Nowe oprogramowanie usprawniające proces podejmowania decyzji przez inteligentne urządzenia
Od układów automatycznego prowadzenia w samochodach po systemy dystrybucji energii elektrycznej – w dzisiejszych czasach komputery wykorzystywane do monitorowania i sterowania stanowią część naszego fizycznego otoczenia. Dogłębne zrozumienie interakcji między procesami obliczeniowymi a fizycznymi znacznie ułatwia projektowanie takich systemów. Jednakże dzisiaj branża musi zmierzyć się z dużym wyzwaniem, jakim jest wdrożenie tak złożonych systemów, ponieważ systemy cyber-fizyczne (CPS) muszą działać bez zarzutu. Stosowane obecnie metody opracowywania modeli opierają się w głównej mierze na technologiach inżynierii modelowej (MDE). Wykorzystywane w MDE specyfikacje w formie czytelnej dla urządzeń gwarantują większą dokładność i mniejsze ryzyko wystąpienia błędów. Początkowo budowane modele CPS są proste; dopiero później rozbudowuje się je tak, aby odzwierciedlały rzeczywiste systemy cyber-fizyczne. Tu największym wyzwaniem jest zachowanie aktualności dowodów poprawności algorytmów w trakcie rozbudowy modelu. Jak dotąd uczestnikom finansowanego ze środków UE projektu SPHINX (A co-evolution framework for model refactoring and proof adaptation in cyber-physical systems) udało się opracować zestaw narzędzi weryfikacyjnych (VDE) obsługujących funkcje refaktoryzacji modeli i adaptacji dowodów poprawności. Nowy system o nazwie SPHINX to rozbudowana platforma narzędzi VDE zawierająca edytory tekstowe i graficzne modeli, umożliwiające opisanie budowy oraz ciągłych i dyskretnych własności dynamicznych systemów CPS. Naukowcy wprowadzili również funkcję refaktoryzacji modeli do standardów wytwarzania oprogramowania sterowanego modelami. Oparte na dowodach poprawności operacje refaktoryzacji, wykorzystane do przekształcania modeli, pozwoliły poprawić strukturę modeli, jednocześnie zachowując ich parametry jakościowe. Oprócz przeprowadzenia operacji refaktoryzacji zespół zmienił kolejność wykonywania instrukcji, wprowadził instrukcje warunkowe, dodał lub usunął właściwości dyskretne/ciągłe i wzmocnił warunki. Do wykazania poprawności operacji refaktoryzacji na bardziej abstrakcyjnym poziomie zastosowano opracowane na nowo pojęcie „udoskonalania”. Systemy CPS są coraz bardziej popularne i stanowią podstawę działania branży motoryzacyjnej, lotniczej, energetycznej czy urządzeń medycznych. Uważa się, że wyniki projektu pomogą zwiększyć bezpieczeństwo coraz bardziej autonomicznych systemów. Równocześnie odkrycia dokonane w ramach projektu SPHINX uwydatniają potrzebę lepszego zrozumienia interakcji systemów autonomicznych ze środowiskiem, w jakim działają, oraz dokładniejszego opracowania pojęć „bezpieczeństwo” i „prawidłowe zachowanie”. Nowe techniki refaktoryzacji modeli i adaptacji dowodów wraz z seminariami i studiami przypadku w zakresie modelowania z pewnością przyczynią się do wprowadzenia branżowych standardów weryfikacji formalnej.
