The aim of this thesis is to create a tool for formal verification of systems specified using textual use- cases. The tool should allow for automated verification of temporal invariants specified in temporal logic (CTL and LTL formulae). The textual specification is transformed to a formal model that is verified using the NuSMV symbolic model-checker. Potential errors are shown to the user in the form of an HTML report. Using this feedback, the user is able to iteratively develop valid textual use-case specifications. The tool's architecture should be focused on reusability of its components and extensibility. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Software intensive systems are developed to provide solutions in some problem domain and software engineering principles are employed to develop and implement that system. Software engineering principles should enhance the development and production of software artifacts and yet the artifacts often lack in quality. Crucial in the development process are requirements engineering activities and methods for software documentation. This research focused on requirements engineering activities, software requirements documentation and employed a new approach in these activities that incorporated ontology engineering principles. Ontology engineering refers to the set of activities concerned with the ontology development process, the ontology life cycle, the methods for building ontologies, and the tool suites and languages that support them. Ontologies facilitate domain knowledge reuse and sharing and provides a common vocabulary to system developers. The motivation of this research came from Ambr´osio and Kaiya, advocating the definition of the Software Requirements Knowledge Area of the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK ) within an ontology system. The resulting system utilized the benefits of intelligent reasoning to elicit, automatically verify, extract and document software requirements. The requirements engineering process was modeled in an ontology. An ontology is a machine-readable data structure that distinctly defines concepts and describes relationships among those concepts. The requirements engineering process and ontology were the focal points in this research. A baseline ontology for software requirements engineering was created. The following are contributions of this research. A methodology was designed to enhance the software documentation production process. An initial ontology model of SWEBOK recommended data items was created. A method was provided to verify software requirements as they were elicited, entered and maintained in an ontology. A method was created that electronically provided provenance of software requirements. Software was created to automatically extract the software requirements from within an ontology.

[pt] No processo de desenvolvimento do software, atividades relacionadas ao Processo de Requisitos envolvem elicitação, modelagem, verificação e validação dos requisitos. O uso da linguagem natural no registro dos requisitos facilita a comunicação entre os participantes do processo, além de possibilitar que clientes e usuários validem requisitos sem necessitar de conhecimento extra. Por outro lado, na economia globalizada atual, o desenvolvimento de software por equipes geograficamente distribuídas está se tornando uma norma. Nesse cenário, atividades de verificação e validação de requisitos para um software de média ou alta complexidade podem envolver o tratamento de centenas ou milhares de requisitos. Com essa ordem de complexidade é importante que o engenheiro de software tenha apoio computacional para o desempenho adequado das atividades de aferição de qualidade. Neste trabalho estamos propondo uma estratégia que combina técnicas de processamento da linguagem natural (PLN) e agentes de software para apoiar as atividades de análise dos requisitos. Geramos visões textuais ou gráficas de grupos de requisitos relacionados; visões apóiam a análise de completude, a identificação de duplicidades e de dependências entre requisitos. Utilizamos técnicas de análise de conteúdo para apoiar a identificação de omissões em requisitos não funcionais. Também propomos uma estratégia para a construção ou atualização do léxico da aplicação, utilizando técnicas de PLN. Utilizamos agentes de software para implementar serviços que incorporam as estratégias referidas, e também para atuar como representantes dos participantes do projeto em desenvolvimento. / [en] In software development process, initial activities can involve requirements elicitation, modeling and analysis (verification and validation). The use of natural language in the register of the requirements facilitates the communication among stakeholders, besides offering possibilities to customers and users to validate requirements without extra knowledge. On the other hand, in the current global economy, software development for teams geographically distributed is becoming a rule. In this scenario, requirements verification and validation for medium or high complexity software can involve the treatment of hundreds or even thousand requirements. With this complexity order it is important to provide computational support for the software engineer execute quality activities. In this work we propose a strategy which combines natural language processing (NLP) techniques and software agents to support analysis activities. We have generated textual or graphical visions from groups of related requirements; visions help completeness analysis, identification of duplicities and dependences among requirements. We use content analysis techniques to support the identification of omissions in nonfunctional requirements. Also, we propose a strategy to construct the lexicon, using NLP techniques. We use software agents to implement web services that incorporate the related strategies, and also agents to act as personal assistants for stakeholders of the software project.

[pt] A análise de requisitos desempenha um papel fundamental no processo de desenvolvimento de software. Neste sentido, representações de cenários baseados em linguagem natural são muitas vezes utilizados para descrever especificações de requisitos de software (SRS). Cenários descritos usando linguagem natural podem ser ambíguos e, às vezes, imprecisos. Este problema é parcialmente devido ao fato de que os relacionamentos entre os cenários são raramente representados explicitamente. Como os cenários são utilizados como entrada para as actividades subsequentes do processo de desenvolvimento de software (SD), é muito importante facilitar a sua análise; especialmente para detectar defeitos devido a informações erradas ou falta de informação. Este trabalho propõe uma abordagem baseada em Redes de Petri e técnicas de Processamento de Linguagem Natural como uma forma eficaz para analisar os cenários adquiridos, e que toma descrições textuais de cenários (em conformidade com um metamodelo definido neste trabalho) como entrada e gera um relatório de análise como saída. Para facilitar a análise automática, os cenários são transformados em Redes de Petri (Lugar/Transição) equivalentes. Os cenários e suas Redes de Petri resultantes podem ser analisados automaticamente para avaliar algumas propriedades relacionadas à desambiguidade, completeza, consistência e corretude. Os defeitos identificados podem ser rastreados até os cenários, permitindo a sua revisão. Nós também discutimos como desambiguidade, completeza, consistência e corretude das SRSs baseadas em cenários podem ser decompostas em propriedades relacionadas, e definimos heurísticas para encontrar indicadores de defeitos que prejudicam estas propriedades. Avaliamos nosso trabalho, aplicando a nossa abordagem de análise em quatro estudos de caso. Essa avaliação compara os resultados obtidos pela nossa abordagem automatizada contra os resultados obtidos por um processo de inspeção e com trabalhos relacionados. / [en] Requirements analysis plays a key role in the software development process. Natural language-based scenario representations are often used for writing software requirements specifications (SRS). Scenarios written using natural language may be ambiguous, and, sometimes, inaccurate. This problem is partially due to the fact that relationships among scenarios are rarely represented explicitly. As scenarios are used as input to subsequent activities of the software development process (SD), it is very important to enable their analysis; especially to detect defects due to wrong information or missing information. This work proposes a Petri-Net and Natural Language Processing (NLP) based approach as an effective way to analyze the acquired scenarios, which takes textual description of scenarios (conform to a metamodel defined in this work) as input and generates an analysis report as output. To enable the automated analysis, scenarios are translated into equivalent Place/Transition Petri-Nets. Scenarios and their resulting Petri-Nets can be automatically analyzed to evaluate some properties related to unambiguity, completeness, consistency and correctness. The identified defects can be traced back to the scenarios, allowing their revision. We also discuss how unambiguity, completeness, consistency and correctness of scenario-based SRSs can be decomposed in related properties, and define heuristics for searching defect indicators that hurt these properties. We evaluate our work by applying our analysis approach to four case studies. The evaluation compares the results achieved by our tool-supported approach, with an inspection based approach and with related work.