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Verificación formal

1980
  • Edmund M. Clarke
  • E. Allen Emerson
  • Joseph Sifakis
Ingeniero informático revisando un modelo de verificación formal en la oficina.

La verificación formal es el uso de métodos matemáticos para probar o refutar la corrección del diseño de un sistema con respecto a una especificación formal. A diferencia de las pruebas, que sólo pueden demostrar la presencia de errores para entradas específicas, la verificación formal puede demostrar su ausencia para todas las entradas posibles. Consiste en crear un modelo formal del sistema y utilizar técnicas como la comprobación de modelos o la demostración de teoremas.

Formal verificación proporciona el máximo nivel de garantía de la corrección del sistema. El proceso comienza con la creación de un modelo formal del sistema utilizando un lenguaje matemático, como la lógica temporal o el álgebra de procesos. También se expresa en un lenguaje formal un conjunto de propiedades derivadas de los requisitos del sistema. A continuación, el proceso de verificación utiliza herramientas automatizadas para explorar sistemáticamente todos los estados posibles del modelo y determinar si se cumplen las propiedades especificadas.

Se utilizan dos técnicas principales: la comprobación de modelos y la demostración de teoremas. La comprobación de modelos es una técnica automatizada que explora todo el espacio de estados de un modelo de estado finito. Si se incumple una propiedad, el verificador de modelos produce un contraejemplo, una traza de ejecución específica que demuestra el fallo. Este método es muy eficaz, pero puede sufrir el problema de la "explosión del espacio de estados" en sistemas muy complejos. La comprobación de teoremas consiste en representar el sistema y sus propiedades como fórmulas lógicas (teoremas) y utilizar comprobadores automatizados o interactivos para construir una prueba formal de corrección. Este método puede aplicarse a sistemas de estado infinito, pero a menudo requiere un esfuerzo manual considerable por parte de los expertos.

Aunque es costosa desde el punto de vista computacional y requiere conocimientos especializados, la verificación formal es indispensable para los sistemas críticos para la seguridad, en los que el coste de un fallo es extremadamente alto. Se ha aplicado con éxito para verificar la corrección de las unidades de coma flotante de la CPU, comunicación protocolos y sistemas de control en los que las pruebas exhaustivas son inviables.

UNESCO Nomenclature: 1203
- Informática

Tipo

Software/Algoritmo

Disrupción

Fundacional

Utilización

Nicho/Especialización

Precursores

  • lógica proposicional y de predicados
  • autómatas teoría
  • cálculo lambda
  • semántica de programas (por ejemplo, lógica de Hoare)
  • teoría de la complejidad computacional

Aplicaciones

  • diseño de microprocesadores (por ejemplo, intel pentium fdiv bug fix)
  • aviónica software (por ejemplo, sistemas fly-by-wire)
  • análisis de protocolos criptográficos
  • sistemas de señalización ferroviaria
  • controladores de software para sistemas operativos críticos

Patentes:

NA

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