औपचारिक पद्यतियां: Difference between revisions

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== सॉफ्टवेयर विकास में ==
== सॉफ्टवेयर विकास में ==
सॉफ़्टवेयर विकास में, औपचारिक विधियाँ आवश्यकताओं, विनिर्देश और डिज़ाइन स्तरों पर सॉफ़्टवेयर (और हार्डवेयर) समस्याओं को हल करने के लिए गणितीय दृष्टिकोण हैं। औपचारिक तरीकों को सुरक्षा-महत्वपूर्ण या सुरक्षा-महत्वपूर्ण सॉफ़्टवेयर और सिस्टम, जैसे [[ एवियोनिक्स सॉफ्टवेयर ]] पर लागू होने की सबसे अधिक संभावना है। सॉफ़्टवेयर सुरक्षा आश्वासन मानक, जैसे [[ DO-178C ]] पूरकता के माध्यम से औपचारिक तरीकों के उपयोग की अनुमति देता है, और सामान्य मानदंड वर्गीकरण के उच्चतम स्तरों पर औपचारिक तरीकों को अनिवार्य करता है।
सॉफ़्टवेयर विकास में, औपचारिक विधियाँ आवश्यकताओं, विनिर्देश और डिज़ाइन स्तरों पर सॉफ़्टवेयर (और हार्डवेयर) समस्याओं को हल करने के लिए गणितीय दृष्टिकोण हैं। औपचारिक तरीकों को सुरक्षा-महत्वपूर्ण या सुरक्षा-महत्वपूर्ण सॉफ़्टवेयर और सिस्टम, जैसे [[ एवियोनिक्स सॉफ्टवेयर |एवियोनिक्स सॉफ्टवेयर]] पर लागू होने की सबसे अधिक संभावना है। सॉफ़्टवेयर सुरक्षा आश्वासन मानक, जैसे [[ DO-178C ]] पूरकता के माध्यम से औपचारिक तरीकों के उपयोग की अनुमति देता है, और सामान्य मानदंड वर्गीकरण के उच्चतम स्तरों पर औपचारिक तरीकों को अनिवार्य करता है।  


अनुक्रमिक सॉफ़्टवेयर के लिए, औपचारिक तरीकों के उदाहरणों में बी-विधि, स्वचालित प्रमेय सिद्ध करने में उपयोग की जाने वाली विनिर्देश भाषाएँ, औद्योगिक सॉफ़्टवेयर इंजीनियरिंग के लिए कठोर दृष्टिकोण और Z संकेतन शामिल हैं।
अनुक्रमिक सॉफ़्टवेयर के लिए, औपचारिक तरीकों के उदाहरणों में बी-विधि, स्वचालित प्रमेय सिद्ध करने में उपयोग की जाने वाली विनिर्देश भाषाएँ, औद्योगिक सॉफ़्टवेयर इंजीनियरिंग के लिए कठोर दृष्टिकोण (RAISE) और Z संकेतन शामिल हैं।  


[[ कार्यात्मक प्रोग्रामिंग ]] में, [[ त्वरित जांच ]] | संपत्ति-आधारित परीक्षण ने व्यक्तिगत कार्यों के अपेक्षित व्यवहार के गणितीय विनिर्देश और परीक्षण (यदि संपूर्ण परीक्षण नहीं) की अनुमति दी है।
[[ कार्यात्मक प्रोग्रामिंग |कार्यात्मक प्रोग्रामिंग]] में, संपत्ति-आधारित परीक्षण ने व्यक्तिगत कार्यों के अपेक्षित व्यवहार के गणितीय विनिर्देश और [[ त्वरित जांच |त्वरित परीक्षण]] (यदि संपूर्ण परीक्षण नहीं) की अनुमति दी है।  


ऑब्जेक्ट बाधा भाषा (और [[ जावा मॉडलिंग भाषा ]] जैसे विशेषज्ञता) ने ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड सिस्टम को औपचारिक रूप से निर्दिष्ट करने की अनुमति दी है, यदि आवश्यक रूप से औपचारिक रूप से सत्यापित नहीं किया गया है।
यदि ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड सिस्टम, औपचारिक रूप से सत्यापित नहीं किया गया है तो ऑब्जेक्ट बाधा भाषा (और विशेषज्ञता जैसे[[ जावा मॉडलिंग भाषा | जावा मॉडलिंग भाषा]]) ने ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड सिस्टम को औपचारिक रूप से निर्दिष्ट करने की अनुमति दी है।  


समवर्ती सॉफ्टवेयर और सिस्टम के लिए, [[ पेट्री नेत ]], [[ प्रक्रिया बीजगणित ]], और परिमित राज्य मशीन (जो ऑटोमेटा सिद्धांत पर आधारित हैं - वर्चुअल परिमित राज्य मशीन या [[ घटना संचालित परिमित राज्य मशीन ]] भी देखें) निष्पादन योग्य सॉफ़्टवेयर विनिर्देश की अनुमति देते हैं और इसे बनाने और मान्य करने के लिए उपयोग किया जा सकता है आवेदन व्यवहार।
समवर्ती सॉफ्टवेयर और सिस्टम के लिए,[[ पेट्री नेत | पेट्री नेत]], [[ प्रक्रिया बीजगणित |प्रक्रिया बीजगणित]], और परिमित स्टेट मशीन (जो ऑटोमेटा सिद्धांत पर आधारित हैं - वर्चुअल परिमित स्टेट मशीन या [[ घटना संचालित परिमित राज्य मशीन | घटना संचालित परिमित स्टेट मशीन]] भी देखें) निष्पादन योग्य सॉफ़्टवेयर विनिर्देश की अनुमति देता है और इसका उपयोग एप्लिकेशन व्यवहार को बनाने और मान्य करने के लिए किया जा सकता है। finite ऑटोमेटा एक गणितीय मॉडल है जिसका प्रयोग कंप्यूटर प्रोग्राम तथा क्रमबद्ध लॉजिक सर्किटों को डिजाईन करने में किया जाता है।


सॉफ्टवेयर विकास में औपचारिक तरीकों के लिए एक अन्य दृष्टिकोण तर्क के किसी रूप में एक विनिर्देश लिखना है - आमतौर पर [[ प्रथम-क्रम तर्क ]] (एफओएल) की भिन्नता - और फिर तर्क को सीधे निष्पादित करने के लिए जैसे कि यह एक कार्यक्रम था। [[ विवरण तर्क ]] (DL) पर आधारित [[ वेब ओन्टोलॉजी भाषा ]] भाषा इसका एक उदाहरण है। अंग्रेजी के कुछ संस्करण (या किसी अन्य प्राकृतिक भाषा) को तर्क से स्वचालित रूप से मैप करने के साथ-साथ तर्क को सीधे निष्पादित करने पर भी काम होता है। उदाहरण हैं [[ नियंत्रित अंग्रेजी का प्रयास ]], और इंटरनेट बिजनेस लॉजिक, जो शब्दावली या वाक्य-विन्यास को नियंत्रित करने की कोशिश नहीं करते हैं। सिस्टम की एक विशेषता जो द्विदिश अंग्रेजी-तर्क मानचित्रण और तर्क के प्रत्यक्ष निष्पादन का समर्थन करती है, वह यह है कि उन्हें अपने परिणामों को अंग्रेजी में, व्यवसाय या वैज्ञानिक स्तर पर समझाने के लिए बनाया जा सकता है।{{citation needed|date=June 2016}}
सॉफ्टवेयर विकास में औपचारिक तरीकों के लिए एक अन्य दृष्टिकोण तर्क के किसी रूप में एक विनिर्देश लिखना है - आमतौर पर[[ प्रथम-क्रम तर्क ]](एफओएल) की भिन्नता - और फिर तर्क को सीधे निष्पादित करना जैसे कि यह एक कार्यक्रम था। [[ विवरण तर्क |विवरण तर्क]] (DL), पर आधारित[[ वेब ओन्टोलॉजी भाषा | वेब ओन्टोलॉजी भाषा]] इसका एक उदाहरण है। साथ ही इसमें अंग्रेजी के कुछ संस्करण (या किसी अन्य प्राकृतिक भाषा) को तर्क से स्वचालित रूप से पता लगाने के साथ-साथ तर्क को सीधे निष्पादित करने पर भी काम होता है। उदाहरण हैं [[ नियंत्रित अंग्रेजी का प्रयास |नियंत्रित अंग्रेजी का प्रयास]],और इंटरनेट बिजनेस लॉजिक,जो शब्दावली या वाक्य-रचना को नियंत्रित करने की कोशिश नहीं करते हैं। सिस्टम की एक विशेषता जो द्विदिश अंग्रेजी-तर्क का पता लगाने के साथ-साथ तर्क के प्रत्यक्ष निष्पादन का समर्थन करती है, वह यह है कि उन्हें अपने परिणामों को अंग्रेजी में, व्यवसाय या वैज्ञानिक स्तर पर समझाने के लिए बनाया जा सकता है।{{citation needed|date=June 2016}}
 




==औपचारिक तरीके और संकेतन==
==औपचारिक तरीके और संकेतन==
विभिन्न प्रकार के औपचारिक तरीके और संकेतन उपलब्ध हैं।
विभिन्न प्रकार के औपचारिक तरीके और संकेतन उपलब्ध हैं।


=== विशिष्टता भाषाएं ===
=== विशिष्टता भाषाएं ===

Revision as of 20:56, 20 October 2022

कंप्यूटर विज्ञान में, सॉफ़्टवेयर और संगणक धातु सामग्री, हार्डवेयर सिस्टम की विशिष्टता, विकास के औपचारिक सत्यापन के लिए गणित की कठोर तकनीकें हैं।[1] सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर डिजाइन के लिए औपचारिक तरीकों का उपयोग इस उम्मीद से प्रेरित है कि,अन्य इंजीनियरिंग विषयों की तरह, उपयुक्त गणितीय विश्लेषण करने से डिजाइन की विश्वसनीयता और मजबूती में योगदान हो सकता है।[2] औपचारिक विधियों में कंप्यूटर विज्ञान की गणना,विभिन्न प्रकार के सैद्धांतिक कंप्यूटर विज्ञान के मूल सिद्धांतों को नियोजित करती हैं, जिनमें औपचारिक भाषा, ऑटोमेटा सिद्धांत, नियंत्रण सिद्धांत ,कार्यक्रम शब्दार्थ , प्रकार प्रणाली और प्रकार सिद्धांत में तर्क सहित विभिन्न बुनियादी बातों का उपयोग किया जाता है।[3]


पृष्ठभूमि

अर्ध-औपचारिक तरीके औपचारिकता और भाषाएं हैं जिन्हें पूरी तरह से "औपचारिक" नहीं माना जाता है। यह शब्दार्थ को बाद के चरण में पूरा करने के कार्य को स्थगित करता है, जो बाद में या तो मानव व्याख्या द्वारा या कोड या टेस्ट केस जनरेटर जैसे सॉफ़्टवेयर के माध्यम से व्याख्या द्वारा किया जाता है।[4]


वर्गीकरण

औपचारिक तरीकों का इस्तेमाल कई स्तरों पर किया जा सकता है:

स्तर 0: औपचारिक विनिर्देश शुरू करके और फिर अनौपचारिक रूप से इससे एक कार्यक्रम विकसित किया जा सकता है। इसे 'औपचारिक तरीके लाइट' करार दिया गया है। यह कई मामलों में सबसे कम लागत विकल्प हो सकता है।

स्तर 1: औपचारिक विकास और औपचारिक सत्यापन का उपयोग किसी कार्यक्रम को अधिक औपचारिक तरीके से तैयार करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, किसी कार्यक्रम के औपचारिक विनिर्देश से गुणों या कार्यक्रम के शोधन के प्रमाण किए जा सकते हैं। यह सुरक्षा से जुड़े उच्च-अखंडता प्रणालियों में सबसे उपयुक्त हो सकता है।

स्तर 2: प्रमेय प्रोवर्स का उपयोग पूरी तरह से औपचारिक मशीन-चेक किए गए प्रमाणों को करने के लिए किया जा सकता है। यदि गलतियों की लागत बहुत अधिक है तो उपकरणों में सुधार और घटती लागत के बावजूद, यह बहुत महंगा हो सकता है जो की केवल व्यावहारिक रूप से सार्थक है (उदाहरण के लिए, ऑपरेटिंग सिस्टम या माइक्रोप्रोसेसर डिजाइन के महत्वपूर्ण भागों में)।

इसके बारे में अधिक जानकारी नीचे दी गई है।

प्रोग्रामिंग भाषाओं के औपचारिक शब्दार्थ के साथ, औपचारिक विधियों की शैलियों को मोटे तौर पर निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

  • सांकेतिक शब्दार्थ, जिसमें एक प्रणाली का अर्थ डोमेन सिद्धांत के गणितीय सिद्धांत में व्यक्त किया जाता है। इस तरह के तरीकों के समर्थक सिस्टम को अर्थ देने के लिए डोमेन की अच्छी तरह से समझी गई प्रकृति पर भरोसा करते हैं; आलोचकों का कहना है कि हर प्रणाली को सहज या स्वाभाविक रूप से एक कार्य के रूप में नहीं देखा जा सकता है। ऐसी विधियों के समर्थक सिस्टम को अर्थ देने के लिए डोमेन को अच्छी तरह से समझ कर ही उसकी प्रकृति पर भरोसा करते हैं;
  • परिचालन शब्दार्थ , जिसमें एक सिस्टम का अर्थ एक (संभवतः) सरल कम्प्यूटेशनल मॉडल की क्रियाओं के अनुक्रम के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस तरह के तरीकों के समर्थक अपने मॉडल की सादगी को अभिव्यक्तिपूर्ण स्पष्टता के साधन के रूप में इंगित करते हैं; आलोचकों का कहना है कि शब्दार्थ की समस्या में अभी देरी हुई है (जो सरल मॉडल के शब्दार्थ को परिभाषित करता है?) इस तरह के तरीकों के समर्थक अपने मॉडल की सादगी को अभिव्यक्तिपूर्ण स्पष्टता के साधन के रूप में इंगित करते हैं;
  • स्वयंसिद्ध शब्दार्थ , जिसमें सिस्टम का अर्थ पूर्व शर्त और शर्त के बाद के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है जो कि सिस्टम द्वारा किसी कार्य को करने से पहले और बाद में एक कार्य करता है। समर्थकों ने शास्त्रीय तर्क के संबंध पर ध्यान दिया; आलोचकों ने ध्यान दिया कि इस तरह के शब्दार्थ वास्तव में कभी भी यह वर्णन नहीं करते हैं कि एक प्रणाली क्या करती है (केवल वही जो पहले और बाद में सच है)।
    • Axiomatic semantics, in which the meaning of the system is expressed in terms of preconditions and postconditions which are true before and after the system performs a task, respectively. Proponents note the connection to classical logic; critics note that such semantics never really describe what a system does (merely what is true before and afterwards). पूर्व शर्त और बाद की शर्तें जो क्रमशः सिस्टम द्वारा किसी कार्य को करने से पहले और बाद में सत्य हैं।

हल्के औपचारिक तरीके

कुछ चिकित्सकों का मानना ​​​​है कि औपचारिक तरीके समुदाय ने एक विनिर्देश या डिजाइन की पूर्ण औपचारिकता पर अधिक जोर दिया है।[5][6] उनका तर्क है कि इसमें शामिल भाषाओं की अभिव्यंजना, साथ ही मॉडल की जा रही प्रणालियों की जटिलता, पूर्ण औपचारिकता को एक कठिन और महंगा कार्य बनाती है। एक विकल्प के रूप में, विभिन्न हल्के औपचारिक तरीके, जो आंशिक विनिर्देश और केंद्रित अनुप्रयोग पर जोर देते हैं, प्रस्तावित किए गए हैं। औपचारिक तरीकों के लिए इस हल्के दृष्टिकोण के उदाहरणों में मिश्र धातु भाषा ऑब्जेक्ट मॉडलिंग नोटेशन शामिल है,[7] उपयोग केस संचालित विकास के साथ Z संकेतन के कुछ पहलुओं का डेनी का संश्लेषण,[8] और सीएसके वियना विकास विधि टूल्स।[9]


उपयोग

सॉफ्टवेयर विकास प्रक्रिया के माध्यम से विभिन्न बिंदुओं पर औपचारिक तरीकों को लागू किया जा सकता है।

विशिष्टता

विकसित की जाने वाली प्रणाली का विवरण देने के लिए औपचारिक तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है, चाहे किसी भी स्तर पर विवरण वांछित हो। इस औपचारिक विवरण का उपयोग आगे की विकास गतिविधियों को निर्देशित करने के लिए किया जा सकता है (निम्नलिखित अनुभाग देखें); इसके अतिरिक्त, इसका उपयोग यह सत्यापित करने के लिए किया जा सकता है कि विकसित की जा रही प्रणाली की आवश्यकताओं को पूरी तरह और सटीक रूप से निर्दिष्ट किया गया है, या औपचारिक भाषा में उन्हें एक सटीक और स्पष्ट रूप से परिभाषित वाक्यविन्यास और शब्दार्थ के साथ औपचारिक भाषा में व्यक्त करके औपचारिक रूप दिया गया है।

औपचारिक विनिर्देश प्रणालियों की आवश्यकता को वर्षों से नोट किया गया है। ALGOL 58 रिपोर्ट में,[10] जॉन बैकस ने प्रोग्रामिंग लैंग्वेज सिंटैक्स का वर्णन करने के लिए एक औपचारिक संकेतन प्रस्तुत किया, जिसे बाद में बैकस सामान्य रूप नाम दिया गया और फिर इसका नाम बदलकर बैकस-नौर फॉर्म (बीएनएफ) कर दिया गया।[11] बैकस ने यह भी लिखा है कि वाक्यात्मक रूप से मान्य ALGOL कार्यक्रमों के अर्थ का औपचारिक विवरण रिपोर्ट में शामिल करने के लिए समय पर पूरा नहीं किया गया था। इसलिए कानूनी कार्यक्रमों के शब्दार्थ का औपचारिक उपचार बाद के पेपर में शामिल किया जाएगा। यह कभी नहीं दिखाई दिया।

विकास

औपचारिक विकास एक उपकरण समर्थित प्रणाली विकास प्रक्रिया के एक एकीकृत भाग के रूप में औपचारिक तरीकों का उपयोग है।

एक बार औपचारिक विनिर्देश तैयार हो जाने के बाद, विनिर्देश को एक गाइड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जबकि ठोस प्रणाली सॉफ्टवेर डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान सॉफ्टवेयर विकास है (यानी, सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट आम तौर पर महसूस किया जाता है, लेकिन संभावित रूप से हार्डवेयर में भी)। उदाहरण के लिए:

  • यदि औपचारिक विनिर्देश परिचालन शब्दार्थ में है, तो ठोस प्रणाली के देखे गए व्यवहार की तुलना विनिर्देश के व्यवहार से की जा सकती है (जो स्वयं निष्पादन योग्य या अनुकरणीय होना चाहिए)। इसके अतिरिक्त, विनिर्देशन के परिचालन आदेश निष्पादन योग्य कोड में अनुवाद को निर्देशित करने के लिए उपयुक्त हो सकते हैं।
  • यदि औपचारिक विनिर्देश स्वयंसिद्ध शब्दार्थ में है, तो विनिर्देश की पूर्व शर्त और बाद की शर्तें निष्पादन योग्य कोड में अभिकथन (कंप्यूटिंग) बन सकती हैं।

सत्यापन

औपचारिक सत्यापन एक औपचारिक विनिर्देश के गुणों को साबित करने के लिए सॉफ़्टवेयर टूल का उपयोग है, या यह साबित करने के लिए कि सिस्टम कार्यान्वयन का एक औपचारिक मॉडल इसके विनिर्देश को पूरा करता है।

एक बार औपचारिक विनिर्देश विकसित हो जाने के बाद, विनिर्देश का उपयोग विनिर्देश के गणितीय प्रमाण गुणों के आधार के रूप में किया जा सकता है, और अनुमान से, सिस्टम कार्यान्वयन के गुण।

साइन-ऑफ सत्यापन

साइन-ऑफ सत्यापन एक औपचारिक सत्यापन उपकरण का उपयोग है जो अत्यधिक विश्वसनीय है। ऐसा उपकरण पारंपरिक सत्यापन विधियों को प्रतिस्थापित कर सकता है (उपकरण प्रमाणित भी हो सकता है)।

मानव निर्देशित सबूत

कभी-कभी, सिस्टम की शुद्धता (कंप्यूटर विज्ञान) को साबित करने की प्रेरणा सिस्टम की शुद्धता के आश्वासन की स्पष्ट आवश्यकता नहीं है, बल्कि सिस्टम को बेहतर ढंग से समझने की इच्छा है। नतीजतन, गणितीय प्रमाण की शैली में शुद्धता के कुछ प्रमाण तैयार किए जाते हैं: प्राकृतिक भाषा का उपयोग करते हुए हस्तलिखित (या टाइपसेट), ऐसे प्रमाणों के लिए सामान्य अनौपचारिकता के स्तर का उपयोग करते हुए। एक अच्छा प्रमाण वह है जो अन्य मानव पाठकों द्वारा पठनीय और समझने योग्य हो।

इस तरह के दृष्टिकोण के आलोचक बताते हैं कि प्राकृतिक भाषा में निहित अस्पष्टता ऐसे प्रमाणों में त्रुटियों का पता लगाने की अनुमति नहीं देती है; अक्सर, सूक्ष्म त्रुटियाँ निम्न-स्तरीय विवरणों में मौजूद हो सकती हैं जिन्हें आमतौर पर ऐसे प्रमाणों द्वारा अनदेखा किया जाता है। इसके अतिरिक्त, इस तरह के एक अच्छे प्रमाण के निर्माण में शामिल कार्य के लिए उच्च स्तर के गणितीय परिष्कार और विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है।

स्वचालित प्रमाण

इसके विपरीत, स्वचालित साधनों द्वारा ऐसी प्रणालियों की शुद्धता के प्रमाण प्रस्तुत करने में रुचि बढ़ रही है। स्वचालित तकनीक तीन सामान्य श्रेणियों में आती है:

  • स्वचालित प्रमेय सिद्ध करना , जिसमें एक प्रणाली खरोंच से एक औपचारिक प्रमाण का उत्पादन करने का प्रयास करती है, सिस्टम का विवरण, तार्किक स्वयंसिद्धों का एक सेट और अनुमान नियमों का एक सेट दिया जाता है।
  • मॉडल जांच, जिसमें एक सिस्टम सभी संभावित राज्यों की विस्तृत खोज के माध्यम से कुछ गुणों का सत्यापन करता है जो एक सिस्टम अपने निष्पादन के दौरान दर्ज कर सकता है।
  • सार व्याख्या , जिसमें एक प्रणाली कार्यक्रम की एक व्यवहारिक संपत्ति के अति-सन्निकटन की पुष्टि करती है, इसका प्रतिनिधित्व करने वाले (संभवतः पूर्ण) जाली पर एक फिक्सपॉइंट गणना का उपयोग करके।

कुछ स्वचालित प्रमेय प्रोवर्स को मार्गदर्शन की आवश्यकता होती है कि कौन से गुण काफी दिलचस्प हैं, जबकि अन्य मानवीय हस्तक्षेप के बिना काम करते हैं। यदि पर्याप्त रूप से सार मॉडल नहीं दिया जाता है, तो मॉडल चेकर्स लाखों अनिच्छुक राज्यों की जाँच में जल्दी से फंस सकते हैं।

ऐसी प्रणालियों के समर्थकों का तर्क है कि परिणामों में मानव-निर्मित प्रमाणों की तुलना में अधिक गणितीय निश्चितता है, क्योंकि सभी थकाऊ विवरणों को एल्गोरिथम रूप से सत्यापित किया गया है। ऐसी प्रणालियों का उपयोग करने के लिए आवश्यक प्रशिक्षण भी हाथ से अच्छे गणितीय प्रमाण तैयार करने के लिए आवश्यक प्रशिक्षण से कम है, जिससे तकनीक व्यापक प्रकार के चिकित्सकों के लिए सुलभ हो जाती है।

आलोचक ध्यान दें कि उनमें से कुछ प्रणालियाँ Oracle मशीनों की तरह हैं: वे सत्य का उच्चारण करती हैं, फिर भी उस सत्य का कोई स्पष्टीकरण नहीं देती हैं। Quis custodiet ipsos custodes की समस्या भी है? ; यदि सत्यापन में सहायता करने वाला कार्यक्रम स्वयं अप्रमाणित है, तो उत्पादित परिणामों की सुदृढ़ता पर संदेह करने का कारण हो सकता है। कुछ आधुनिक मॉडल जाँच उपकरण अपने प्रूफ़ में प्रत्येक चरण का विवरण देते हुए एक प्रूफ लॉग उत्पन्न करते हैं, जिससे उपयुक्त उपकरण, स्वतंत्र सत्यापन दिए जाने पर प्रदर्शन करना संभव हो जाता है।

अमूर्त व्याख्या दृष्टिकोण की मुख्य विशेषता यह है कि यह एक ध्वनि विश्लेषण प्रदान करता है, अर्थात कोई गलत नकारात्मक वापस नहीं किया जाता है। इसके अलावा, यह विश्लेषण की जाने वाली संपत्ति का प्रतिनिधित्व करने वाले अमूर्त डोमेन को ट्यून करके और व्यापक ऑपरेटरों को लागू करके कुशलतापूर्वक स्केलेबल है।[12] तेजी से अभिसरण प्राप्त करने के लिए।

आवेदन

राउटर, ईथरनेट स्विच, रूटिंग प्रोटोकॉल, सुरक्षा एप्लिकेशन और ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नेल जैसे seL4 सहित हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के विभिन्न क्षेत्रों में औपचारिक तरीके लागू होते हैं। ऐसे कई उदाहरण हैं जिनमें इनका उपयोग DC में प्रयुक्त हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर की कार्यक्षमता को सत्यापित करने के लिए किया गया है[clarification needed]. IBM ने AMD x86 प्रोसेसर विकास प्रक्रिया में ACL2 , एक प्रमेय कहावत का उपयोग किया।[citation needed] इंटेल अपने हार्डवेयर और फ़र्मवेयर को सत्यापित करने के लिए ऐसे तरीकों का उपयोग करता है (स्थायी सॉफ़्टवेयर को केवल-पढ़ने के लिए मेमोरी में प्रोग्राम किया जाता है)[citation needed]. डेनिश सूचना विज्ञान केंद्र ने 1980 के दशक में एडा प्रोग्रामिंग भाषा के लिए एक कंपाइलर सिस्टम विकसित करने के लिए औपचारिक तरीकों का इस्तेमाल किया, जो एक लंबे समय तक चलने वाला व्यावसायिक उत्पाद बन गया।[13][14] नासा की कई अन्य परियोजनाएं हैं जिनमें औपचारिक तरीकों को लागू किया जाता है, जैसे अगली पीढ़ी हवाई परिवहन प्रणाली [citation needed]राष्ट्रीय हवाई क्षेत्र प्रणाली में मानवरहित विमान प्रणाली का एकीकरण,[15] और एयरबोर्न कोऑर्डिनेटेड कॉन्फ्लिक्ट रेजोल्यूशन एंड डिटेक्शन (ACCoRD)।[16] एटेलियर बी के साथ बी-विधि ,[17] आल्सटॉम और सीमेंस द्वारा दुनिया भर में स्थापित विभिन्न सबवे के लिए सुरक्षा स्वचालितता विकसित करने के लिए उपयोग किया जाता है, और सामान्य मानदंड प्रमाणन और एटीएमईएल और एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा सिस्टम मॉडल के विकास के लिए भी उपयोग किया जाता है।

अधिकांश जाने-माने हार्डवेयर विक्रेताओं, जैसे आईबीएम, इंटेल और एएमडी द्वारा हार्डवेयर में औपचारिक सत्यापन का उपयोग अक्सर किया जाता है। हार्डवेयर के कई क्षेत्र हैं, जहां इंटेल ने उत्पादों के कामकाज को सत्यापित करने के लिए एफएम का उपयोग किया है, जैसे कैश-कोहेरेंट प्रोटोकॉल का पैरामीटरयुक्त सत्यापन,[18] इंटेल कोर i7 प्रोसेसर निष्पादन इंजन सत्यापन [19] (प्रमेय सिद्ध करने, द्विआधारी निर्णय आरेख , और प्रतीकात्मक मूल्यांकन का उपयोग करके), एचओएल प्रकाश प्रमेय प्रोवर का उपयोग करके इंटेल आईए -64 आर्किटेक्चर के लिए अनुकूलन,[20] और ताल का उपयोग करते हुए पीसीआई एक्सप्रेस प्रोटोकॉल और इंटेल एडवांस मैनेजमेंट टेक्नोलॉजी के समर्थन के साथ उच्च-प्रदर्शन दोहरे पोर्ट गीगाबिट ईथरनेट नियंत्रक का सत्यापन।[21] इसी तरह, आईबीएम ने पावर गेट्स के सत्यापन में औपचारिक तरीकों का इस्तेमाल किया है,[22] रजिस्टर,[23] और IBM Power7 माइक्रोप्रोसेसर का कार्यात्मक सत्यापन।[24]


सॉफ्टवेयर विकास में

सॉफ़्टवेयर विकास में, औपचारिक विधियाँ आवश्यकताओं, विनिर्देश और डिज़ाइन स्तरों पर सॉफ़्टवेयर (और हार्डवेयर) समस्याओं को हल करने के लिए गणितीय दृष्टिकोण हैं। औपचारिक तरीकों को सुरक्षा-महत्वपूर्ण या सुरक्षा-महत्वपूर्ण सॉफ़्टवेयर और सिस्टम, जैसे एवियोनिक्स सॉफ्टवेयर पर लागू होने की सबसे अधिक संभावना है। सॉफ़्टवेयर सुरक्षा आश्वासन मानक, जैसे DO-178C पूरकता के माध्यम से औपचारिक तरीकों के उपयोग की अनुमति देता है, और सामान्य मानदंड वर्गीकरण के उच्चतम स्तरों पर औपचारिक तरीकों को अनिवार्य करता है।

अनुक्रमिक सॉफ़्टवेयर के लिए, औपचारिक तरीकों के उदाहरणों में बी-विधि, स्वचालित प्रमेय सिद्ध करने में उपयोग की जाने वाली विनिर्देश भाषाएँ, औद्योगिक सॉफ़्टवेयर इंजीनियरिंग के लिए कठोर दृष्टिकोण (RAISE) और Z संकेतन शामिल हैं।

कार्यात्मक प्रोग्रामिंग में, संपत्ति-आधारित परीक्षण ने व्यक्तिगत कार्यों के अपेक्षित व्यवहार के गणितीय विनिर्देश और त्वरित परीक्षण (यदि संपूर्ण परीक्षण नहीं) की अनुमति दी है।

यदि ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड सिस्टम, औपचारिक रूप से सत्यापित नहीं किया गया है तो ऑब्जेक्ट बाधा भाषा (और विशेषज्ञता जैसे जावा मॉडलिंग भाषा) ने ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड सिस्टम को औपचारिक रूप से निर्दिष्ट करने की अनुमति दी है।

समवर्ती सॉफ्टवेयर और सिस्टम के लिए, पेट्री नेत, प्रक्रिया बीजगणित, और परिमित स्टेट मशीन (जो ऑटोमेटा सिद्धांत पर आधारित हैं - वर्चुअल परिमित स्टेट मशीन या घटना संचालित परिमित स्टेट मशीन भी देखें) निष्पादन योग्य सॉफ़्टवेयर विनिर्देश की अनुमति देता है और इसका उपयोग एप्लिकेशन व्यवहार को बनाने और मान्य करने के लिए किया जा सकता है। finite ऑटोमेटा एक गणितीय मॉडल है जिसका प्रयोग कंप्यूटर प्रोग्राम तथा क्रमबद्ध लॉजिक सर्किटों को डिजाईन करने में किया जाता है।

सॉफ्टवेयर विकास में औपचारिक तरीकों के लिए एक अन्य दृष्टिकोण तर्क के किसी रूप में एक विनिर्देश लिखना है - आमतौर परप्रथम-क्रम तर्क (एफओएल) की भिन्नता - और फिर तर्क को सीधे निष्पादित करना जैसे कि यह एक कार्यक्रम था। विवरण तर्क (DL), पर आधारित वेब ओन्टोलॉजी भाषा इसका एक उदाहरण है। साथ ही इसमें अंग्रेजी के कुछ संस्करण (या किसी अन्य प्राकृतिक भाषा) को तर्क से स्वचालित रूप से पता लगाने के साथ-साथ तर्क को सीधे निष्पादित करने पर भी काम होता है। उदाहरण हैं नियंत्रित अंग्रेजी का प्रयास,और इंटरनेट बिजनेस लॉजिक,जो शब्दावली या वाक्य-रचना को नियंत्रित करने की कोशिश नहीं करते हैं। सिस्टम की एक विशेषता जो द्विदिश अंग्रेजी-तर्क का पता लगाने के साथ-साथ तर्क के प्रत्यक्ष निष्पादन का समर्थन करती है, वह यह है कि उन्हें अपने परिणामों को अंग्रेजी में, व्यवसाय या वैज्ञानिक स्तर पर समझाने के लिए बनाया जा सकता है।[citation needed]


औपचारिक तरीके और संकेतन

विभिन्न प्रकार के औपचारिक तरीके और संकेतन उपलब्ध हैं।

विशिष्टता भाषाएं

मॉडल चेकर्स

Main article: List of model checking tools

संगठन

Main page: Category:Formal methods organizations

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Butler, R. W. (2001-08-06). "What is Formal Methods?". Retrieved 2006-11-16.
  2. ↑ Holloway, C. Michael. "Why Engineers Should Consider Formal Methods" (PDF). 16th Digital Avionics Systems Conference (27–30 October 1997). Archived from the original (PDF) on 16 November 2006. Retrieved 2006-11-16. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  3. ↑ Monin, pp.3-4
  4. ↑ X2R-2, deliverable D5.1.
  5. ↑ Daniel Jackson and Jeannette Wing, "Lightweight Formal Methods", IEEE Computer, April 1996
  6. ↑ Vinu George and Rayford Vaughn, "Application of Lightweight Formal Methods in Requirement Engineering" Archived 2006-03-01 at the Wayback Machine, Crosstalk: The Journal of Defense Software Engineering, January 2003
  7. ↑ Daniel Jackson, "Alloy: A Lightweight Object Modelling Notation", ACM Transactions on Software Engineering and Methodology (TOSEM), Volume 11, Issue 2 (April 2002), pp. 256-290
  8. ↑ Richard Denney, Succeeding with Use Cases: Working Smart to Deliver Quality, Addison-Wesley Professional Publishing, 2005, ISBN 0-321-31643-6.
  9. ↑ Sten Agerholm and Peter G. Larsen, "A Lightweight Approach to Formal Methods" Archived 2006-03-09 at the Wayback Machine, In Proceedings of the International Workshop on Current Trends in Applied Formal Methods, Boppard, Germany, Springer-Verlag, October 1998
  10. ↑ Backus, J.W. (1959). "The Syntax and Semantics of the Proposed International Algebraic Language of Zürich ACM-GAMM Conference". Proceedings of the International Conference on Information Processing. UNESCO.
  11. ↑ Knuth, Donald E. (1964), Backus Normal Form vs Backus Naur Form. Communications of the ACM, 7(12):735–736.
  12. ↑ A. Cortesi and M. Zanioli, Widening and Narrowing Operators for Abstract Interpretation. Computer Languages, Systems and Structures. Volume 37(1), pp. 24–42, Elsevier, ISSN 1477-8424 (2011).
  13. ↑ Bjørner, Dines; Gram, Christian; Oest, Ole N.; Rystrøm, Leif (2011). "Dansk Datamatik Center". In Impagliazzo, John; Lundin, Per; Wangler, Benkt (eds.). History of Nordic Computing 3: IFIP Advances in Information and Communication Technology. Springer. pp. 350–359.
  14. ↑ Bjørner, Dines; Havelund, Klaus. "40 Years of Formal Methods: Some Obstacles and Some Possibilities?". FM 2014: Formal Methods: 19th International Symposium, Singapore, May 12–16, 2014. Proceedings (PDF). Springer. pp. 42–61.
  15. ↑ Gheorghe, A. V., & Ancel, E. (2008, November). Unmanned aerial systems integration to National Airspace System. In Infrastructure Systems and Services: Building Networks for a Brighter Future (INFRA), 2008 First International Conference on (pp. 1-5). IEEE.
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