Biçimsel yöntemler

Biçimsel yöntemler, yazılım mühendisliği ve donanım mühendisliğinde yazılım, donanım ve ağ sistemlerinin davranışını tam olarak tanımlamak için kullanılan matematiksel tekniklerdir. Biçimsel yöntemlerin amacı yazılım, donanım ve ağların istenilen, güvenli bir şekilde etkileşimde bulunmasını sağlamaktır. Biçimsel yöntemler, çeşitli soyutlama düzeylerinde tutarlılığı, bütünlüğü ve doğruluğu kontrol etmek için dile dayalı ve mekanizmaya dayalı teknikleri kullanır.

Resmi yöntemler ilk olarak 1960'larda havacılık, radyo mühendisliği ve nükleer reaktör kontrol sistemlerinde yazılım ve donanım sistemi entegrasyonunun doğruluğunu garanti etmenin bir yolu olarak kullanıldı. 1970'lerin sonlarında ve 1980'lerde yazılım mühendisliği alanında büyük ve karmaşık yazılım sistemlerindeki hataları kontrol etmek için resmi yöntemler kullanılmaya başlandı.

Dile dayalı biçimsel yöntemler, yazılım ve donanım sisteminin özelliklerini tanımlamak için biçimsel bir dil kullanır. Biçimsel yöntemler için kullanılan yaygın biçimsel diller arasında TLA+, Z ve NuSMV bulunur. Biçimsel dil, bir sistemin gereksinimlerini ve sistemin davranışını belirtmek için kullanılır. Kesin ve net olmalı ve yazılım veya donanım sistemine göre doğrulanmalıdır.

Mekanizmaya dayalı biçimsel yöntemler, küme teorisi, süreç cebirleri ve modal mantık gibi biçimsel matematik yöntemlerini kullanır. Bu yaklaşım, bir yazılım ve donanım sisteminin davranışının analizi ve doğrulanması için sağlam bir temel sağlar ve genellikle Havacılık, Otomotiv, Demiryolu ve Tıbbi cihaz endüstrilerindeki güvenlik açısından kritik uygulamalarda uygulanır.

Bir sistemin güvenlik gereksinimlerini karşıladığını doğrulamak için kullanılabildiğinden, güvenli sistemler geliştirmek için resmi yöntemler de kullanılmıştır. Resmi yöntemlerin kullanılmasıyla, sistem piyasaya sürülmeden önce ele alınmadığı takdirde ciddi sonuçlara yol açabilecek hataların tespit edilmesi mümkündür.

Resmi yöntemler yazılım mühendisliğinin, donanım mühendisliğinin ve siber güvenliğin önemli bir parçasıdır ve sistemlerin ve bileşenlerinin güvenilirliğini sağlamak için kullanılır. Biçimsel yöntemlerin kullanılması, sistemin doğru tasarlanmasını ve kurulmasını sağlayarak sistem geliştirme süresini azaltır.