A abordagem de sistemas multiagentes tem sido cada vez mais utilizada para o desenvolvimento de sistemas complexos, o que despertou o interesse das pesquisas na área de engenharia de software orientada a agentes (AOSE) e modelos organizacionais. Neste contexto, esta tese estuda a aplicabilidade de alguns métodos formais tradicionais de engenharia de software para a especificação formal de organizações de sistemas multiagentes, analisando o uso da linguagem de especificação formal RSL para representar o modelo organizacional PopOrg. A escolha da linguagem RSL ocorreu pelo fato de ela ser uma linguagem de especificação formal que cobre amplo espectro de métodos de especificação formal (baseados em modelos e baseados em propriedades, aplicativos e imperativos, sequenciais e concorrentes) e o modelo PopOrg foi escolhido por ser um modelo mínimo de organização de sistemas multiagentes, concebido para representar o conjunto mínimo de aspectos estruturais e operacionais que tais organizações devem ter. O uso da linguagem RSL foi avaliado tanto para a especificação do aspecto estrutural dos sistemas PopOrg, quanto para especificação operacional desses sistemas. Um estudo preliminar realizado com a linguagem CSP para a especificação operacional do modelo PopOrg também é apresentado, visto que serviu como base para a especificação em RSL. Ao final, apresenta-se uma sugestão de extensão da linguagem RSL para sua maior aplicabilidade à especificação de sistemas multiagentes. / The multiagent systems approach have been increasingly used for the development of complex systems, which aroused the interest of research in Agent Oriented Software Engineering (AOSE) and organizational models. In this context, this thesis studies the applicability of some traditional formal methods of software engineering for the formal specification of multiagent systems organizations, analyzing the use of RSL formal specification language to represent the PopOrg organizational model. The choice of RSL language occurred because it is a formal specification language that covers a wide spectrum of formal specification methods (models-based and properties-based, applicative and imperative, sequential and concurrent) and the PopOrg model was chosen because it is a minimal model of multiagent systems organization, designed to represent the minimum set of structural and operational aspects that such organizations should have. The use of RSL language was evaluated both for specifying the structural aspect of PopOrg systems and the operational specification for these systems. A preliminary study carried out with the CSP language for the operational specification of PopOrg model is also presented, as was the basis for the specification in RSL. In the end, a suggestion is given for an extension of the RSL language, to allow for its wider applicability to the specification of multiagent systems.

abstract: Critical infrastructures in healthcare, power systems, and web services, incorporate cyber-physical systems (CPSes), where the software controlled computing systems interact with the physical environment through actuation and monitoring. Ensuring software safety in CPSes, to avoid hazards to property and human life as a result of un-controlled interactions, is essential and challenging. The principal hurdle in this regard is the characterization of the context driven interactions between software and the physical environment (cyber-physical interactions), which introduce multi-dimensional dynamics in space and time, complex non-linearities, and non-trivial aggregation of interaction in case of networked operations. Traditionally, CPS software is tested for safety either through experimental trials, which can be expensive, incomprehensive, and hazardous, or through static analysis of code, which ignore the cyber-physical interactions. This thesis considers model based engineering, a paradigm widely used in different disciplines of engineering, for safety verification of CPS software and contributes to three fundamental phases: a) modeling, building abstractions or models that characterize cyberphysical interactions in a mathematical framework, b) analysis, reasoning about safety based on properties of the model, and c) synthesis, implementing models on standard testbeds for performing preliminary experimental trials. In this regard, CPS modeling techniques are proposed that can accurately capture the context driven spatio-temporal aggregate cyber-physical interactions. Different levels of abstractions are considered, which result in high level architectural models, or more detailed formal behavioral models of CPSes. The outcomes include, a well defined architectural specification framework called CPS-DAS and a novel spatio-temporal formal model called Spatio-Temporal Hybrid Automata (STHA) for CPSes. Model analysis techniques are proposed for the CPS models, which can simulate the effects of dynamic context changes on non-linear spatio-temporal cyberphysical interactions, and characterize aggregate effects. The outcomes include tractable algorithms for simulation analysis and for theoretically proving safety properties of CPS software. Lastly a software synthesis technique is proposed that can automatically convert high level architectural models of CPSes in the healthcare domain into implementations in high level programming languages. The outcome is a tool called Health-Dev that can synthesize software implementations of CPS models in healthcare for experimental verification of safety properties. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Computer Science 2012

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A aplicaÃÃo de nuvens computacionais para oferecer serviÃos de ComputaÃÃo de Alto Desempenho (CAD) à um assunto bastante discutido no meio acadÃmico e industrial. Esta dissertaÃÃo està inserida no contexto do projeto de uma nuvem computacional para o desenvolvimento e execuÃÃo de aplicaÃÃes de CAD baseadas em componentes paralelos, doravante denominada nuvem de componentes. Um dos principais desafios na sua utilizaÃÃo consiste no suporte à programaÃÃo paralela, tarefa bastante suscetÃvel à erros, pois tais erros podem levar, ao longo do desenvolvimento, a problemas de sincronizaÃÃo de processos, que podem causar abortamento da execuÃÃo e a produÃÃo de dados incorretos, bem como a problemas relacionados ao uso ineficiente dos recursos computacionais. à importante que tais problemas sejam tratados no caso de aplicaÃÃes de longa duraÃÃo cujo respeito a um cronograma para obtenÃÃo de resultados à crÃtico, aplicaÃÃes estas bastante comuns no contexto de CAD. Uma possÃvel soluÃÃo para tais problemas consiste na verificaÃÃo do comportamento e das propriedades dos componentes na nuvem, antes que seja feita a sua execuÃÃo, tornando possÃvel que os usuÃrios dos componentes da nuvem saibam se um componente pode ser utilizado com seguranÃa em sua aplicaÃÃo. Nesse cenÃrio, o uso de mÃtodos formais surge como uma alternativa atraente. A contribuiÃÃo desta dissertaÃÃo consiste em um processo de derivaÃÃo e verificaÃÃo de propriedades de componentes na nuvem. Tal processo envolve a especificaÃÃo formal do comportamento dos componentes por meio de contratos descritos pela linguagem Circus. EntÃo, atravÃs de um processo de refinamento e traduÃÃo tendo como ponto de partida o contrato, chega-se à implementaÃÃo de um componente para execuÃÃo sobre uma plataforma de computaÃÃo paralela. AtravÃs desse processo, torna-se possÃvel oferecer garantias aos desenvolvedores em relaÃÃo ao comportamento dos componentes no contexto de suas aplicaÃÃes. Para a prova de conceito, o processo à aplicado sobre a especificaÃÃo "papel-e-caneta" de dois benchmarks do NAS Parallel Benchmarks, IS e CG, bastante difundidos na Ãrea de CAD. / The use of cloud computing to offer High Performance Computing (HPC) services has been widely discussed in the academia and industry. In this respect, this dissertation is included in the context of designing a cloud computing platform for the development of component-based parallel computing applications, referred as cloud of components. Many important challenges about using the cloud of components relate to parallel programming, an error-prone task due to synchronization issues, which may lead to abortion and production of incorrect data during execution of applications, and the inefficient use of computational resources. These problems may be very relevant in the case of long running applications with tight timelines to obtain critical results, quite common in the context of HPC. One possible solution to these problems is the formal analysis of the behavior of the components of an application through the cloud services, before their execution. Thus, the users of the components may know if a component can be safely used in their application. In this scenario, formal methods becomes useful. In this dissertation, it is proposed a process for specification and derivation of parallel components implementation for the cloud of components. This process involves the formal specification of the components behavior through contracts described using the Circus formal specification language. Then, through a refinement and translation process, which takes the contract as a start point, one may produce an implementation of a component that may execute on a parallel computing platform. Through this process, it becomes possible to offer guarantees to developers about the components behavior in their applications. To validate the proposed idea, the process is applied to contracts that have been described based on two benchmarks belonging to the NAS Parallel Benchmarks, widely adopted in HPC for evaluate the performance of parallel programming and computing platforms.

A abordagem de sistemas multiagentes tem sido cada vez mais utilizada para o desenvolvimento de sistemas complexos, o que despertou o interesse das pesquisas na área de engenharia de software orientada a agentes (AOSE) e modelos organizacionais. Neste contexto, esta tese estuda a aplicabilidade de alguns métodos formais tradicionais de engenharia de software para a especificação formal de organizações de sistemas multiagentes, analisando o uso da linguagem de especificação formal RSL para representar o modelo organizacional PopOrg. A escolha da linguagem RSL ocorreu pelo fato de ela ser uma linguagem de especificação formal que cobre amplo espectro de métodos de especificação formal (baseados em modelos e baseados em propriedades, aplicativos e imperativos, sequenciais e concorrentes) e o modelo PopOrg foi escolhido por ser um modelo mínimo de organização de sistemas multiagentes, concebido para representar o conjunto mínimo de aspectos estruturais e operacionais que tais organizações devem ter. O uso da linguagem RSL foi avaliado tanto para a especificação do aspecto estrutural dos sistemas PopOrg, quanto para especificação operacional desses sistemas. Um estudo preliminar realizado com a linguagem CSP para a especificação operacional do modelo PopOrg também é apresentado, visto que serviu como base para a especificação em RSL. Ao final, apresenta-se uma sugestão de extensão da linguagem RSL para sua maior aplicabilidade à especificação de sistemas multiagentes. / The multiagent systems approach have been increasingly used for the development of complex systems, which aroused the interest of research in Agent Oriented Software Engineering (AOSE) and organizational models. In this context, this thesis studies the applicability of some traditional formal methods of software engineering for the formal specification of multiagent systems organizations, analyzing the use of RSL formal specification language to represent the PopOrg organizational model. The choice of RSL language occurred because it is a formal specification language that covers a wide spectrum of formal specification methods (models-based and properties-based, applicative and imperative, sequential and concurrent) and the PopOrg model was chosen because it is a minimal model of multiagent systems organization, designed to represent the minimum set of structural and operational aspects that such organizations should have. The use of RSL language was evaluated both for specifying the structural aspect of PopOrg systems and the operational specification for these systems. A preliminary study carried out with the CSP language for the operational specification of PopOrg model is also presented, as was the basis for the specification in RSL. In the end, a suggestion is given for an extension of the RSL language, to allow for its wider applicability to the specification of multiagent systems.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Esta tese trata de um problema muito comum em verificação formal: explosão de estados. O problema desabilita a verificação automática de propriedades através da verificação de modelos. Isto é superado pelo uso de abstração de dados, em que o espaço de estados de umsistema é reduzido usandoumprincípio simples: descartando detalhes de tal forma que o espaço de estados torna-se finito exibindo ainda propriedades desejáveis. Isso habilita o uso de verificacao de modelos, já que o modelo mais simples (abstrato) pode ser usado no lugar do modelo original (concreto). Entretanto, abstrações podem perder propriedades já que o nível de precisão é degradado, para algumas propriedades. Abstrair tipos de dados é, normalmente, uma tarefa não-trivial e requer uma profunda experiência: o usuário deve prover domínios abstratos, uma relacao matemática entre os estados (concreto e abstrato), uma inicialização abstrata, e uma versão abstrata para cada operação. A abordagem proposta nesta tese transfere a maior parte dessa experiência para um procedimento sistemático que calcula relações de abstração. Essas relações são a base para as relações matemáticas entre os estados, como também suas imagens determinam os domínios abstratos (os valores de dados mínimos para preservar propriedades). Também propomos meta-modelos para estabelecer como o sistema abstrato é inicializado e como operações são tornadas fechadas sob os domínios abstratos. Isso elimina o conhecimento requerido do usuário para fornecer as versões abstratas para a inicialização e operações. Os meta-modelos garantem a correspondência entre os sistemas concreto e abstrato. Assim, nós derivamos especificações abstratasa partir de concretas de tal formaque a especificação concreta é mais determinística que a abstrata por construção. Esta é a idéia por trás da teoria sobrejacente de nossa abordagem de abstração de dados: refinamento de dados. A notação adotada é CSPZ uma integração formal das linguagens de especificação CSP e Z. Uma especificação CSPZ tem duas partes: uma parte comportamental (CSP) e outra de dados (Z). O procedimento de cálculo foca na parte de Z, mas os resultados são usados na especificação CSPZ por completo; isso segue da independência de dados da parte de CSP (os dados não podem afetar seu comportamento). Ao final, a verificação automática é obtida pela conversão da especificação CSPZ em CSP puro e em seguida pelo reuso do verificador de modelos padrão de CSP. Nossa abordagem compreende as seguintes tarefas: nós extraímos a parte de Z de uma especificação CSPZ (puramente sintática), calculamos as relações de abstração (através de uma análise sistemática de predicados com uso de ferramenta de suporte), construímos as relações matemáticas entre os estados, os esquemas abstratos (definidos por meta-modelos), e realizamos um pós-processamento na especificação abstrata. A última tarefa pode resultar em alguns ajustes nas relações de abstração. A novidade prática e maior contribuição de nossa abordagem é o cálculo sistemático das das relações de abstração, que são os elementos chave de todas abordagens de abstração de dados que estudamos ao longo dos últimos anos. O refinamento de dados entre o sistema produzido por nossa abordagem e o original (concreto) é a segunda contribuição deste trabalho. O procedimento sistemático é na verdade uma técnica de análise de predicado que usa as restrições sobre os dados para determinar seus valores mínimos que são suficientes para preservar o comportamento do sistema. Isso evita a execução (concreta ou simbólica) do sistema analisado. Os passos produzem mapeamentos que revelam alguns elementos cruciais: o espaço de estados abstrato e as relações matemáticas entre ele e o espaço de estados concreto. Essas relações são usadas para construir o sistema abstrato seguindo o formato estabelecido pelos meta-modelos. As limitações de nossa abordagem são também discutidas. Nós aplicamos a abordagem a alguns exemplos também analisados por outras técnicas da literatura. Discutimos também sobre trabalhos relacionados procurando destacar vantagens, desvantagens e aspectos complementares. Finalmente, apresentamos nossas conclusões e futuras direções para este trabalho

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5803_1.pdf: 2496332 bytes, checksum: b4666e127bf620dbcb7437f9d83c2344 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / A análise da segurança (Safety Assessment) é um processo bem conhecido que serve para garantir que as restrições de segurança de um sistema crítico sejam cumpridas. Dentro dele, a análise de segurança quantitativa lida com essas restrições em um contexto numérico (probabilístico). Os métodos de análise de segurança, como a tradicional Fault Tree Analysis (FTA), são utilizados no processo de avaliação da segurança quantitativo, seguindo as diretrizes de certificação (por exemplo, a ARP4761 Guia de Práticas Recomendadas da Aviação). No entanto, este método é geralmente custoso e requer muito tempo e esforço para validar um sistema como um todo, uma vez que para uma aeronave chegam a ser construídas, em média, 10.000 árvores de falha e também porque dependem fortemente das habilidades humanas para lidar com suas limitações temporais que restringem o âmbito e o nível de detalhe que a análise e os resultados podem alcançar. Por outro lado, as autoridades certificadoras também permitem a utilização da análise de Markov, que, embora seus modelos sejam mais poderosos que as árvores de falha, a indústria raramente adota esta análise porque seus modelos são mais complexos e difíceis de lidar. Diante disto, FTA tem sido amplamente utilizada neste processo, principalmente porque é conceitualmente mais simples e fácil de entender. À medida que a complexidade e o time-to-market dos sistemas aumentam, o interesse em abordar as questões de segurança durante as fases iniciais do projeto, ao invés de nas fases intermediárias/finais, tornou comum a adoção de projetos, ferramentas e técnicas baseados em modelos. Simulink é o exemplo padrão atualmente utilizado na indústria aeronáutica. Entretanto, mesmo neste cenário, as soluções atuais seguem o que os engenheiros já utilizavam anteriormente. Por outro lado, métodos formais que são linguagens, ferramentas e métodos baseados em lógica e matemática discreta e não seguem as abordagens da engenharia tradicional, podem proporcionar soluções inovadoras de baixo custo para engenheiros. Esta dissertação define uma estratégia para a avaliação quantitativa de segurança baseada na análise de Markov. Porém, em vez de lidar com modelos de Markov diretamente, usamos a linguagem formal Prism (uma especificação em Prism é semanticamente interpretada como um modelo de Markov). Além disto, esta especificação em Prism é extraída de forma sistemática a partir de um modelo de alto nível (diagramas Simulink anotados com lógicas de falha do sistema), através da aplicação de regras de tradução. A verificação sob o aspecto quantitativo dos requisitos de segurança do sistema é realizada utilizando o verificador de modelos de Prism, no qual os requisitos de segurança tornam-se fórmulas probabilísticas em lógica temporal. O objetivo imediato do nosso trabalho é evitar o esforço de se criar várias árvores de falhas até ser constatado que um requisito de segurança foi violado. Prism não constrói árvores de falha para chegar neste resultado. Ele simplesmente verifica de uma só vez se um requisito de segurança é satisfeito ou não no modelo inteiro. Finalmente, nossa estratégia é ilustrada com um sistema simples (um projeto-piloto), mas representativo, projetado pela Embraer

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-08T13:40:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação-Transformando-modelos-xscade-em-SCR-Kamila-Serafim.pdf: 1127362 bytes, checksum: cb72514ffcaf617a6573ea197ab446c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T13:40:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação-Transformando-modelos-xscade-em-SCR-Kamila-Serafim.pdf: 1127362 bytes, checksum: cb72514ffcaf617a6573ea197ab446c1 (MD5) Previous issue date: 2016-09-08 / A construção de um software para domínios particulares tem de atender normas específicasque impõem o atendimento a fatores como rastreabilidade de requisitos e certificação. Por exemplo, a indústria aeronáutica deve atender à norma DO-178B que estabelece restrições para uso de software de aeronaves, que são considerados sistemas críticos. Para um sistema estar de acordo com essa certificação é necessário ter requisitos formais e código certificado; nesta direção, Andrade (ANDRADE, 2013) usou a notação SCR (Software Cost Reduction) para definição de requisitos e a ferramenta SCADE para modelagem de sistemas críticos, com desenvolvimento de um tradutor de SCR para artefatos xscade. A prática de desenvolvimento de sistema, porém, não está restrita à transição entre requisitos e artefatos de projeto. Modificações realizadas nestes últimos devem também ser refletidas nos requisitos. Neste trabalho desenvolvemos um tradutor de artefatos de modelagem da ferramenta SCADE para SCR. Desta forma podemos gerar especificação de requisitos a partir do código (Engenharia Reversa) e complementamos o trabalho anterior desenvolvido por Andrade (ANDRADE, 2013). Para o desenvolvimento do tradutor, utilizamos a plataforma Spoofax por meio da qual descrevemos a sintaxe do esquema XML utilizado em SCADE e também as regras de tradução tendo como alvo SCR. A validação da tradução teve como ponto de partida o resultado do uso do tradutor desenvolvido por Andrade (ANDRADE, 2013), tendo de gerar como saída a mesma entrada do tradutor desenvolvido por Andrade (ANDRADE, 2013). Além disso, desenvolvemos exemplos para demonstrar que a modificação estrutural, com preservação de semântica, em projetos SCADE, é verificável por meio do uso de testes gerados por meio da ferramenta TTM-TVEC / Building a software for particular domains must attend specific standards that impose attendance to factors such as traceability requirements and the certification issue. For example, the airline industry should meet the DO-178B standard that establishes restrictions on the use of aircraft software, which is considered a critical system. For a system to be in accordance with this certification, one must have formal requirements and certified code. In this direction, Andrade (ANDRADE, 2013) used SCR (Software Cost Reduction) for requirements definition and SCADE for modeling critical systems with development of an artifacts a translator from SCR. However the practice of developing is not restricted to the transition from requirements to design artifacts. Changes made on design should be reflected in the requirements. In this work we developed a translator from SCADE to SCR. In this way we can generate requirements specification from the code (reverse engineering) and complement the previous Andrade (ANDRADE, 2013) thesis. For the translator development, we use the Spoofax platform through which we describe the XML schema syntax used in SCADE and also the translation rules having SCR as the target language. The translation validation had as its starting point the result of the translator developed by Andrade (ANDRADE, 2013), where the output is the same input developed by Andrade(ANDRADE, 2013). Furthermore, examples developed to demonstrate that the structural modification that preserves semantics in SCADE, is verifiable through the use of tests generated by the TTM-TVEC tool.

Orientador: Arnaldo Vieira Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cabral_GlauberModolo_M.pdf: 1025512 bytes, checksum: 7aaf4d32142384e7200596499be77cca (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Métodos formais são ferramentas da Engenharia de Software que empregam formalismos matemáticos na construção de programas. Em geral, são compostos por uma ou mais linguagens de especificação e algumas ferramentas auxiliares. A linguagem de especificação algébrica Common Algebraic Specification Language (Casl) foi concebida para ser a linguagem padrão na área de especificação algébrica. A linguagem HasCasl é a extensão da linguagem Casl responsável por suportar lógica de segunda ordem e possui um subconjunto de sua sintaxe que se assemelha à linguagem de programação Haskell e que pode ser executado. O uso prático de uma linguagem de especificação depende da disponibilidade de uma biblioteca padrão de especificações pré-definidas. Embora Casl possua tal biblioteca, esta não disponibiliza propriedades e tipos de dados de segunda ordem. Esta dissertação descreve a especificação de uma biblioteca para a linguagem HasCasl com funções e tipos de dados de segunda ordem, tendo como referência a biblioteca Prelude da linguagem Haskell. Os tipos de dados especificados incluem o tipo booleano, listas, caracteres e cadeias de caracteres, além de classes e funções presentes na biblioteca Prelude. Uma primeira versão da biblioteca faz uso de tipos de dados com avaliação estrita, devido à complexidade de iniciar o processo de especificação com o uso de tipos com avaliação preguiçosa. Um refinamento posterior da biblioteca incluiu o suporte a tipos de dados com avaliação preguiçosa. A verificação de ambas as versões da biblioteca foi realizada com o uso da ferramenta Hets, responsável por traduzir as especificações escritas na linguagem HasCasl para a linguagem HOL e gerar necessidades de prova verificadas com o auxílio do provador de teoremas Isabelle. Para ilustrar o uso dos tipos de dados especificados foram incluídas algumas especificações de exemplo envolvendo listas e tipos booleanos. Algumas sugestões de extensão à biblioteca são propostas, tais como o suporte à recursão e às estruturas infinitas, além do aperfeiçoamento do suporte a provas relacionadas a especificações importadas da biblioteca da linguagem Casl / Abstract: Formal methods can be used as software engineering tools that employ mathematical formalisms for building and verifying programs. They are usually composed of one or more specification languages and some auxiliary tools. The Common Algebraic Specification Language (Casl) is designed to be the standard language in the area of algebraic specification, taking tecnical elements from other specification languages. The HasCasl language is the extention of the Casl language that is responsible for supporting secondorder logic, which has a subset of its syntax resembling the Haskell programming language. The practical use of a specification language depends on the availability of a standard library of pre-defined specifications. CASL has such a library and its specifications can be imported by specifications developed in HasCasl. However, the library of the Casl language does not provide higer order properties and data types. This dissertation describes the specification of a library for the language HasCasl based on the Prelude library from the Haskell programming language. The library created her provides second-order functions and data types. It does so by specifying data types and functions existing in Haskell language, such as boolean, list, character and string types. The first version of our library uses types with strict evaluation. The second version of the library has been refined to support types with lazy evaluation. Verification of both libraries was performed using the Hets tool, which translates specifications to the HOL language, producing proof needs that were discharged with the help of the Isabelle theorem prover. To illustrate the use of our library, some example specifications using lists and boolean types are included. Some suggestions for extension of the library are proposed, dealing with support for infinite structures and numeric data types / Mestrado / Linguagens de Programação / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Jacques Wainer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:50:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre_AmauryBosso_M.pdf: 698462 bytes, checksum: 3a97278e3328845adbb26c7cb448204b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O gerenciamento de workflows é uma realidade atualmente, mas os sistemas atuais carecem de suporte à verificação de correção em modelos de workflow. Este trabalho visa a realização de verificações em processos, objetivando a detecção de erros sintáticos, como a existência de atividades mal modeladas, ou seja, sem condições de entrada ou de saída. É objetivo deste trabalho também a definição de verificações de ordem estrutural, como detectar se o processo de workflow não possui deadlocks (estado em que o processo trava sem possibilidade de progredir), ou verificar se existem atividades mortas no processo (atividades impossíveis de serem executadas), ou se há terminações incompletas, ou seja, transições pendentes após o processo ter atingido seus objetivos. Além de verificações sintáticas e estruturais, é necessário também a realização de verificações semânticas do modelo, ou seja, é importante que os processos possam ser validados quanto a características que dizem respeito à sua organização lógica, a um nível um pouco mais alto de informação do que simplesmente estrutural. Por exemplo, é diretamente impactante na qualidade do modelo de um processo, definir se este possui conflitos ao acesso de recursos. Dessa forma, um processo estruturalmente correto, pode ficar travado em um deadlock, devido à concorrência quanto ao acesso de um recurso comum entre atividades distintas. Além disso, verificações de restrições de custo, por exemplo, também podem inviabilizar um processo. Todas essas verificações são importantes para decidir se um processo de workflow é correto. A maior contribuição deste trabalho, é então a definição de uma modelagem de processos de workflow que possibilite a verificação de problemas sintáticos, estruturais e semânticos, todos em uma única ferramenta, que se mostra escalável para processos reais, além de possibilitar a verificação de questões ad-hoc, específicas de cada instância, como verificar ordenações entre atividades específicas, etc / Abstract: Workflow management is a reality nowadays, but today's systems give very little support to verify correctness in workflow models. This work aims to perform formal verification, with the goal of detecting syntactic errors, like the existence of activities poorly modeled, in other words, activities with no precondition or effect. It is a goal too, the definition of workflows structural verification, as to detect if the process does not have deadlocks (state in which the process is stuck with no possibility of getting any further), or verifying if there are dead activities in the process (activities impossible to be reached), or if exist incomplete terminations, ie, pending transitions after the process reached its objectives. Besides syntactic and structural verifications, it is necessary too, to perform semantic verifications in the process, in other words, it is important to validate the processes in respect to characteristics of its logical organization, in a higher level of information than simply structural verification. For example, it is directly impacting in the quality of the process model the definition if it has resource access conflicts. In this way, a process that is structurally correct, can be stuck in a deadlock, due to the concurrency in the access of a common resource of distinct activities. Besides that, verifications of costs restrictions, for example, can spoil a process. All these verifications are important to decide if a workflow model is correct. The main contribution of this work is the definition of workflow processes modeling that makes it possible to perform syntactic, structural and semantic verifications, all in a unique tool, that is showed to be scalable for real process, and even possible to verify ad-hoc questions, specific to the model, as checking activities ordering, for example / Mestrado / Inteligência Artificial, Verificação e Validação / Mestre em Ciência da Computação

The growing use of computers in modern control systems has led to the develop- ment of complex dynamic systems known as hybrid systems, which integrates both discrete and continuous systems. Given that hybrid systems are systems that operates in real time allowing for changes in continuous state over time periods, and discrete state changes across zero time, their modelling, analysis and verification becomes very difficult. The formal verifications of such systems based on specifications that can guar- antee their behaviour is very important especially as it pertains to safety critical applications. Accordingly, addressing such verifications issues are important and is the focus of this thesis. In this thesis, in order to actualise the specification and verification of hybrid systems, Interval Temporal Logic(ITL) was adopted as the underlying formalism given its inherent characteristics of providing methods that are flexible for both propositional and first-order reasoning regarding periods found in hardware and software system’s descriptions. Given that an interval specifies the behaviour of a system, specifications of such systems are therefore represented as a set of intervals that can be used to gain an understanding of the possible behaviour of the system in terms of its composition whether in sequential or parallel form. ITL is a powerful tool that can handle both forms of composition given that it offers very strong and extensive proof and specification techniques to decipher essential system properties including safety, liveliness and time projections. However, a limitation of ITL is that the intervals within its framework are considered to be a sequence of discrete states. Against this back- drop, the current research provides an extension to ITL with the view to deal with verification and other related issues that centres around hybrid systems. The novelty within this new proposition is new logic termed SPLINE Interval Temporal Logic (SPITL) in which not only a discrete behaviour can be expressed, but also a continuous behaviour can be represented in the form of a spline i.e. the interval is considered to be a sequence of continuous phases instead of a sequence of discrete states. The syntax and semantics of the newly developed SPITL are provided in this thesis and the new extension of the interval temporal logic using a hybrid system as a case study. The overall framework adopted for the overall structure of SPITL is based on three fundamental steps namely the formal specification of hybrid systems is expressed in SPLINE Interval Temporal Logic, followed by the executable subset of ITL, called Tempura, which is used to develop and test a hybrid system specification that is written in SPITL and finally a runtime verification tool for ITL called AnaTempura which is linked with Matlab in order to use them as an integrated tool for the verification of hybrid systems specification. Overall, the current work contributes to the growing body of knowledge in hybrid systems based on the following three major milestones namely: i. the proposition of a new logic termed SPITL; ii. executable subset, Tempura, integrated with SPITL specification for hybrid systems; and iii. the development of a tool termed Ana Tempura which is integrated with Matlab to ensure accurate runtime verification of results.