47、形式化验证与容错系统建模：从地铁项目到通用模式

形式化验证与容错系统建模：从地铁项目到通用模式

在当今的科技领域，形式化方法在软件和硬件系统的设计与验证中扮演着至关重要的角色。它能够帮助我们确保系统的安全性和可靠性，避免潜在的风险和错误。本文将深入探讨两个领域的应用：纽约地铁7号线现代化项目的形式化证明，以及容错系统在Event - B中的建模模式。

纽约地铁7号线现代化项目的形式化证明

纽约市交通管理局（NYCT）在其地铁7号线（法拉盛线）现代化项目中，将系统级的形式化证明纳入了安全评估的一部分。该项目主要包括安装基于Thales Toronto的基于通信的列车控制（CBTC）系统，并更新现有的联锁系统。ClearSy公司负责执行这些证明，采用了Event - B方法和Atelier - B工具包。

项目目标与预期收益

项目的主要目标是为系统的主要安全属性（无碰撞和无超速）获得形式化证明。以“无碰撞”属性为例，其具体含义是列车永远不会遇到任何障碍物或未正确锁定的道岔。为了实现这一目标，需要制定一系列明确的假设，通过纯粹的逻辑推理从这些假设中得出“无碰撞”属性。

预期收益主要有两个方面：
- 揭示所有必要的假设 ：包括外部和环境假设（如列车操作员的行为）以及设计假设（如传感器属性、算法细节等）。明确的假设使我们能够检查这些假设是否成立，以及在发生任何变化时是否仍然成立。对于软件相关的假设，有助于通过代码审查、专门测试或未来的证明来消除错误。
- 达到“证明级别”的系统属性置信度 ：通过形式化证明，我们可以对系统的安全性和可靠性有更高的信心。

方法论