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Ch2-2-SoftwareTheory.tex
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\section{重大挑战问题} \section{重大挑战问题}
在新的时代背景下，特别是在人机物融合的大环境下，软件理论遇到了新的挑战。具体包括：如何应对大规模的数据与计算(§\ref{sec:st-complexity})；如何保证复杂软件系统的正确性、可靠性、安全性(§\ref{sec:st-reliability})；针对新型计算机的硬件架构与新的计算平台，如何建立其理论分析基础(§\ref{sec:st-architecture})；如何分析、编译新型计算模型下的程序并保证它的正确性(§\ref{sec:st-quantum})。 在新的时代背景下，特别是在人机物融合的大环境下，软件理论遇到了新的挑战。具体包括：如何应对大规模的数据与计算(§\ref{sec:st-complexity})；如何保证复杂软件系统的正确性、可靠性、安全性(§\ref{sec:st-reliability})；针对新型计算机的硬件架构与新的计算平台，如何建立其理论分析基础(§\ref{sec:st-architecture})；如何分析新型计算模型下的程序并保证它的正确性(§\ref{sec:st-quantum})。
\subsection{面向数据科学的算法与计算复杂性理论}\label{sec:st-complexity} \subsection{面向数据科学的算法与计算复杂性理论}\label{sec:st-complexity}
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%近年来，高性能计算机的峰值计算能力不断提高。但相关软件的发展还难以跟上。如何保证这类软件的可靠性，更是一个尚未解决的难题。目前，虽然有少量研究，但不能用于大规模并行程序的验证。 %近年来，高性能计算机的峰值计算能力不断提高。但相关软件的发展还难以跟上。如何保证这类软件的可靠性，更是一个尚未解决的难题。目前，虽然有少量研究，但不能用于大规模并行程序的验证。
\subsection{新型计算模型下的算法复杂性理论与程序分析方法}\label{sec:stc-quantum} \subsection{新型计算模型下的算法复杂性理论与程序验证方法}\label{sec:stc-quantum}
针对量子计算模型下的挑战性问题，具体研究内容如下：量子程序设计与验证、量子密码协议设计与验证、量子复杂性下界问题等。量子程序设计与验证的研究包括量子程序设计模型和基本指令集；适用于量子计算的程序逻辑；量子程序不变式生成问题；量子程序的模型检验问题；并行与分布式量子程序设计技术等。量子密码协议设计与验证的研究包括抗量子攻击的经典密码协议，量子随机数生成，量子密码协议验证，量子纠错与编码等。量子复杂性下界研究包括图灵机模型下量子与经典复杂性类的（神谕）区分；量子通信复杂性协议下界；量子判定树模型复杂性下界；量子计算的交互式验证等。 针对量子计算模型下的挑战性问题，具体研究内容如下：量子程序设计与验证、量子密码协议设计与验证、量子复杂性下界问题等。量子程序设计与验证的研究包括量子程序设计模型和基本指令集；适用于量子计算的程序逻辑；量子程序不变式生成问题；量子程序的模型检验问题；并行与分布式量子程序设计技术等。量子密码协议设计与验证的研究包括抗量子攻击的经典密码协议，量子随机数生成，量子密码协议验证，量子纠错与编码等。量子复杂性下界研究包括图灵机模型下量子与经典复杂性类的（神谕）区分；量子通信协议复杂性下界；量子判定树模型复杂性下界；量子计算的交互式验证等。
\subsection{新型软件及应用的处理与分析方法}\label{sec:stc-newsoftware} \subsection{新型软件及应用的处理与分析方法}\label{sec:stc-newsoftware}
对于近年来新出现的各种软件及应用，核心问题是在提高系统效率的同时，如何保证系统的可靠性。基于学习的系统是近期出现的主流新型软件之一。根据不同的系统需求，有不同的研究方法。 对于近年来新出现的各种软件及应用，核心问题是在提高系统效率的同时，如何保证系统的可靠性。基于学习的系统是近期出现的主流新型软件之一。根据不同的系统需求，有不同的研究方法。