEE通信期刊》(IEEE Communications Magazine)、《IEEE移动计算汇刊》(IEEE Transactions on Mobile Computing)和计算机协会(ACM)主办的普适计算领域顶级会议UbiComp(ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing)等。

基于提出的新理论和核心技术,团队开发出一系列利用商用WiFi设备进行人体行为识别的应用系统,包括跌倒检测、呼吸检测、睡眠检测、入侵检测、室内定位跟踪、手势识别、健身活动识别、及老人日常活动识别等,申报国际/国内专利10余项,在国际上率先开始养老居家的应用。


论文与特邀报告

软件工程研究所以高质量的研究成果为目标,在学术界多个方面实现了中国大陆软件工程研究的突破,被多个会议邀请做特邀报告,是软件工程国际学术界的中国名片。

  • 根据 CSRankings 的统计,软件工程研究所近十年(2009-2019)在软件工程领域的四大国际顶级会议ICSE、FSE、ASE、ISSTA发表论文数全球第一。

  • 在一系列软件工程和相关领域的顶级会议上实现了中国大陆团队的首次独立论文发表,包括FSE(2004), ISSTA(2009), OOPSLA(2012)。

  • 在一系列软件工程和相关领域的顶级会议上获得了中国大陆团队的首个最佳/杰出论文奖,包括ICSE(2004), ASE(2009), FSE(2010), ISSTA(2017), WWW(2019)。其中,ICSE'04上获得的杰出论文奖也是中国大陆学者在计算机所有领域的顶级会议上获得的首个最佳/杰出论文奖。

  • 2006年,杨芙清院士受邀在国际软件工程大会ICSE 2006做大会主题报告,这是ICSE自1975年创办至今(2019年)唯一的华人学者主题报告。

  • 2013年,梅宏院士在中间件国际会议Middleware 2013上做主题报告,这是该权威会议自1998年创办18年来唯一的华人学者主题报告。


奖励

软件工程研究所获得多项国家级科学技术奖励,其中获得2018年国家技术发明一等奖是北京大学历史上首次。代表性获奖如下:

  • 国家技术发明奖 一等奖2018:云-端融合系统的资源反射机制及高效互操作技术

  • 国家自然科学奖 二等奖(2012):全生命周期软件体系结构建模理论与方法

  • 国家技术发明奖 二等奖(2008):构件化应用服务器核心技术与应用

  • 国家科技进步奖 二等奖(2006):基于Internet、以构件库为核心的软件开发平台


应用

软件工程研究所一贯重视产学研结合,大部分研究成果都有产业应用,创造了良好的社会和经济效益。近年来软件工程研究所的软件系统与工具典型应用包括:

  • 获2018国家技术发明奖一等奖的燕云系统转化为联想、方正、神州数码等公司的云计算产品,应用于工信部、中国移动、南方电网等上百个云计算和大数据项目。

  • 获2008国家技术发明二等奖的应用服务器PKUAS技术转让给中创、金蝶、东方通等国内多家企业,共同发起创建四方国件中间件联盟,同IBM Websphere、BEA WebLogic等国际知名公司直接竞争,占据30%的国内市场份额。

  • 获2006国家科技进步二等奖的可信软件资源库在北京、广州等是各地区的软件园区和神州数码、山东浪潮等大中型企业中部署应用。

  • 基于知件的知识服务和共享平台,应用于东软熙康健康管理系统、台达电子产品管理系统、网新博创就业服务系统、东软SaCa DeepCogni 知识服务系统中,服务覆盖国内30 个省(含直辖市、自治区)、20000 多家基层医疗服务机构,服务人群超过2500 万人。


机构与人员


软件工程研究所下设系统软件研究室软件开发环境研究室知识与需求工程研究室程序设计语言研究室,现有教师29名,包括博士生导师14人,硕士生导师13人,其中:

  • ● 中科院院士杨芙清、梅宏、陆汝钤(双聘)

  • ● 发展中国家科学院院士梅宏

  • ● AAAS Fellow谢涛

  • ● IEEE Fellow杨芙清、梅宏、谢涛、张大庆、胡振江

  • ● 欧洲科学院外籍院士梅宏、胡振江、张大庆

  • ● 讲席教授张大庆、胡振江、谢涛

  • ● 长江学者梅宏、张路、胡振江(讲座)

  • ● 国家(海外)杰出青年基金获得者梅宏、金芝、张路、谢冰、黄罡、周明辉、胡振江(海外)、谢涛(海外)

  • ● ACM杰出科学家谢涛、胡振江

  • ● 重点研发、973计划、973计划青年科学家专题项目负责人(首席科学家)梅宏、金芝、谢冰、黄罡、王亚沙、熊英飞(青年)

  • ● 中国青年科技奖获得者梅宏、黄罡

  • ● 青年长江学者郝丹、刘譞哲

  • ● 优秀青年基金获得者黄罡、郝丹、熊英飞

  • ● 北京市科技新星谢冰

  • ● 教育部新(跨)世纪人才计划谢冰、王千祥、张路、黄罡、周明辉


学生培养



培养方式


软件工程研究所采用统一的研究生招生和培养方式。在招生的时候全所作为整体招生,进入研究所后根据个人兴趣和研究所需求确定研究方向。每个研究方向上配有一名或多名指导教师。



学生获奖


软件工程研究所主要培养学术人才,包括学术型博士和学术型硕士。历届研究生在各方面取得了骄人的成绩,同学们所获的一些奖项包括:


  • 全国百篇优秀博士论文1篇(2006)以及提名1篇(2011)

  • 中国计算机协会优秀博士论文6篇(2006,2007,2010,2012,2013, 2019),全国每年10人以内

  • ACM Distinguished Paper Award 7篇(ICSE’04,ASE’09,FSE’10, ISSTA'17, ICPC'18, ISSTA'19, ASE'19)

  • IBM全球博士生英才奖学金8人(2006,2007,2008,2009,2010,2012,2013,2014),全球年均70人左右

  • 微软学者奖学金6人(2005,2007,2009,2015, 2016, 2017),亚太地区年均20人左右

  • 北京大学五四奖章2人(2006,2014)



对外交流


同国内外多所大学、研究机构有密切的学术联系,如美国麻省理工大学、加州大学伯克利分校、伊利诺伊大学香槟分校、耶鲁大学、俄亥俄州立大学、日本东京大学、日本国立情报研究所、加拿大滑铁卢大学、澳大利亚悉尼科技大学、英国女王大学、英国威斯敏斯特大学等。

与产业界多家著名企业具有合作伙伴关系,如华为公司、神州数码、金蝶中间件、中创软件、IBM中国研究院、Microsoft亚洲研究院、Avaya Lab等。

每年30-40人次出国参加会议和技术合作,博士生和优秀硕士生都有出国交流机会。



毕业去向


毕业生除出国深造外,就业去向涵盖高校、研究机构和企业等各个方面。出国深造高校包括UC Berkeley、CMU、UWashington、UT Austin、新加坡国立大学等,就业单位包括北京大学、中科院软件所、上海交通大学、天津大学、北京理工大学、中山大学、北京邮电大学、UTSA等知名大学和研究所,中办、科技部、工信部等部门,中国移动、中国银行总部、中国农业银行、交通银行等重点央企,华为、百度、腾讯、阿里等国内知名企业,以及谷歌、微软、IBM、甲骨文、高盛、瑞银证券等世界五百强企业等。


招生



1. 招生要求:


  • 身体健康,心理成熟

  • 成绩优良,踏实努力

  • 热爱软件技术

  • 较强的学习能力和团队协作能力

  • 严谨的思考能力和对挑战的适应能力


以下各类别的招生情况,请关注信息科学技术学院主页(http://eecs.pku.edu.cn/)、计算机科学技术系主页(http://cs.pku.edu.cn)、软件与微电子学院主页(http://www.ss.pku.edu.cn/index.php/admission)、北京大学研究生院主页(http://grs.pku.edu.cn/)的相关通知。



2. 本科实习生:


对于本校同学,软件工程研究所长期招收本校同学进入实验室。注意想要在软件工程保研的同学通常必须在软件工程研究所有实习经历并完成一定成果(特别优秀的除外)。


对于外校同学,软件工程研究所也欢迎外校同学来软件工程研究所实习,并对外地同学提供少量生活补助。但限于条件,我们无法解决北京的住宿问题。有意的同学可以直接和相关的导师联系。


3. 硕士研究生:


通常有两种渠道进入软件工程研究所攻读硕士研究生,一是参加每年9月左右的免试推荐研究生的统一招生(通常软工所仅面向本校同学招收保送硕士研究生),二是参加每年1月左右的全国硕士研究生入学统一考试。通过第一种方式录取的同学属于免试推荐生,需要取得保送研究生资格。硕士研究生学制为三年。


注意:

(1) 本校同学如果想要通过免试推荐来软件工程研究所读研究生,通常必须在软件工程研究所有本科实习经历并完成一定成果(特别优秀的除外)。

(2) 软件工程研究所通常不招收外校面试推荐硕士研究生。外校同学想要来软件工程研究所读研,可以选择攻读博士学位或者考研。


4. 本科起点直接攻读博士学位研究生:


北京大学的本科起点直接攻读博士学位研究生以免试推荐的方式录取,外校同学报考需要取得自己学校的保送研究生资格。报考有两种渠道,一是参加每年7月左右的信息科学技术学院/计算机科学技术系优秀大学生夏令营,二是参加每年9月左右的免试推荐研究生的统一招生。软件工程研究所同时招收计算机科学与技术专业和软件工程专业的博士研究生,两个专业的复试和学籍管理分别由信息科学技术学院/计算机科学技术系和软件与微电子学院负责,但进入研究所后按统一的口径培养,不再进一步区分。本科起点博士研究生学制为五年。


注意:

(1) 本校同学如果想要通过免试推荐来软件工程研究所读研究生,通常必须在软件工程研究所有本科实习经历并完成一定成果(特别优秀的除外)。

(2) 在报名时,注意选择本页所列研究方向,就可以进入软件工程研究所的复试。


5. 普通博士研究生:


要求已经取得硕士学位。软件工程研究所的普通博士生招生采取“申请-考核制”的方式进行,不参加北京大学统一组织的博士生入学考试,每年报名时间通常是11月左右。软件工程研究所同时招收计算机科学与技术专业和软件工程专业的博士研究生,两个专业的复试和学籍管理分别由信息科学技术学院/计算机科学技术系和软件与微电子学院负责,但进入研究所后按统一的口径培养,不再进一步区分。普通博士研究生学制为四年。


注意:

在报名时,注意选择本页所列研究方向,就可以进入软件工程研究所的复试。


6. 硕转博研究生:


硕转博主要面向已经在北京大学就读硕士的同学。有意直接转为博士的同学需要在硕士一年级结束之前申请,并在7月左右的信息科学技术学院优秀大学生夏令营时参加软件工程研究所的统一面试。通过面试的同学在硕士二年级结束之后转为博士生,不再颁发硕士学位。转为博士生后博士学制为三年。软件工程研究所同时招收计算机科学与技术专业和软件工程专业的博士研究生,两个专业的学籍管理分别由信息科学技术学院和软件与微电子学院负责,但进入研究所后按统一的口径培养,不再进一步区分。


7. 留学生:


请参见计算机系的卓越海外留学生计划:http://cs.pku.edu.cn/info/1305/2257.htm