8、保证案例中的信心与不确定性推理综述

保证案例中的信心与不确定性推理综述

1 引言

在医疗、交通和基础设施等对生命、财产或环境有重大影响的领域，系统开发通常需要获得监管机构等独立实体的批准。保证案例为证明系统满足认证或批准标准提供了一种结构化方式，它通过证据支持的论证来证明系统的可靠性、安全性等属性。

1.1 保证案例的定义与作用

保证案例是一种用证据支持的结构化逻辑论证，用于说明系统（可能是软件系统）如何满足安全、可靠等期望属性。例如，保证案例可以支持“系统足够安全”或“系统软件符合其要求”等主张。

1.2 信心与不确定性的重要性

在评估保证案例时，对推理和证据的信心是必须仔细考虑的因素。信心的一个必要方面是不确定性，不确定性越高，信心越低。不确定性通常可分为两类：
- 随机不确定性（Aleatory） ：与现象的内在随机性有关，是“已知的未知”，可以用概率分布来量化。例如输液泵的过度输液、计算药物剂量时的人为错误，以及危险被认为缓解后仍可能存在的残留风险。
- 认知不确定性（Epistemic） ：由缺乏知识（或数据）引起，是“未知的未知”。例如推理者未意识到的逻辑推理错误，或开发和设计过程中未预料到的输入序列。

1.3 研究方法概述

研究人员通常通过定性或定量分析来处理保证案例中的信心和不确定性问题：
- 定性分析 ：处理随机不确定性的方法是消除它，如缩小世界观范围；处理认知不确定性的方法是通过推理消除它。
- 定量分析 ：利用不确