Phương pháp hình thức

Phương pháp hình thức là các kỹ thuật toán học được sử dụng trong công nghệ phần mềm và kỹ thuật phần cứng để xác định chính xác hành vi của hệ thống phần mềm, phần cứng và mạng. Mục đích của các phương pháp chính thức là đảm bảo rằng phần mềm, phần cứng và mạng tương tác theo cách an toàn, mong muốn. Các phương pháp hình thức sử dụng các kỹ thuật dựa trên ngôn ngữ và cơ chế để kiểm tra tính nhất quán, đầy đủ và chính xác ở các mức độ trừu tượng khác nhau.

Các phương pháp chính thức lần đầu tiên được sử dụng vào những năm 1960 trong các hệ thống điều khiển lò phản ứng hạt nhân, kỹ thuật vô tuyến và hàng không vũ trụ như một cách để đảm bảo tính chính xác của việc tích hợp hệ thống phần mềm và phần cứng. Vào cuối những năm 1970 và 1980, các phương pháp chính thức bắt đầu được sử dụng trong lĩnh vực công nghệ phần mềm để kiểm tra lỗi trong các hệ thống phần mềm lớn và phức tạp.

Các phương pháp hình thức dựa trên ngôn ngữ sử dụng ngôn ngữ hình thức để mô tả đặc tả của hệ thống phần mềm và phần cứng. Các ngôn ngữ hình thức phổ biến được sử dụng cho các phương pháp hình thức bao gồm TLA+, Z và NuSMV. Ngôn ngữ hình thức được sử dụng để xác định các yêu cầu của hệ thống và hành vi của hệ thống. Nó phải chính xác và rõ ràng, đồng thời phải được xác minh dựa trên hệ thống phần mềm hoặc phần cứng.

Các phương pháp hình thức dựa trên cơ chế sử dụng các phương pháp hình thức của toán học, chẳng hạn như lý thuyết tập hợp, đại số quá trình và logic phương thức. Cách tiếp cận này cung cấp nền tảng nghiêm ngặt để phân tích và xác minh hành vi của hệ thống phần mềm và phần cứng và thường được áp dụng trong các ứng dụng quan trọng về an toàn trong ngành Hàng không vũ trụ, Ô tô, Đường sắt và Thiết bị y tế.

Các phương pháp chính thức cũng đã được sử dụng để phát triển các hệ thống an toàn vì chúng có thể được sử dụng để xác minh rằng hệ thống có đáp ứng các yêu cầu bảo mật hay không. Thông qua việc sử dụng các phương pháp chính thức, có thể phát hiện ra các lỗi, lỗi này có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng nếu không được giải quyết trước khi hệ thống được phát hành.

Các phương pháp chính thức là một phần quan trọng của công nghệ phần mềm, kỹ thuật phần cứng và an ninh mạng và được sử dụng để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống và các thành phần của chúng. Việc sử dụng các phương pháp hình thức giúp giảm thời gian phát triển hệ thống bằng cách đảm bảo rằng hệ thống được thiết kế và xây dựng chính xác.