Módulos

A UCE consta dos módulos

• CSI - Cálculo de Sistemas de Informação
• AMT - Análise, Modelação e Teste
• VFS - Verificação Formal de Software
• PAS - Processos e Arquitecturas de Software
• PI - Projecto Integrado

que se articulam entre si da forma seguinte

e cujo programa resumido se apresenta de seguida.

Programas resumidos

Cálculo de Sistemas de Informação

• Motivação: quando é que se pode dizer que um programa está correcto? E que teorias / estratégias / técnicas / ferramentas temos para o garantir?
• Papel da abstracção e da modelação. Modelos e protótipos. Captação de requisitos e sua relação com a interpretação gramatical. Ciclo de desenvolvimento de Balzer.
• Importância dos sistemas de tipos. Limites da tipagem estática. Necessidade de invariantes de tipo. Primeira obrigação de prova: preservação de um invariante.
• Necessidade de pre-condições para (a) especificação implícita de funções; (b) modelar o indeterminismo da realidade; (c) modelar relações; (d) permitir liberalidade ao especificador.
• Pares pre/post: satisfiabilidade. Obrigações de prova: necessidade de uma transformada para a lógica e teoria de conjuntos. Transformada PF.
• Estudo do cálculo de relações binárias. Relações simples e relações co-reflexivas. Representação de conjuntos por co-reflexivas.
• "Extended Static Checking" (ESC) usando a transformada-PF. Caso de estudo em verificação estática estendida: o VFS (Verified File System).
• Propriedades expressas sob a forma de conecções de Galois.
• Polimorfismo funcional versus ESC: tipos vistos como relações. Cálculo da relação associada a um tipo polimórfico. Teorema grátis de uma função polimórfica (ou teorema de Reynolds-Wadler).
• "ESC for free'': Regras do cálculo de obrigações de prova.

Análise, Modelação e Teste

• Revisão de conceitos básicos da lógica. Lógica Proposicional. Lógica de Primeira Ordem. Teorias de Primeira Ordem. Sistemas de prova automática e sistemas de prova assistida (SAT solvers, SMT solvers, proof assistents).
• Formal methods and the formal method life-cycle.
• The role of abstraction in formal modelling.
• Languages for formal specification and verification of software systems.
• Specification and verification of reactive systems: model checking for temporal logic.
• The “design-by-contract” approach to software development.
• Unit testing, Functional testing, Test coverage analysis.
• Model-driven testing, Test generation, Model checking, Fault injection.
• Software metrics, Codings standards, Style checking.

Verificação Formal de Software

• Introdução à verificação formal. Estudo de uma linguagem imperativa simples. Semântica operacional de transições dada por uma máquina abstracta. Semântica operacional estrutural. Semântica de avaliação. Propriedades e relação entre semânticas.
• Lógica de Hoare. Construção de árvores de prova com base na noção de "pré-condição mais fraca". Uma arquitectura para a verificação de programas. Algoritmo VCGen.
• Estudo do plugin “Jessie'' para verificação dedutiva. O VCGen genérico “Why'' e interface gráfica “Gwhy''. Sua utilização com múltiplas ferramentas de prova automática. A linguagem de anotações ACSL; verificação baseada em contratos.
• Lambda calculi tipados. Lógica de Ordem Superior. Isomorfismo de Curry-Howard. Sistema de prova assistida Coq. Extracção de programas.

Processos e Arquitecturas de Software

• Introdução aos sistemas reactivos. Motivação e definição base.
• Fundamentos: sistemas, comportamento e coindução.
• Noção de sistema de transição etiquetado e correspondente morfismo. Noção de simulação e bisimulação. Propriedades.
• Modelação de processos em CCS. Sintaxe e semântica operacional. Exemplos. Bissimilaridade e equivalência estrita.
• Cálculo de processos em CCS. Equivalência e igualdade observacional. Leis. O teorema da expansão. Resolução de equações.
• Estudo de linguagens para descrição de arquitecturas de software: REO e ORC.

Projecto Integrado

• Nestas horas lectivas os alunos realizam, em grupo, projectos propostos pelas empresas que patrocinam a UCE, previamente apresentados pelos proponentes numa workshop interna que dá início ao processo.
• No decorrer do projecto há visitas dos alunos às instalações das empresas sempre que tal é conveniente.
• No final do ano, o PI fecha-se com uma outra workshop em que os grupos apresentam os seus resultados aos docentes e staff das empresas (por video-conferência, se necessário), participando estes últimos também na sessão de avaliação final.