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卒論キックオフ 2006/07/25 上田研並列班 1G03R217-5 八鍬 豊
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これまでにやったこと モデル検査についての勉強 モデル検査ツールの実践
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モデル検査とは システムが正しく動くかどうかを検証する方法の一つ。 数理的技法（形式技法）に分類される。
システムの挙動を計算機の上で模倣し、あらゆる場合をしらみつぶしに調べて検証する。
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モデル検査の手順 システムを状態遷移系として表現する。 システムに要求する性質を時相論理式で記述する。
状態遷移系が論理式を満たすかどうかを検査する。
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状態遷移系 状態 システムの各瞬間の様子。 遷移関係 状態が次の瞬間にどの状態に変化するか。
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状態遷移図
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検査する性質 安全性 「悪いことは決して起こらない」 活性 「良いことはそのうち起こる」
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時相論理 モデル検査では、時間的な概念を含んだ性質も検査する必要がある。 時相論理とは、そのような時間的な概念を記しやすい論理のこと。
LTL (Linear Temporal Logic) CTL (Computation Tree Logic) etc.
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LTLの様相記号 GP FP P UQ XP どの時点でもP が成り立つ。 いずれP が成り立つ。
いずれQ が成り立ち、それまでP が成り立ち続ける。 XP 次の時点でP が成り立つ。
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使用したモデル検査ツール Xspin NuSMV
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XSpin Spinはコマンドラインアプリケーション。 Xspinは、SpinにGUIを付加したもの。
検査したいシステムをプロセスとして記述。 分散型システムの検証に適している。 Promelaという言語で記述する。 C言語に似ている？
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NuSMV NuSMVはコマンドラインアプリケーション。 各状態に現れる変数の挙動を、一元的に制御。 LTLだけでなく、CTLも使用可。
電子回路のようなシステムの検査に適している。 LTLだけでなく、CTLも使用可。
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解いた問題 窓辺の花 ウサギとオオカミ
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窓辺の花（設定） 窓辺に8個の花が一列に並んでいる。 花は一日単位で開閉する。 花が開くか閉じるかは、その花のご近所の、前日の様子による。
ある花のご近所とは、その花と、その花に隣接する花のこと。
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窓辺の花（設定） 前日ご近所で開いていた花の数が 0個の場合、閉じている。 1個の場合、開いている。
2個の場合、開いているか、閉じているかのどちらか。 3個の場合、閉じている。
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窓辺の花（問題） 左端の花だけが開いている日があったとして、それ以降、8個の花全てが開く日はあるか？ 答えはデモで。
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ウサギとオオカミ（設定） ある川の川岸に、ウサギが3羽、オオカミが3匹、船が一艘。
船の定員は2。ウサギかオオカミのどちらかが操縦しないと動かない。 オオカミがウサギよりも多い状況になると、オオカミはウサギを食べてしまう。
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ウサギとオオカミ（問題） 船を使って、ウサギとオオカミ全員が安全に対岸へ渡る手順はあるか？ 答えはデモで。
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思ったこと 日本語の資料が少ない。 ツールの性能の良し悪しが分からない。 日本には検証分野が浸透していない？ 現時点では比較対象が少ない。
そもそもツールが使いこなせてない。
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どうするべきか 検証分野を学びたい人が、どのツールを使っていいか分からない状況は困る。 様々なツールの特性を明らかにする必要がある。
ツールの性能比較もできればなお良い。
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XspinとNuSMVの比較 実行時間 ソースコードの長さ
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実行時間 窓辺の花 XSpin : 約0.06sec NuSMV : 約0.04sec ウサギとオオカミ NuSMV : 約0.36sec
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ソースコードの長さ 窓辺の花 ウサギとオオカミ XSpin : 47行 NuSMV : 107行 XSpin : 58行
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卒論テーマの予定 モデル検査ツールの比較・評価 既存のモデル検査ツールの改良 新たなモデル検査ツールの作製
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これからやっていくこと モデル検査の理論の勉強。 モデル検査についての論文を読む。 モデル検査ツールの実践・比較・評価。
ソフトウェア検証にも手を出すかも？
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参考文献 「4日で学ぶモデル検査 初級編」 Spin - Formal Verification NuSMV home page
「4日で学ぶモデル検査 初級編」 産業技術総合研究所システム検証研究センター 著 Spin - Formal Verification NuSMV home page
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