嚴密系統設計——方法、趨勢與挑戰

本書提出了一種基於形式化模型的嚴密的系統設計方法，詳細闡述了嚴密系統設計方法的基本原理，介紹了嚴密系統設計框架BIP（Behavior, Interaction, Priority）的建模語言、形式語義及其工具鏈。自主系統作為人工智能技術應用落地的重要形態，討論了自主系統設計的趨勢和挑戰，闡述了一種集成模型驅動方法與數據驅動方法的思路，並提出了一種新的基於替換測試的智能測試方法，用以判斷自主系統在完成多種不同類型任務方面的智能水平。

目 錄
第1章 引言 1
1.1 系統設計的概念 2
1.2 系統的演變過程 6
1.3 傳統的系統設計方法 12
1.3.1 “V-模型”方法的設計流程 13
1.3.2 “V-模型”方法的假設條件 17
1.4 本書組織結構 19
參考文獻 21
第2章 系統設計的正確性和復雜性 23
2.1 正確性內涵 24
2.1.1 可信性 25
2.1.2 關鍵等級 31
2.2 復雜性挑戰 36
2.2.1 設計復雜性 37
2.2.2 模型復雜性 39
參考文獻 44
第3章 嚴密系統設計方法 46
3.1 基本思想 47
3.2 關註點分離 50
3.2.1 從需求到應用軟件 52
3.2.2 從應用軟件到軟硬件融合系統 56
3.3 基於組件的設計 59
3.3.1 基本原則 59
3.3.2 組件框架 61
3.4 語義連貫的設計 65
3.5 “構造即正確”的設計 70
3.5.1 基本原理 70
3.5.2 水平正確性 73
3.5.3 垂直正確性 76
3.6 實踐討論 78
參考文獻 81
第4章 基於 BIP 的系統設計框架 86
4.1 BIP框架介紹 87
4.2 BIP語言 92
4.2.1 原子組件 93
4.2.2 連接器 98
4.2.3 優先級 103
4.2.4 復合組件 104
4.3 BIP編譯器與引擎 108
4.3.1 BIP操作語義 108
4.3.2 BIP編譯器 111
4.3.3 BIP引擎 112
4.4 案例：Dala自主機器人 114
4.4.1 自主機器人功能需求建模 114
4.4.2 基於模型的代碼生成 120
4.4.3 形式化驗證 121
參考文獻 123
第5章 自主系統的設計方法 126
5.1 自主系統的內涵 127
5.1.1 自主系統的功能架構 127
5.1.2 自主系統的目標管理 130
5.1.3 自主系統與自動化系統 133
5.1.4 自主系統的混合設計 137
5.2 自主系統的測試 139
5.2.1 測試的基本原理 141
5.2.2 基於模擬的測試 144
5.3 知識的生成與應用 147
5.3.1 知識的類型 148
5.3.2 知識的生成 150
5.4 自主系統的可信性評估 155
參考文獻 160
第6章 自主系統的智能測試 164
6.1 智能的內涵 165
6.1.1 自主系統的視角 165
6.1.2 人類智能的視角 167
6.2 智能測試方法 170
6.2.1 替換測試的概念 171
6.2.2 通用測試框架 174
6.3 智能測試的適用性 179
參考文獻 183
第7章 系統設計的挑戰與展望 189
參考文獻 195