Вісник НАН України. 2017. № 2. С. 31-37
ЛЕТИЧЕВСЬКИЙ Олександр Адольфович –
академік НАН України, завідувач відділу теорії цифрових автоматів Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
ВИСОКОНАДІЙНІ СИСТЕМИ МАТЕМАТИЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 7 грудня 2016 року
Доповідь присвячено важливій проблемі створення методів та алгоритмів побудови високонадійних систем математичного забезпечення для програмно-технічних комплексів, які використовуються в критичних з точки зору безпеки галузях, таких як аерокосмічна, медична, телекомунікаційна, в ядерній енергетиці, у виробництві сучасного озброєння тощо. Процес розроблення високонадійних систем оснований на принципі зменшення ризику або повного виключення неспрацьовування засобів безпеки в системі.
Шановні члени Президії! Шановні колеги!
Нерідко виникає питання: чому українські програмісти так високо цінуються в зарубіжних країнах? Відповідь, на мій погляд, полягає в традиціях виховання спеціалістів у нашій країні. З одного боку, на старших курсах університетів фахові дисципліни викладають зазвичай співробітники академічних інститутів, які ознайомлюють студентів з найбільш загальними сучасними методами й технологіями комп’ютерної науки, що мають широке поле застосування. З іншого боку, на молодших курсах університетів студентам забезпечується можливість опанувати широкий спектр фундаментальних знань. Тому українським програмістам притаманна гнучкість мислення та готовність до адаптації у різних спеціальних предметних галузях.
Одній із таких сучасних технологій, яка основана на алгебраїчній теорії інформаційних взаємодій у багатоагентних розподілених середовищах і називається інсерційним моделюванням, і присвячено мою сьогоднішню доповідь на засіданні Президії НАН України. Важливим застосуванням інсерційного моделювання є створення високонадійних систем математичного забезпечення.
Надійність програмних систем є зовнішня та внутрішня. Зовнішня забезпечує захист від несанкціонованого втручання, внутрішня – відсутність помилок, надійність та коректність внутрішньої взаємодії програмних компонентів. Інші аспекти надійності комп’ютерних систем пов’язані з надійністю систем технічного забезпечення. В Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України та в інститутах Кібернетичного центру НАН України проводяться дослідження, які охоплюють усі аспекти проблеми надійності програмних систем. Однак у цій доповіді ми обмежимося лише розглядом внутрішньої надійності.
Вимоги високої надійності насамперед стосуються систем, критичних до безпеки (так званих safety-critical systems). До таких систем, зокрема, належать системи, які використовують в аерокосмічній і медичній галузях, в ядерній енергетиці, виробництві сучасної зброї, управлінні залізницями, в автомобільній промисловості, телекомунікаційній і мікропроцесорній індустрії та ін. Відмови в цих системах пов’язані із загрозою життю людей, втратою чи руйнуванням устаткування, забрудненням навколишнього середовища тощо. Процес розроблення високонадійних систем оснований на принципі зменшення ризику або повного виключення неспрацьовування умови безпеки в роботі системи.
Програмна інженерія систем, критичних до безпеки, ґрунтується на включенні в процес розроблення процедур верифікації та валідації. Сучасні методи верифікації потребують застосування формальних методів, побудови математичних моделей та генерації тестових наборів, що забезпечують максимальне покриття програмних кодів.
Проектування та аналіз складних систем на всіх етапах їх розроблення потребує побудови формальних моделей різних рівнів абстракції. Застосування формальних моделей дає змогу виявляти неправильні рішення, помилки та некоректності ще на ранніх етапах, що значно зменшує зусилля та заощаджує кошти порівняно з тим випадком, коли ці помилки виявляються на пізніх етапах розроблення або в готовій продукції.