Sammanfattning av denna webbsida: Multiagentsystem (MAS) används i allt större utsträckning i kritiska tillämpningar. För att säkerställa att MAS är tillförlitligt behöver vi kraftfulla utvecklingstekniker som gör det möjligt för oss att bemästra komplexiteten hos MAS och formellt kontrollera att samarbetsagenternas verksamhet är korrekt och säker. I detta dokument presenterar vi en rigorös strategi för utveckling och verifiering av kritisk MAS i Event-B. Vi visar hur man formellt specificerar komplexa agentinteraktioner och verifierar deras korrekthet och säkerhet. Vi hävdar att förfiningsmetod underlättar strukturering av komplexa krav och formella resonemang om egenskaper på systemnivå. Vi illustrerar vår strategi genom en fallstudie: formell utveckling av ett sjukhus MAS. Event-B; förfining; formell modellering; formell verifiering; multiagentsystem; säkerhet Mobila multiagentsystem (MAS) är komplexa decentraliserade distribuerade system som består av agenter som asynkront kommunicerar med varandra. Agenter är datorprogram som agerar självständigt för en persons eller en organisations räkning, samtidigt som de samordnar sin verksamhet genom kommunikation (OMG Mobile Agents Facility, 1997). MAS används i allt större utsträckning i olika kritiska tillämpningar såsom fabriker, sjukhus, räddningsinsatser i katastrofområden osv. Den utbredda användningen av MAS hindras dock för närvarande av bristen på metoder för att säkerställa deras tillförlitlighet. I denna uppsats fokuserar vi på att studera komplexa agentinteraktioner. I en kritisk MAS kan ett felaktigt genomförande av dessa aktiviteter få förödande konsekvenser. Att säkerställa att komplexa interaktioner är korrekta är dock en utmanande fråga på grund av fel orsakade av bortkoppling av agens, dynamisk rollfördelning och oberoende av agentens beteende. För att ta itu med dessa utmaningar behöver vi modelleringsmetoder på systemnivå som skulle stödja formell kontroll av korrektheten och underlätta upptäckten av begränsningar som bör införas för systemet för att garantera dess säkerhet. I detta dokument föreslår vi ett förfiningsbaserat tillvägagångssätt för att utveckla kritiska MAS. Vår formella modellerings- och verifieringsram är Event-B (Abrial, 2010). Den huvudsakliga utvecklingstekniken för Event-B är förfining -en top-down metod för formell utveckling av system som är korrekta genom konstruktion. Systemutvecklingen utgår från en abstrakt specifikation som definierar systemets huvudsakliga beteende och egenskaper. Den abstrakta specifikationen omvandlas gradvis (raffineras) till en mer konkret specifikation som direkt kan översättas till ett genomförande. Korrekthet av varje förfining steg verifieras av bevis. Dessa bevis skapar systemsäkerhet (genom bevarande av säkerhetsinvarianta egenskaper uttryckta på olika nivåer av abstraktion) och livlighet (genom de två författarna påvisbara frånvaro av oönskade system dödlägen). Genomförbarheten av förädlingsförhållandet gör att vi kan garantera att systemets genomförande följer de abstrakta specifikationerna. Rodin-plattformen (Rodin Platform, 2006) ger utvecklarna automatiserat verktygsstöd för att konstruera och verifiera systemmodeller i Event-B. Den viktigaste nyheten i vår strategi är att visa hur man gradvis får fram ett system som uppfyller de önskade säkerhetsegenskaperna. Det skiljer sig från traditionella metoder för verifiering av MAS som extraherar en modell från ett systemimplementering och verifierar de önskade egenskaperna genom statsexploration. Vår strategi är inte bara fri från det statliga explosionsproblemet, utan gör det också möjligt för konstruktörerna att upptäcka begränsningar som bör införas på systemmiljön för att garantera systemsäkerheten. Uppifrån-och-ned-metoden underlättar struktureringen av komplexa krav och förbättrar de formella modellernas begriplighet. Vi hävdar att den formella utvecklingen i Event-B erbjuder en användbar teknik för utveckling och verifiering av komplexa kritiska MAS. Papperet är uppbyggt på följande sätt: I Avsnitt 2 beskriver vi vårt formella modellramverk -Event-B. I avsnitt 3 definierar vi huvudprinciperna för det formella resonemanget om MAS och deras egenskaper. I Avsnitt 4 presenterar vi vår fallstudie -ett sjukhus MAS. Vi visar här hur man abstrakt modellerar en MAS, introducerar komplexa samverkande agentinteraktioner genom förfining, samt verifierar säkerhetsegenskaper. Dessutom beskriver vi det sista förbättringssteget som modellerar systemets nedbrytning för att på så sätt härleda ett distribuerat genomförande från en centraliserad specifikation. I avsnitt 5 redogör vi slutligen för arbetet i samband med detta, diskuterar de uppnådda resultaten och redogör för vårt framtida arbete. Vi börjar med att kortfattat beskriva vår formella utvecklingsram. Händelse-B-formalismen är en variant av B-metoden (Abrial, 2005), en statsbaserad formell metod som främjar det korrekta utvecklingsparadigmet för konstruktion och formell kontroll genom teorem som visar sig. Event-B har utformats speciellt för att modellera och resonera om parallella, distribuerade och reaktiva system. För närvarande används Event-B aktivt inom sjunde ramprogrammets IKT-projekt Deploy för att utveckla tillförlitliga system från olika områden (Deploy Project, 2008). I Event-B definieras en systemspecifikation (modell) med hjälp av begreppet abstrakt statsmaskin (Abrial, 2010 ). En abstrakt tillståndsmaskin inkapslar modelltillståndet representerat som en samling av modellvariabler, och definierar operationer på detta tillstånd, dvs. den beskriver den dynamiska delen (beteende) av det modellerade systemet. En maskin kan också ha medföljande komponent, kallat sammanhang, som innehåller den statiska delen av systemet. I synnerhet kan ett sammanhang omfatta användardefinierade bäraruppsättningar, konstanter och deras egenskaper, som anges som en lista över modellaxiom. En allmän form av Event-B-modeller anges i figur 1. Maskinen är unikt identifierad med sitt namn M. Tillståndsvariablerna, v, deklareras i Variabler klausulen och initieras i Init händelsen. Variablerna är starkt inskrivna av de begränsande predikat jag gav i Invariants-klausulen.
Tarasyuk m.fl. REF föreslog ett formellt tillvägagångssätt för att utveckla dynamiskt omkonfigurerbart system i Event-B baserat på probabilistisk verifieringsteknik för att garantera att systemet kommer att upptäcka en eventuell omkonfigureringsstrategi för att uppfylla servicekraven trots fel på dess vitala komponenter.
A refinement-based approach to developing critical multi-agent systems
{'venue': 'IJCCBS', 'journal': 'IJCCBS', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}