具有不确定需求软件的建模、分析与测试

Requirement modeling and analysis is the first major phase in software development. Due to the natural characteristics of requirements, or partially understanding the system with limited external environment knowledge, users might use fuzzy languages to describe some requirements, such as high, low, very important. It is hard to model and analyze these terms. Removing the uncertainness based on some assumption may lead to information lost. A potential risk is that the resulting design cannot match the requirements, and the system to be implemented is not really the one users want. This project studies how to: formally model a system that has uncertain requirements, check and analyze a model that has uncertain states and uncertain transitions, generate test cases from a model that has uncertain events, and build test Oracle for the requirements. Our goal is to obtain a modeling language that can describe certain events and uncertain events at the same time, a checking method for the models that have uncertain state spaces, and a testing technique under an Oracle with uncertain constraints.

需求建模和分析是软件开发的第一个主要阶段。由于需求的一些自然特性，或者由于外部环境的制约导致对系统理解不够全面，用户会用一些模糊语言来描述一些需求，如高，低，很重要等。对这些模糊项的建模和分析都比较困难。通过假设来去除不确定性会导致信息丢失，潜在的风险是所得到设计与需求不匹配，实现后的系统并不是用户想要的。本项目研究对含不确定需求的软件建立形式化模型，对含有不确定状态和不确定变迁的模型进行分析检查，由含不确定事件的模型生成测试用例，及根据需求建立测试Oracle。目标是得到一种能同时描述确定事件与不确定事件的建模语言，一个针对有不确定状态空间的模型的分析检查方法，以及一项在带不确定约束条件Oracle下的测试技术。

需求建模和分析是软件开发的第一个主要阶段。由于需求的一些自然特性，或者由于外部 环境的制约导致对系统理解不够全面，用户会用一些模糊语言来描述一些需求，如高，低，很重要等。对这些模糊项的建模和分析都比较困难。通过假设来去除不确定性会导致信息丢失，潜在的风险是所得到设计与需求不匹配，实现后的系统并不是用户想要的。通过本项目的研究，我们主要完成了如下几个工作：（1）提出用神经网络或模糊规则嵌入到Petri网中去描述带不确定需求的软件系统,得到自适应的混合模型；(2)在前面的模型语言建模后，有两种方法来验证，其一是证明该模型具备某些性质；其二将其转化成混合自动机，再进行验证；(3)我们采用MT技术来处理缺Oracle的问题。(4)我们设计了需求的文本书写格式，开发了相应的软件工具，辅助书写，同时能构建Petri网模型。作为场景演示，我们用在轨道交通系统的建模和分析中。本项目的研究成果可以用于无人系统的软件建模、分析与测试。