Időzített automaták verifikációja CEGAR-alapú algoritmusokkal
A napjainkban egyre inkább elterjedő biztonságkritikus rendszerek hibás működése súlyos károkat okozhat, emiatt kiemelkedően fontos a matematikailag precíz ellenőrzési módszerek alkalmazása a fejlesztési folyamat során. Ennek egyik eszköze a formális verifikáció, amely már a fejlesztés korai fázisaiban képes felfedezni tervezési hibákat. A biztonságkritikus rendszerek komplexitása azonban gyakran megakadályozza a sikeres ellenőrzést, ami különösen igaz az időzített rendszerekre: akár kisméretű időzített rendszereknek is hatalmas vagy akár végtelen állapottere lehet. Ezért különösen fontos a megfelelő modellezőeszköz valamint hatékony verifikációs algoritmusok kiválasztása. Az egyik legelterjedtebb formalizmus időzített rendszerek leírására az időzített automata, ami a véges automata formalizmust óraváltozókkal egészíti ki, lehetővé téve az idő múlásának reprezentálását a modellben.
Formális verifikáció során fontos kérdés az állapotelérhetőség, amely során azt vizsgáljuk, hogy egy adott hibaállapot része-e az elérhető állapottérnek. A probléma komplexitása már egyszerű (diszkrét változó nélküli) időzített automaták esetén is exponenciális, így nagyméretű modellekre ritkán megoldható. Ezen probléma leküzdésére nyújt megoldást az absztrakció módszere, amely a releváns információra koncentrálva próbál meg egyszerűsíteni a megoldandó problémán. Az absztrakció-alapú technikák esetén azonban a fő probléma a megfelelő pontosság megtalálása. Az ellenpélda vezérelt absztrakciófinomítás (counterexample-guided abstraction refinement, CEGAR) iteratív módszer, amely a rendszer komplexitásának csökkentése érdekében egy durva absztrakcióból indul ki és ezt finomítja a kellő pontosság eléréséig.
Munkám célja hatékony algoritmusok fejlesztése időzített rendszerek verifikációjára. Munkám során az időzített automatákra alkalmazott CEGAR-alapú elérhetőségi algoritmusokat vizsgálom és közös keretrendszerbe foglalom, ahol az algoritmusok komponensei egymással kombinálva új, hatékony ellenőrzési módszerekké állnak össze. Az irodalomból ismert algoritmusokat továbbfejlesztettem és hatékonyságukat mérésekkel igazoltam.
szerző
-
Farkas Rebeka
Mérnök informatikus szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Vörös András
egyetemi docens, Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék -
-
Dr. Hajdu Ákos
Software engineer, Meta (külső)
helyezés
Ericsson Magyarország I. helyezett