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卒論キックオフ

卒論キックオフ. 2006/07/25 上田研並列班 1G03R217-5 　八鍬　豊. これまでにやったこと. モデル検査についての勉強 モデル検査ツールの実践. モデル検査とは. システムが正しく動くかどうかを検証する方法の一つ。 数理的技法（形式技法）に分類される。 システムの挙動を計算機の上で模倣し、あらゆる場合をしらみつぶしに調べて検証する。. モデル検査の手順. システムを状態遷移系として表現する。 システムに要求する性質を時相論理式で記述する。 状態遷移系が論理式を満たすかどうかを検査する。. 状態遷移系. 状態 システムの各瞬間の様子。

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Presentation Transcript

  1. 卒論キックオフ 2006/07/25 上田研並列班 1G03R217-5　八鍬　豊

  2. これまでにやったこと • モデル検査についての勉強 • モデル検査ツールの実践

  3. モデル検査とは • システムが正しく動くかどうかを検証する方法の一つ。 • 数理的技法（形式技法）に分類される。 • システムの挙動を計算機の上で模倣し、あらゆる場合をしらみつぶしに調べて検証する。

  4. モデル検査の手順 • システムを状態遷移系として表現する。 • システムに要求する性質を時相論理式で記述する。 • 状態遷移系が論理式を満たすかどうかを検査する。

  5. 状態遷移系 • 状態 • システムの各瞬間の様子。 • 遷移関係 • 状態が次の瞬間にどの状態に変化するか。

  6. 状態遷移図

  7. 検査する性質 • 安全性 • 「悪いことは決して起こらない」 • 活性 • 「良いことはそのうち起こる」

  8. 時相論理 • モデル検査では、時間的な概念を含んだ性質も検査する必要がある。 • 時相論理とは、そのような時間的な概念を記しやすい論理のこと。 • LTL (Linear Temporal Logic) • CTL (Computation Tree Logic) • etc.

  9. LTLの様相記号 • GP • どの時点でもP が成り立つ。 • FP • いずれP が成り立つ。 • P UQ • いずれQ が成り立ち、それまでP が成り立ち続ける。 • XP • 次の時点でP が成り立つ。

  10. 使用したモデル検査ツール • Xspin • NuSMV

  11. XSpin • Spinはコマンドラインアプリケーション。 • Xspinは、SpinにGUIを付加したもの。 • 検査したいシステムをプロセスとして記述。 • 分散型システムの検証に適している。 • Promelaという言語で記述する。 • C言語に似ている？

  12. NuSMV • NuSMVはコマンドラインアプリケーション。 • 各状態に現れる変数の挙動を、一元的に制御。 • 電子回路のようなシステムの検査に適している。 • LTLだけでなく、CTLも使用可。

  13. 解いた問題 • 窓辺の花 • ウサギとオオカミ

  14. 窓辺の花（設定） • 窓辺に8個の花が一列に並んでいる。 • 花は一日単位で開閉する。 • 花が開くか閉じるかは、その花のご近所の、前日の様子による。 • ある花のご近所とは、その花と、その花に隣接する花のこと。

  15. 窓辺の花（設定） • 前日ご近所で開いていた花の数が • 0個の場合、閉じている。 • 1個の場合、開いている。 • 2個の場合、開いているか、閉じているかのどちらか。 • 3個の場合、閉じている。

  16. 窓辺の花（問題） • 左端の花だけが開いている日があったとして、それ以降、8個の花全てが開く日はあるか？ • 答えはデモで。

  17. ウサギとオオカミ（設定） • ある川の川岸に、ウサギが3羽、オオカミが3匹、船が一艘。 • 船の定員は2。ウサギかオオカミのどちらかが操縦しないと動かない。 • オオカミがウサギよりも多い状況になると、オオカミはウサギを食べてしまう。

  18. ウサギとオオカミ（問題） • 船を使って、ウサギとオオカミ全員が安全に対岸へ渡る手順はあるか？ • 答えはデモで。

  19. 思ったこと • 日本語の資料が少ない。 • 日本には検証分野が浸透していない？ • ツールの性能の良し悪しが分からない。 • 現時点では比較対象が少ない。 • そもそもツールが使いこなせてない。

  20. どうするべきか • 検証分野を学びたい人が、どのツールを使っていいか分からない状況は困る。 • 様々なツールの特性を明らかにする必要がある。 • ツールの性能比較もできればなお良い。

  21. XspinとNuSMVの比較 • 実行時間 • ソースコードの長さ

  22. 実行時間 • 窓辺の花 • XSpin : 約0.06sec • NuSMV : 約0.04sec • ウサギとオオカミ • XSpin : 約0.06sec • NuSMV : 約0.36sec

  23. ソースコードの長さ • 窓辺の花 • XSpin : 47行 • NuSMV : 107行 • ウサギとオオカミ • XSpin : 58行 • NuSMV : 106行

  24. 卒論テーマの予定 • モデル検査ツールの比較・評価 • 既存のモデル検査ツールの改良 • 新たなモデル検査ツールの作製

  25. これからやっていくこと • モデル検査の理論の勉強。 • モデル検査についての論文を読む。 • モデル検査ツールの実践・比較・評価。 • ソフトウェア検証にも手を出すかも？

  26. 参考文献 • 「4日で学ぶモデル検査　初級編」 • 産業技術総合研究所システム検証研究センター　著 • Spin - Formal Verification • http://spinroot.com/ • NuSMV home page • http://nusmv.irst.itc.it/

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