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Nuovo software per migliorare il controllo decisionale dei dispositivi intelligenti

I sistemi integrati che rendono intelligenti oggetti e dispositivi stanno diventando sempre più importanti nella nostra vita, ma a volte la dimensione correlata alla sicurezza può diventare complicata. Un progetto finanziato dall’UE ha portato alla luce un nuovo software e un codice di refactoring in modo tale che le decisioni di controllo di tali sistemi che si fondono con l’infrastruttura informatica siano corrette e sicure.
Nuovo software per migliorare il controllo decisionale dei dispositivi intelligenti
Dai sistemi di guida automatica nelle auto, ai sistemi di distribuzione dell’energia, oggi i computer sono integrati in un ambiente fisico per il monitoraggio e il controllo. La progettazione di tali sistemi è stata notevolmente aiutata dai progressi in fatto di comprensione dell’interazione tra elaborazione computazionale e processi fisici.

Tuttavia, le industrie si trovano ad affrontare una sfida importante per l’attuazione di tali sistemi complessi; i sistemi ciberfisici (CPS, cyber-physical systems) sono tenuti a funzionare correttamente. Le attuali pratiche di sviluppo dei modelli sono incentrate su tecniche di ingegneria basate appunto sui modelli (MDE, model-driven engineering). Le tecniche MDE rappresentano specifiche leggibili a macchina e sono quindi più precise e meno soggette a errori.

I modelli di CPS vengono prima semplificati, quindi estesi in modo graduale per riflettere al meglio i CPS presenti nel mondo reale. Una sfida chiave riguarda l’aggiornamento delle prove di correttezza quando vengono sviluppati i modelli. A tale fine, i ricercatori del progetto SPHINX (A co-evolution framework for model refactoring and proof adaptation in cyber-physical systems), finanziato dall’UE, hanno sviluppato con successo un kit di strumenti di ingegneria basati sulle verifiche (verification-driven engineering, VDE), il quale supporta il refactoring di modelli e adattamento in base alle prove.

Il sistema di nuova concezione chiamato SPHINX è un kit di strumenti VDE estensibile che permette agli editor di modellazione grafica e testuale di descrivere la struttura e le dinamiche discrete e continue dei sistemi CPS.

Gli scienziati hanno inoltre introdotto il refactoring dei modelli nel contesto di sviluppo software basato sui modelli. Le operazioni di refactoring consapevoli in fatto di prove, le quali eseguono la trasformazione dei modelli, hanno permesso loro di migliorare la struttura dei modelli mantenendo inalterate le caratteristiche qualitative. Grazie alle operazioni di refactoring, il team ha riordinato le affermazioni, introdotto condizionali, aggiunto o rimosso un comportamento discreto/continuo e rafforzato i condizionali. È stata concepita la nozione di affinamento per dimostrare la correttezza delle operazioni di refactoring su un livello più astratto.

I sistemi CPS stanno diventando sempre più popolari e necessari nel settore automobilistico, aerospaziale, energetico e dei dispositivi medici. Si attende che i risultati del progetto migliorino la sicurezza negli ambienti grazie a sistemi sempre più autonomi. Tuttavia, i risultati del progetto SPHINX hanno anche evidenziato la necessità di comprendere meglio il modo in cui i sistemi autonomi interagiscono con il proprio ambiente, oltre all’aspetto che viene considerato come comportamento corretto e sicuro. Il refactoring dei modelli di nuova concezione e le tecniche di adattamento in base alle prove, insieme a tutorial e studi di caso in fatto di modellizzazione, possono promuovere ulteriormente le tecniche di verifica formale in ambito industriale.

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Argomenti

Life Sciences

Keywords

Software, refactoring, sistemi ciberfisici, progettazione guidata dai modelli, SPHINX