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嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

出版社：電子工業(yè)出版社出版時(shí)間：2023-12-01
開本： 其他 頁數(shù)： 208
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嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn) 版權(quán)信息

嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書提出了一種基于形式化模型的嚴(yán)密的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)闡述了嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基本原理，介紹了嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架BIP（Behavior, Interaction, Priority）的建模語言、形式語義及其工具鏈。自主系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)應(yīng)用落地的重要形態(tài)，討論了自主系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，闡述了一種集成模型驅(qū)動(dòng)方法與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的思路，并提出了一種新的基于替換測(cè)試的智能測(cè)試方法，用以判斷自主系統(tǒng)在完成多種不同類型任務(wù)方面的智能水平。

嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn) 目錄

目 錄
第1章 引言 1
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念 2
1.2 系統(tǒng)的演變過程 6
1.3 傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 12
1.3.1 “V-模型”方法的設(shè)計(jì)流程 13
1.3.2 “V-模型”方法的假設(shè)條件 17
1.4 本書組織結(jié)構(gòu) 19
參考文獻(xiàn) 21
第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性和復(fù)雜性 23
2.1 正確性內(nèi)涵 24
2.1.1 可信性 25
2.1.2 關(guān)鍵等級(jí) 31
2.2 復(fù)雜性挑戰(zhàn) 36
2.2.1 設(shè)計(jì)復(fù)雜性 37
2.2.2 模型復(fù)雜性 39
參考文獻(xiàn) 44
第3章 嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 46
3.1 基本思想 47
3.2 關(guān)注點(diǎn)分離 50
3.2.1 從需求到應(yīng)用軟件 52
3.2.2 從應(yīng)用軟件到軟硬件融合系統(tǒng) 56
3.3 基于組件的設(shè)計(jì) 59
3.3.1 基本原則 59
3.3.2 組件框架 61
3.4 語義連貫的設(shè)計(jì) 65
3.5 “構(gòu)造即正確”的設(shè)計(jì) 70
3.5.1 基本原理 70
3.5.2 水平正確性 73
3.5.3 垂直正確性 76
3.6 實(shí)踐討論 78
參考文獻(xiàn) 81
第4章 基于 BIP 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架 86
4.1 BIP框架介紹 87
4.2 BIP語言 92
4.2.1 原子組件 93
4.2.2 連接器 98
4.2.3 優(yōu)先級(jí) 103
4.2.4 復(fù)合組件 104
4.3 BIP編譯器與引擎 108
4.3.1 BIP操作語義 108
4.3.2 BIP編譯器 111
4.3.3 BIP引擎 112
4.4 案例：Dala自主機(jī)器人 114
4.4.1 自主機(jī)器人功能需求建模 114
4.4.2 基于模型的代碼生成 120
4.4.3 形式化驗(yàn)證 121
參考文獻(xiàn) 123
第5章 自主系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 126
5.1 自主系統(tǒng)的內(nèi)涵 127
5.1.1 自主系統(tǒng)的功能架構(gòu) 127
5.1.2 自主系統(tǒng)的目標(biāo)管理 130
5.1.3 自主系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng) 133
5.1.4 自主系統(tǒng)的混合設(shè)計(jì) 137
5.2 自主系統(tǒng)的測(cè)試 139
5.2.1 測(cè)試的基本原理 141
5.2.2 基于仿真的測(cè)試 144
5.3 知識(shí)的生成與應(yīng)用 147
5.3.1 知識(shí)的類型 148
5.3.2 知識(shí)的生成 150
5.4 自主系統(tǒng)的可信性評(píng)估 155
參考文獻(xiàn) 160
第6章 自主系統(tǒng)的智能測(cè)試 164
6.1 智能的內(nèi)涵 165
6.1.1 自主系統(tǒng)的視角 165
6.1.2 人類智能的視角 167
6.2 智能測(cè)試方法 170
6.2.1 替換測(cè)試的概念 171
6.2.2 通用測(cè)試框架 174
6.3 智能測(cè)試的適用性 179
參考文獻(xiàn) 183
第7章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)與展望 189
參考文獻(xiàn) 195
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嚴(yán)密系統(tǒng)設(shè)計(jì)――方法、趨勢(shì)與挑戰(zhàn) 作者簡(jiǎn)介

約瑟夫·希發(fā)基思(Joseph Sifakis)
法國和希臘雙重國籍，國際知名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，2007 年“圖靈獎(jiǎng)”獲得者，法國 Verimag 實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人兼榮譽(yù)主任，南方科技大學(xué)杰出訪問教授；曾任法國國家科學(xué)研究中心研究總監(jiān)、法國約瑟夫傅里葉大學(xué)研究員、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院教授；2001 年獲得法國國家科學(xué)研究中心銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?008 年當(dāng)選法國工程院院士和歐洲科學(xué)院院士，2010 年當(dāng)選法國科學(xué)院院士，2015 年當(dāng)選美國人文和科學(xué)院院士，2017 年當(dāng)選美國工程院外籍院士，2019 年當(dāng)選中國科學(xué)院外籍院士。
希發(fā)基思教授是模型檢測(cè)以及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等研究領(lǐng)域的先驅(qū)。他在國際上首次提出通過對(duì)時(shí)序邏輯公式的計(jì)值來驗(yàn)證并發(fā)系統(tǒng)性質(zhì)的思想，得到一系列開創(chuàng)性理論成果，包括對(duì)含有“可能”和“必然”模態(tài)算子的分支時(shí)序邏輯的不動(dòng)點(diǎn)刻畫，以及首個(gè)面向帶時(shí)間分支時(shí)序邏輯的符號(hào)模型檢測(cè)算法和以該算法為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型檢測(cè)工具 Kronos。這些工作為模型檢測(cè)研究領(lǐng)域的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。當(dāng)前，模型檢測(cè)已成為分析、驗(yàn)證并發(fā)系統(tǒng)性質(zhì)的最重要的技術(shù)，成功應(yīng)用于計(jì)算機(jī)硬件、軟件、通信協(xié)議、安全認(rèn)證協(xié)議等領(lǐng)域。由于對(duì)模型檢測(cè)理論和技術(shù)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，他榮獲 2007 年國際計(jì)算機(jī)屆最高獎(jiǎng)“圖靈獎(jiǎng)”。約瑟夫·希發(fā)基思(Joseph Sifakis) 法國和希臘雙重國籍，國際知名計(jì)算機(jī)科學(xué)家，2007 年“圖靈獎(jiǎng)”獲得者，法國 Verimag 實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人兼榮譽(yù)主任，南方科技大學(xué)杰出訪問教授；曾任法國國家科學(xué)研究中心研究總監(jiān)、法國約瑟夫傅里葉大學(xué)研究員、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院教授；2001 年獲得法國國家科學(xué)研究中心銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢?008 年當(dāng)選法國工程院院士和歐洲科學(xué)院院士，2010 年當(dāng)選法國科學(xué)院院士，2015 年當(dāng)選美國人文和科學(xué)院院士，2017 年當(dāng)選美國工程院外籍院士，2019 年當(dāng)選中國科學(xué)院外籍院士。 希發(fā)基思教授是模型檢測(cè)以及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等研究領(lǐng)域的先驅(qū)。他在國際上首次提出通過對(duì)時(shí)序邏輯公式的計(jì)值來驗(yàn)證并發(fā)系統(tǒng)性質(zhì)的思想，得到一系列開創(chuàng)性理論成果，包括對(duì)含有“可能”和“必然”模態(tài)算子的分支時(shí)序邏輯的不動(dòng)點(diǎn)刻畫，以及首個(gè)面向帶時(shí)間分支時(shí)序邏輯的符號(hào)模型檢測(cè)算法和以該算法為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型檢測(cè)工具 Kronos。這些工作為模型檢測(cè)研究領(lǐng)域的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。當(dāng)前，模型檢測(cè)已成為分析、驗(yàn)證并發(fā)系統(tǒng)性質(zhì)的最重要的技術(shù)，成功應(yīng)用于計(jì)算機(jī)硬件、軟件、通信協(xié)議、安全認(rèn)證協(xié)議等領(lǐng)域。由于對(duì)模型檢測(cè)理論和技術(shù)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，他榮獲 2007 年國際計(jì)算機(jī)屆最高獎(jiǎng)“圖靈獎(jiǎng)”。 希發(fā)基思教授曾擔(dān)任歐盟“卓越網(wǎng)絡(luò)”ARTIST 嵌入式系統(tǒng)研究聯(lián)盟的科學(xué)協(xié)調(diào)人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)歐洲 35 個(gè)實(shí)時(shí)與混成系統(tǒng)領(lǐng)域研究小組的工作。在此期間，他極力推動(dòng)歐盟與中國在該領(lǐng)域的合作。在他領(lǐng)導(dǎo)下，該研究聯(lián)盟從 2006 年至 2011 年在中國舉辦了 6 屆嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)講習(xí)班，使用歐盟經(jīng)費(fèi)，邀請(qǐng)國際上嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的知名專家為國內(nèi)研究生和青年學(xué)者講課，極大促進(jìn)了中國在該領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展。 王強(qiáng)博士 中國人民解放軍軍事科學(xué)院副研究員，本科及碩士畢業(yè)于國防科技大學(xué)，博士師從Joseph Sifakis 教授，畢業(yè)于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院，承擔(dān)國家及省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文 20 余篇，主要從事安全關(guān)鍵系統(tǒng)形式化建模與驗(yàn)證、基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等領(lǐng)域研究。 張繼勇博士 杭州電子科技大學(xué)特聘教授，國家級(jí)人才專家，先后在清華大學(xué)獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)士和碩士學(xué)位，博士畢業(yè)于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院，長(zhǎng)期從事云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)科學(xué)和推薦系統(tǒng)等領(lǐng)域研究。

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