El reto de diseñar sistemas empotrados
Los ordenadores personales quizás sean las máquinas más notables de todas las surgidas con la revolución de los microprocesadores, pero hay muchas más, como los teléfonos móviles, los marcapasos, los sistemas domóticos e incluso muchos electrodomésticos. Para realizar todas sus funciones, los sistemas empotrados y en tiempo real de todas estas máquinas precisan programas informáticos. Sin embargo, el software de estos sistemas puede resultar especialmente complicado. Para empezar, deben interactuar con su entorno, que suele ser impredecible y contener gran número de interferencias. Además, esta interacción debe ser fiable y someterse a rigurosas restricciones de tipo temporal, sobre todo en el caso de los sistemas que desempeñan funciones vitales en el sentido literal. Partiendo de esta experiencia se había llegado a la conclusión de que, pese a ser una herramienta útil, el estándar UML presentaba deficiencias en algunos aspectos fundamentales del desarrollo de estos sistemas críticos. Por fortuna, y contradiciendo una opinión muy extendida, el proyecto OMEGA descubrió que el UML reúne todos los requisitos para resolver cuestiones de especial interés para los programadores. UML son las siglas inglesas de Lenguaje Unificado de Modelado (Unified Modelling Language). La tercera generación del lenguaje de modelado representa un esfuerzo considerable, por parte de un número elevado de metodólogos, de construir un medio común para describir sistemas complejos. En consecuencia, al UML hubo que añadirle nuevos conceptos de modelado. La labor de los socios del proyecto OMEGA se centró en definir un método estándar que sirviese para aprovechar sus prestaciones de extensibilidad. En primer lugar, seleccionaron un sublenguaje suficientemente expresivo que permite captar las características distintivas de sistemas en los que el factor tiempo es crítico, tales como temporizadores y algoritmos de planificación. A continuación se propusieron extensiones breves de las notaciones UML escogidas y se especificó la semántica formal. Éste fue el primer paso para conformar una noción compartida de la semántica en la que se fundamenta el modelado de los sistemas en tiempo real. Científicos de la Universidad Radboud, asociada al proyecto, fueron más allá. Desarrollaron un método y también una herramienta para verificar que sus modelos se adherían al formato UML. Las pruebas y los diversos métodos de validación pueden reforzar la confianza en el sistema desarrollado y facilitar la detección de fallos, pero no pueden garantizar la corrección. Por ello adoptaron un método de verificación formal que permite a los diseñadores hallar pruebas matemáticas de corrección que consiste en utilizar el «Sistema de Verificación de Prototipos» (Prototype Verification System, PVS), un potente demostrador de teoremas. En el transcurso de OMEGA se probó el método de verificación recién desarrollado con dos ejemplos: el algoritmo de la criba de Eratóstenes para identificar los números primos, y un modelo de MARS («Sistema de reconocimiento de altitud media»). El sistema MARS se utiliza para controlar el movimiento de una cámara en una aeronave para contrarrestar el deterioro de la calidad de la imagen que causa el movimiento hacia delante. Al mejorar la calidad del software y reducir los costes de la fase de validación, es previsible que los resultados del proyecto OMEGA aumenten la eficiencia de la industria europea del sector del software.