[00875402]面向问题的软件可靠性和安全性的验证的研究

该课题来源于2013年广西科学研究与技术开发计划项目—面向问题的软件可靠性和安全性的验证的研究，合同编号为：桂科合1347004-22，依托单位为广西师范大学，研究期限为2013年1月至2015年12月，项目负责人为广西师范大学李智教授。作为软件工程学科的一个重要分支，需求工程在软件开发项目中起着至关重要的作用。早在上个世纪软件危机出现的时候，人们就意识到需求问题是导致危机的主要原因之一。70年代中期，贝尔（Bell）等人通过分析实证研究得出“传说中的‘需求问题’的确存在”的结论。随着计算机科学技术的发展，大型软件开发项目的增多，软件需求越来越受软件从业人员和研究人员的重视。比如，维尔纳（Verner）等人对美国和澳大利亚的大型软件公司进行一系列较大规模的实证研究，并运用统计学分析工具得出如下结论：高质量的需求及其管理过程是导致软件开发项目成功的要素之一。从软件开发的实际过程来看，如何系统地从客户提出的需求描述中获取和导出软件设计规格，并在着手设计和实现之前进行验证其正确性和完整性，是一个有待解决的关键性问题。面向问题的需求工程，起源于英国软件工程学者、开放大学访问教授MichaelA. Jackson提出的问题框架(Problem Frames)。在该方法中，软件规格被定义为计算机与周围问题域交界处计算机的行为描述，而需求被定义为客户在现实世界中想要得到的环境行为描述。该方法强调计算机周围环境的作用是不容忽视的，它是软件规格能够满足客户需求的必要条件。作为需求工程研究与实践的一个主流方法，问题框架已经得到需求工程界的广泛重视和研究。 该课题研究的目的是如何从与软件交互的应用领域中挖掘并获取相关知识及问题模式，以该为基础为问题框架模型的推理、变换及验证提供有效技术支持。该课题还将开发相应的问题框架模型变换与验证支持工具原型系统，并结合特定领域的应用问题进行实证研究。 问题框架为需求工程提供了一种直观、简洁的软件环境建模基础-问题图及相关文字描述。但是除了杰克逊归纳出的5个基本问题类型外，对于其它较为复杂的问题类型并没有给出问题模式和系统化解决办法。随着软件技术的发展，会出现很多新的问题模式有待识别和提供解决方案。这就要求课题组挖掘出新问题模式以适应软件技术的发展。此外，要解决问题域复杂性问题，课题组需要更多关于问题域的知识，换句话说，课题组要在问题图基础之上寻找更多的建模知识、给问题图添加语义、采取恰当的表示方式和相应的推理手段，这样才能达到知识建模的最终目的。该课题研究重点是问题域建模，为验证该模型的充分性、正确性和实用性，开发并评估基于该模型的一个辅助工具。该课题的创新性体现在以下3个方面：将问题变换作为问题框架方法解决需求工程问题的重要手段，因采用形式化的理论和技术支持，使得从客户需求到软件设计规范的导出过程变得更加科学、严谨而高效；研究与软件交互的相关环境知识为手段，把获取因果关系和挖掘问题模式作为形式化问题领域知识的前提和基础，从用户对软件环境需求系统而高效地导出软件本身的设计规格，从而为下一阶段确定和选择软件架构做好准备；解决需求工程中与软件交互的问题领域行为验证的问题，采用模型检验工具来保证需求和软件设计的完整性、一致性及适配性等。这一部分的工作，可以为软件开发下一阶段的验证即软件系统测试提供验证标准。