工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。近年来，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别是网格技术的诞生，工作流技术已被广泛地应用到各个领域。本文重点研究了一种特殊的工作流--科学工作流。科学工作流特指工作流技术在实现科学研究过程自动化中的应用。它是面向复杂科学问题求解的协同计算过程，这里的复杂问题是指尚无明确求解方案的，需要跨学科、跨领域、跨组织、跨地域的大规模协同合作以共同求解的，某个具有复杂逻辑的问题。然而，现在的工作流理论在建模科学工作流的时候仍有许多不足之处，如表述能力不足，缺乏有效的验证机制等。这些问题不利于科学工作流活动的准确、高效开展，降低了科学工作流系统的可靠性和可用性。　　 针对现有科学工作流理论的不足，本文对科学工作流建模方法，理论及关键技术进行了较为细致深入的研究。根据复杂科学问题工作流建模的特性，提出了复杂问题定义模型，并且给出了基于复杂问题定义模型的工作流建模方法。在科学工作流应用的设计与实现中，集中讨论了工作流模型的数据流和控制流以及它们之间的交互，并建立了模型正确性验证的理论基础。最后，本文也对网格环境下工作流应用执行时刻的资源访问控制策略进行了探讨，提出了上下文模型以及相关资源调度算法。　　 本文的创新之处和主要工作体现在以下几个方面：　　 1.复杂问题求解原型系统分析。为了促进后续问题求解过程的可靠性和针对性，利用现有的形式化和非形式化的方法，本文提出了一种复杂问题定义模型，并在此基础上分析了复杂问题求解过程中的知识流和工作流。最后，结合大型软件项目开发，提出了复杂问题求解的参考步骤。　　 2.基于双流网的科学工作流建模与验证。本文采用了一种新的建模工具-双工作流网，对工作流进行建模。此外，本文还提出了基于双流网的工作流验证算法，并且能够通过双流网验证技术对工作流的控制流和数据流的一致性进行检验。　　 3.基于上下文感知的科学工作流系统框架。网格环境的动态性使得科学工作流执行过程中的资源访问控制成为一个重要的研究课题。本文提出一种基于上下文感知的资源访问控制机制，对科学工作流的任务上下文及其约束进行了定义，描述了基于上下文感知的资源访问控制算法，并在此基础上设计了基于上下文感知的科学工作流管理系统框架。