严密系统设计方法、趋势与挑战
作者：Joseph Sifakis （约瑟夫·希发基思）
其他责任人：Joseph Sifakis （约瑟夫·希发基思）
出版日期：2023-12-01
出版社：电子工业出版社
页数：206
中图分类：工业技术->自动化技术、计算机技术->自动化技术及设备->自动化系统->一般自动化系统
出版社分类： 科技->计算机->计算机科学
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- 简介
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本书主要探讨面向计算系统的严密系统设计方法、发展趋势及其面临的挑战问题。本书首先从设计的概念、系统的演变过程等方面，介绍了计算系统设计领域的研究现状和传统系统设计方法的局限性；随后，阐述了系统设计正确性的内涵及其面临的挑战，主要包括不确定性挑战和复杂性挑战等。 本书提出了一种严密系统设计方法，该方法将系统设计定义为一种形式化模型驱动的开发过程，通过在系统全生命周期的设计流程中使用一种统一且具有严格形式语义的建模语言，确保各个设计流程中系统模型的语义一致性；通过采用语义连贯且可迭代的模型转换方法，实现从应用软件模型到系统抽象模型及系统可执行代码的自动化转换和生成；通过模型转换过程的“构造即正确”技术，确保系统设计以及可执行代码的正确性，从而克服形式化验证方法在确保系统正确性方面存在的高复杂度、弱拓展性问题。 严密系统设计方法已经在基于BIP(Behavior，Interaction，Priority)的系统设计框架中付诸实践。本书详细介绍了BIP系统设计框架的建模语言、形式语义及其工具链，并通过一个自主机器人决策控制系统案例，阐述了基于BIP的系统设计方法、流程。 本书讨论了系统设计的新趋势，特别是面向自主系统的系统设计方法的最新发展趋势。首先，本书阐述了自动化系统与自主系统两类计算系统的主要区别，以及自动化系统向自主系统的演化过程，给出了一种面向自主系统的混合设计方法，以实现模型驱动系统设计与AI驱动设计的有效集成。其次，针对自主系统的正确性验证，本书阐述了基于测试的经验验证方法的原理和基本过程。此外，本书还讨论了知识的生成与分类，以及知识在解决系统设计复杂性问题中的应用等。 本书探讨了自主系统的智能测试问题，即如何判定一个自主系统是否具有智能。本书提出了一种新的智能测试方法，称为替换测试。该方法通过为自主系统的智能水平定义一套严格的判定标准，并基于系统在完成不同类型任务等方面的行为，判定系统的智能水平。最后，本书讨论了替换测试方法与其他智能测试方法的关系，以及在不同类型自主系统的适用性方面的差异。 最后，本书从系统设计的角度，展望了计算机科学的未来发展，总结了AI技术的不断发展和广泛应用给系统设计带来的挑战，提出了一种以系统为中心的计算机科学的发展愿景，并阐述了系统设计在跨学科交叉关联中的重要性。
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