Especificacion Formal

ESPECIFICACION FORMAL

Introducción La denominación métodos formales se usa para referirse a cualquier actividad relacionada con representaciones representaciones matemáticas del software , incluyendo incluyendo la especificación formal formal de sistemas, análisis y demostración de la especificación, el desarrollo transformacional y la verificación de programas. Todas estas actividades dependen de una especificación formal del software. Una especificación formal del software es una especificación expresada en un lenguaje cuyo vocabulario, sintaxis y semántica están formalmente definidos. Esta necesidad de una definición formal significa que los lenguajes de especificación deben basarse en conceptos matemáticos cuyas propiedades se comprendan bien. La rama de las matematicas usada es la de matemática discreta, y los conceptos matemáticos matemáticos provienen de la teoría de conjuntos, la lógica y el algebra. Especificacion Formal en el proceso del software El desarrollo de sistemas críticos normalmente implica un proceso de software que utiliza un plan basado en el modelo de ciclo de desarrollo en cascada. Tanto los requerimientos del sistema como el diseño se expresan con detalle y son analizados cuidadosamente antes de que comience la implementación. Si se desarrolla una especificación formal del software, este normalmente tiene lugar después de que se hayan especificado los requerimientos del sistema, pero antes del diseño detallado de dicho sistema. Uno de los beneficios de la especificación formal es al capacidad para descubrir problemas y ambigüedades en los requerimientos del sistema. En etapas tempranas del proceso, la especificación debería ser <>. Deberia redactarse la especificación para que el cliente la pueda comprender, sin embargo, la etapa final del proceso, que es la construcción de una especificacion completa, esta orientada principalmente al contratante del software. Este especifica los detalles de la implementación del sistema. Puede utilizarse un lenguaje formal en esta etapa para evitar la ambigüedad en la especificación del software.

A medida que se desarrolla la especificación con detalle, se incrementa el conocimiento sobre dicha especificación. La creación de una especificación formal obliga a realizar a realizar un análisis detallado del sistema que normalmente revela errores e incongruencias en la especificación informal de requerimientos. Esta detección de errores es probablemente el argumento mas potente para desarrollar un especificación formal. La especificación formal ayuda a descubrir problemas de los requerimientos que pueden ser muy caros de corregir mas tarde. El desarrollo y análisis de una especificacion formal desplaza las cargas de los costes de desarrollo hacia las primeras etapas del mismo. La siguiente figura muestra como los costes del proceso del software es probable que se vean afectados por el uso de una especificación formal.

Cuando se usa un proceso convencional, los costes de validación constituyen alrededor del 50% de los costes de desarrollo, y los costes de implementación y diseño constituyen alrededor de dos veces los costes de especificación. Con la especificación formal, los costes de especificación e implementación son comparables, y los costes de validación del sistema se reducen de forma significativa. Asi como el desarrollo de una especificación formal descubre problemas en los requerimientos, también se evita el volver a realizar el trabajo para corregir dichos problemas una vez diseñado el sistema. Se han utilizado dos aproximaciones fundamentales para redactar especificaciones detalladas para sistemas de software industriales. Estas son: 1. Una especificación algebraica, en la que el sistema se describe en función de las operaciones y sus relaciones. 2. Una aproximación basada en modelos, en la que se construye un modelo del sistema utilizando construcciones matematicas como conjuntos y sucesiones, y las operaciones del sistema se definen indicando como estas modifican el estado del sistema. Se han desarrollado diferentes lenguajes dentro de estas dos aproximaciones para especificar sistemas secuenciales. La siguiente figura muestra ejemplos de lenguajes en cada una de estos enfoques:

Se pueden ver que la mayoría de estos lenguajes fueron desarrollados en la década de los 80. Lleva varios años refinar un lenguaje de especificación formal, por lo que la mayor parte de la investigación en especificacion formal se basa actualmente en estos lenguajes mas que interesarse en inventar notaciones nuevas.