48、形式化方法在软件开发中的创新应用

形式化方法在软件开发中的创新应用

在软件开发领域，尤其是安全关键系统的开发中，形式化方法起着至关重要的作用。它依赖于对条件的形式验证，如不变式保持。然而，当规范逻辑不可判定时，就需要人工交互来解除证明义务。本文将介绍在这一领域的两项重要创新，一是 Atelier B 交互式证明器的改进，二是 B 方法对动态数据结构建模的新途径。

Atelier B 交互式证明器的改进

Atelier B 是用于 B 方法和 Event - B 的集成开发环境，包含自定义的自动和交互式证明器。提高自动证明器的成功率并减少用户交互，对于降低形式化方法的成本和增加其在工业中的应用至关重要。

技术背景

• Atelier B 的证明机制 ：在 Atelier B 中，证明义务（POs）会自动生成，有两个证明引擎来检查它们。“pr”求解器是一个用类似 Prolog 符号编写的条件项重写引擎，用户也可以编写自己的规则，但最终需要验证。“pp”谓词证明器用于证明规则，采用（不完整）基于表的方法，两者都经过了认证。对于 pp 无法处理的规则，需要先进行数学证明，再由第三方独立专家验证。
• 利用自动证明器 ：自 Atelier B 最初开发以来，机械定理证明取得了很大进展，如 SMT 求解器等强大的自动证明器已经出现。我们的目标是在不影响认证的情况下，利用这些进展。我们借鉴了 Isabelle 通用证明系统的方法，扩展了“sledgehammer”功能，在 Atelier B 的遗留证明系统中实现了名为“交互式证明器的苦力”的扩展。

交互式证明器的原则