Mejoras a la demostración interactiva de propiedades Alloy utilizando SAT-Solving

• Autores: Moscato, Mariano Miguel
• Año de publicación: 2013
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Frías, Marcelo Fabián
• Materia: DEMOSTRACION DE TEOREMAS INTERACTIVA; SAT-SOLVING; CALCULO PARA ALLOY; PVS; ANALISIS DE ESPECIFICACIONES DE SOFTWARE; INTERACTIVE THEOREM PROVING; SAT-SOLVING; ALLOY CALCULUS; PVS; SPECIFICATION ANALYSIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El análisis formal de especificaciones de software suele atacarse desde dosenfoques, usualmente llamados: liviano y pesado. En el lado liviano encontramoslenguajes fáciles de aprender y utilizar junto con herramientasautomáticas de análisis, pero de alcance parcial. El lado pesado nos ofrecelograr certeza absoluta, pero a costo de requerir usuarios altamente capacitados. Un buen representante de los métodos livianos es lenguaje de modelado Alloy y su analizador automático: el Alloy Analyzer. Su análisis consisteen transcribir un modelo Alloy a una fórmula proposicional que luego seprocesa utilizando SAT-solvers estándar. Esta transcripción requiere que el usuario establezca cotas en los tamañosde los dominios modelados en la especificación. El análisis, entonces, esparcial, ya que está limitado por esas cotas. Por ello, puede pensarse queno es seguro utilizar el Alloy Analyzer para trabajar en el desarrollo deaplicaciones críticas donde se necesitan resultados concluyentes. En esta tesis presentamos un cálculo basado en álgebras de Fork que permiterealizar demostraciones en cálculo de secuentes sobre especificaciones Alloy. También hemos desarrollado una herramienta (Dynamite) que loimplementa. Dynamite es una extensión del sistema de demostración semiatomático PVS, método pesado ampliamente utilizado por la comunidad. Así, Dynamite consigue complementar el análisis parcial que ofrece Alloy,además de potenciar el esfuerzo realizado durante una demostración usandoel Alloy Analyzer para detectar errores tempranamente, refinar secuentes yproponer términos para utilizar como testigos de propiedades cuantificadasexistencialmente.
Formal analysis of software models can be undertaken following two approaches:the lightweight and the heavyweight. The former offers languageswith simple syntax and semantics, supported by automatic analysis tools. Nevertheless, the analysis they perform is usually partial. The latter providesfull confidence analysis of models, but often requires interaction fromhighly trained users. Alloy is a good example of a lightweight method. Automatic analysisof Alloy models is supported by the Alloy Analyzer, a tool that translatesan Alloy model to a propositional formula that is then analyzed using off-the-shelf SAT-solvers. The translation requires user-provided bounds on thesizes of data domains. The analysis is limited by the bounds, and is thereforepartial. Thus, the Alloy Analyzer may not be appropriate for the analysisof critical applications where more conclusive results are necessary. In this thesis we develop Dynamite, an extension of PVS that embeds acomplete calculus for Alloy. PVS is a well-known heavyweight method. Itprovides a semi-automatic theorem prover for higher order logic. Dynamitecomplements the partial automatic analysis offered by the Alloy Analyzerwith semi-automatic verification through theorem proving. It also improvesthe theorem proving experience by using the Alloy Analyzer to provide automaticfunctionality intended for early detection of errors, proof refinementand witness generation for existentially quantified properties.
Fil: Moscato, Mariano Miguel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.