Relational approach of graph grammars

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Cavalheiro, Simone André da Costa
• Orientador(a): Ribeiro, Leila
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Gramatica : Grafos; Teoria : Categorias; Grafos; Metodos formais
• Palavras-chave em Inglês: Graph grammar; Theorem proving; First-order logic; Formal specification; Formal verification
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/25516

Gramática de grafos é uma linguagem formal bastante adequada para sistemas cujos estados possuem uma topologia complexa (que envolvem vários tipos de elementos e diferentes tipos de relações entre eles) e cujo comportamento é essencialmente orientado pelos dados, isto é, eventos são disparados por configurações particulares do estado. Vários sistemas reativos são exemplos desta classe de aplicações, como protocolos para sistemas distribuídos e móveis, simulação de sistemas biológicos, entre outros. A verificação de gramática de grafos através da técnica de verificação de modelos já é utilizada por diversas abordagens. Embora esta técnica constitua um método de análise bastante importante, ela tem como desvantagem a necessidade de construir o espaço de estados completo do sistema, o que pode levar ao problema da explosão de estados. Bastante progresso tem sido feito para lidar com esta dificuldade, e diversas técnicas têm aumentado o tamanho dos sistemas que podem ser verificados. Outras abordagens propõem aproximar o espaço de estados, mas neste caso não é possível a verificação de propriedades arbitrárias. Além da verificação de modelos, a prova de teoremas constitui outra técnica consolidada para verificação formal. Nesta técnica tanto o sistema quanto suas propriedades são expressas em alguma lógica matemática. O processo de prova consiste em encontrar uma prova a partir dos axiomas e lemas intermediários do sistema. Cada técnica tem argumentos pró e contra o seu uso, mas é possível dizer que a verificação de modelos e a prova de teoremas são complementares. A maioria das abordagens utilizam verificadores de modelos para analisar propriedades de computações, isto é, sobre a seqüência de passos de um sistema. Propriedades sobre estados alcançáveis só são verificadas de forma restrita. O objetivo deste trabalho é prover uma abordagem para a prova de propriedades de grafos alcançáveis de uma gramática de grafos através da técnica de prova de teoremas. Propõe-se uma tradução (da abordagem Single-Pushout) de gramática de grafos para uma abordagem lógica e relacional, a qual permite a aplicação de indução matemática para análise de sistemas com espaço de estados infinito. Definiu-se gramática de grafos utilizando estruturas relacionais e aplicações de regras com linguagens lógicas. Inicialmente considerou-se o caso de grafos (tipados) simples, e então se estendeu a abordagem para grafos com atributos e gramáticas com condições negativas de aplicação. Além disso, baseado nesta abordagem, foram estabelecidos padrões para a definição, codificação e reuso de especificações de propriedades. O sistema de padrões tem o objetivo de auxiliar e simplificar a tarefa de especificar requisitos de forma precisa. Finalmente, propõe-se implementar definições relacionais de gramática de grafos em estruturas de event-B, de forma que seja possível utilizar os provadores disponíveis para event-B para demonstrar propriedades de gramática de grafos.