Métodos Formais em Engenharia de Software

Mestrado de [Engenharia] Informática (2011/12)

Tópicos

Avisos

28 Mar - Definidas as tutorias e supervisões dos grupos de tinynew.gif Projecto integrado.

29 Jan - A notas finais do módulo de Lógica (AMT) estão publicadas em Funcionamento.

12 Dez - Data limite para a entrega do relatório sobre a ficha prática de Lógica: 15 Jan 2012

07 Dez - A aula suplementar no próximo dia 09-Dez (sexta feira), das 9h00 às 18h00, terá lugar na sala

Módulos

A UCE consta dos módulos

  • CSI - Cálculo de Sistemas de Informação
  • AMT - Análise, Modelação e Teste
  • VFS - Verificação Formal de Software
  • PAS - Processos e Arquitecturas de Software
  • PI - Projecto Integrado

que se articulam entre si da forma seguinte

e cujo programa resumido se apresenta de seguida.

Programas resumidos

Cálculo de Sistemas de Informação

  • Motivação: quando é que se pode dizer que um programa está correcto? E que teorias / estratégias / técnicas / ferramentas temos para o garantir?
  • Papel da abstracção e da modelação. Modelos e protótipos. Captação de requisitos e sua relação com a interpretação gramatical. Ciclo de desenvolvimento de Balzer.
  • Importância dos sistemas de tipos. Limites da tipagem estática. Necessidade de invariantes de tipo. Primeira obrigação de prova: preservação de um invariante.
  • Necessidade de pre-condições para (a) especificação implícita de funções; (b) modelar o indeterminismo da realidade; (c) modelar relações; (d) permitir liberalidade ao especificador.
  • Pares pre/post: satisfiabilidade. Obrigações de prova: necessidade de uma transformada para a lógica e teoria de conjuntos. Transformada PF.
  • Estudo do cálculo de relações binárias. Relações simples e relações co-reflexivas. Representação de conjuntos por co-reflexivas.
  • "Extended Static Checking" (ESC) usando a transformada-PF. Caso de estudo em verificação estática estendida: o VFS (Verified File System).
  • Propriedades expressas sob a forma de conecções de Galois.
  • Polimorfismo funcional versus ESC: tipos vistos como relações. Cálculo da relação associada a um tipo polimórfico. Teorema grátis de uma função polimórfica (ou teorema de Reynolds-Wadler).
  • "ESC for free'': Regras do cálculo de obrigações de prova.

Análise, Modelação e Teste

  • Revisão de conceitos básicos da lógica. Lógica Proposicional. Lógica de Primeira Ordem. Teorias de Primeira Ordem. Sistemas de prova automática e sistemas de prova assistida (SAT solvers, SMT solvers, proof assistents).
  • Formal methods and the formal method life-cycle.
  • The role of abstraction in formal modelling.
  • Languages for formal specification and verification of software systems.
  • Specification and verification of reactive systems: model checking for temporal logic.
  • The “design-by-contract” approach to software development.
  • Unit testing, Functional testing, Test coverage analysis.
  • Model-driven testing, Test generation, Model checking, Fault injection.
  • Software metrics, Codings standards, Style checking.

Verificação Formal de Software

  • Introdução à verificação formal. Estudo de uma linguagem imperativa simples. Semântica operacional de transições dada por uma máquina abstracta. Semântica operacional estrutural. Semântica de avaliação. Propriedades e relação entre semânticas.
  • Lógica de Hoare. Construção de árvores de prova com base na noção de "pré-condição mais fraca". Uma arquitectura para a verificação de programas. Algoritmo VCGen.
  • Estudo do plugin “Jessie'' para verificação dedutiva. O VCGen genérico “Why'' e interface gráfica “Gwhy''. Sua utilização com múltiplas ferramentas de prova automática. A linguagem de anotações ACSL; verificação baseada em contratos.
  • Lambda calculi tipados. Lógica de Ordem Superior. Isomorfismo de Curry-Howard. Sistema de prova assistida Coq. Extracção de programas.

Processos e Arquitecturas de Software

  • Introdução aos sistemas reactivos. Motivação e definição base.
  • Fundamentos: sistemas, comportamento e coindução.
  • Noção de sistema de transição etiquetado e correspondente morfismo. Noção de simulação e bisimulação. Propriedades.
  • Modelação de processos em CCS. Sintaxe e semântica operacional. Exemplos. Bissimilaridade e equivalência estrita.
  • Cálculo de processos em CCS. Equivalência e igualdade observacional. Leis. O teorema da expansão. Resolução de equações.
  • Estudo de linguagens para descrição de arquitecturas de software: REO e ORC.

Projecto Integrado

  • Nestas horas lectivas os alunos realizam, em grupo, projectos propostos pelas empresas que patrocinam a UCE, previamente apresentados pelos proponentes numa workshop interna que dá início ao processo.
  • No decorrer do projecto há visitas dos alunos às instalações das empresas sempre que tal é conveniente.
  • No final do ano, o PI fecha-se com uma outra workshop em que os grupos apresentam os seus resultados aos docentes e staff das empresas (por video-conferência, se necessário), participando estes últimos também na sessão de avaliação final.

r4 - 17 Sep 2011 - 12:06:27 - JoseNunoOliveira
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