Umsetzung von Contract Mining Verfahren zur automatisierten formalen Spezifikation

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Description

Cyber-physische Systeme werden oft in sicherheitskritischen Umgebungen eingesetzt, beispielsweise Autos, Flugzeuge oder medizinische Geräte. Die Gewährleistung der (funktionalen) Sicherheit ist daher eine sehr wichtige Aufgabe in der Entwicklung der Systeme. Auch während des Betriebs muss die Sicherheit gewährleistet werden, beispielsweise dürfen Updates die Sicherheits-Anforderungen nicht verletzten. Eine wichtige Methode, um formal Sicherheit von Systemen zu beschreiben, sind Contracts. Ein Contract spezifiziert, welche Garantien ein System gibt, wenn bestimmte Annahmen erfüllt sind. Mit Hilfe des Contract-based Design (CBD) können Systementwickler und -tester verschiedene Merkmale des Systementwurfs überprüfen. Dies sind vor allem: Zusammensetzung verschiedener Verträge, Konsistenz, Kompatibilität, und Verfeinerung.

Leider bringt diese Methodik zusätzlichen Aufwand in der Entwicklung mit sich: zu jeder Komponente werden formale Spezifikationen benötigt, die händisch beschrieben werden müssen. Außerdem stellt sich die Herausforderung, wie wir mit alten, bereits fertig entwickelten Systemen umgehen, die bisher nicht Teil einer sicherheitskritischen Funktion waren. Wenn diese bereits im Betrieb bewährten Systeme nun in einer sicherheitskritischen Funktion eingesetzt werden sollen, müssen sie ebenfalls neu mit Contracts spezifiziert werden. Wir untersuchen daher Möglichkeiten, die formale Spezifikation datenbasiert zu automatisieren: mittels Contract Mining. Der Aufgabenbereich der Hiwi-Stelle umfasst das Design und die Implementierung von Verfahren zur automatisierten formalen Spezifikation von Systemen. Hierbei können verschiedenste Verfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens und der Parameteroptimierung zum Einsatz kommen.