informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2022-19-1-88-95inform-1198Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕMATHEMATICAL MODELINGМетодология разработки программного обеспечения с использованием модели распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных системMethodology of software development with the use of the model of distributed object-based stochastic hybrid systemshttps://orcid.org/0000-0003-1628-1786ШарыкинР. Е.SharykinR. Е.

Шарыкин Роман Евгеньевич - соискатель кафедры технологий программирования, факультет прикладной математики и информатики.

пр. Независимости, 4, Минск, 220030.

Raman Е. Sharykin - Aspirant of the Department of Software Engineering, Faculty of Applied Mathematics and Computer Science, Belarusian State University.

Nezavisimosti av., 4, Minsk, 220030.

sharykin@bsu.eduБелорусский государственный университетBelarusian State University2022280220221918895Copyright © Шарыкин Р.Е., 20222022Шарыкин Р.Е.Sharykin R.Е.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1198

В статье представляется методология разработки программного обеспечения на основе модели распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных систем. Предлагается ориентироваться на создание математической модели для рассматриваемой системы вместе с ее спецификацией на всех этапах разработки целевого программного обеспечения.

Выделяются такие этапы разработки, как построение предварительной математической модели посредством составления ее спецификации, выбор и спецификация метрик системы, статистический анализ модели, апробация в условиях, приближенных к реальным, анализ с применением аналитических методов и реализация. Предлагаются формализм для описания рассматриваемой системы и подход к ее анализу, согласно результатам которого спецификация модели и соответствующая ей математическая модель модифицируются посредством выполнения этапов разработки. Такой подход позволяет получить на выходе не только готовое программное обеспечение, но и математическую модель с изученными свойствами, реализацией которой является данное программное обеспечение.

Software development methodology based on the model of distributed object-based stochastic hybrid systems is proposed. Such mathematical model is planned to be created for the system being designed along with the system specification at all stages of the software development.

The following stages of the development are considered as building of preliminary mathematical model by designing its specification, choosing and specification of system metrics, statistical analysis of the model, approbation of the mathematical model in conditions close to real, analysis by analytical methods and the implementation. The formalism is proposed for describing the system under consideration and an approach to its analysis. At the steps of the methodology, we adjust the model specification and its corresponding mathematical model in accordance with the results of the analysis. This approach allows to develop not only the software, but also a mathematical model with its properties, which implementation is the resulting software.

математическое моделированиепереписывающая логикастатистический анализстохастические гибридные системыразработка программного обеспеченияmathematical modelingrewriting logicstatistical analysisstochastic hybrid systemssoftware developmentReferencesFormalizing Java-MaC / U. Sammapun [et al.] // Electronic Notes in Theoretical Computer Science. – 2003. – Vol. 89, iss. 2. – P. 171–190.Sammapun U., Sharykin R., DeLap M., Kim M., Zdancewic S. Formalizing Java-MaC. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, 2003, vol. 89, iss. 2, рр. 171–190.Bernadsky, M. Structured modeling of concurrent stochastic hybrid systems / M. Bernadsky, R. Sharykin, R. Alur // Lecture Notes in Computer Science. – 2004. – Vol. 3253. – P. 309–324.Bernadsky M., Sharykin R., Alur R. Structured modeling of concurrent stochastic hybrid systems. Lecture Notes in Computer Science, 2004, vol. 3253, рр. 309–324.Bujorianu, M. L. Toward a general theory of stochastic hybrid systems / M. L. Bujorianu, J. Lygeros // Lecture Notes in Control and Information Science. – 2006. – Vol. 337. – P. 3–30.Bujorianu M. L., Lygeros J. Toward a general theory of stochastic hybrid systems. Lecture Notes in Control and Information Science, 2006, vol. 337, рр. 3–30.Meseguer, J. Conditional rewriting logic as a unified model of concurrency / J. Meseguer // Theoretical Computer Science. – 1992. – Vol. 96, iss. 1. – P. 73–155.Meseguer J. Conditional rewriting logic as a unified model of concurrency. Theoretical Computer Science, 1992, vol. 96, iss. 1, рр. 73–155.Martí-Oliet, N. Rewriting logic: roadmap and bibliography / N. Martí-Oliet, J. Meseguer // Theoretical Computer Science. – 2002. – Vol. 285, iss. 2. – P. 121–154.Martí-Oliet N., Meseguer J. Rewriting logic: roadmap and bibliography. Theoretical Computer Science, 2002, vol. 285, iss. 2, рр. 121–154.Agha, G. A. PMaude: Rewrite-based specification language for probabilistic object systems / G. A. Agha, J. Meseguer, K. Sen // Electronic Notes in Theoretical Computer Science. – 2006. – Vol. 153, iss. 2, no. 2. – P. 213–239.Agha G. A., Meseguer J., Sen K. PMaude: Rewrite-based specification language for probabilistic object systems. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, 2006, vol. 153, iss. 2, no. 2, рр. 213–239.A rewriting based model for probabilistic distributed object systems / N. Kumar [et al.] // Lecture Notes in Computer Science. – 2003. – Vol. 2884. – P. 32–46.Kumar N., Sen K., Meseguer J., Agha G. A rewriting based model for probabilistic distributed object systems. Lecture Notes in Computer Science, 2003, vol. 2884, рр. 32–46.Шарыкин, Р. Е. Модель распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных систем / Р. Е. Шарыкин, А. Н. Курбацкий // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. – 2019. – № 2. – С. 52–61.Sharykin R. E., Kourbatski A. N. A model of distributed object-based stochastic hybrid systems. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika. Informatika [Journal of the Belarusian State University. Mathematics. Informatics], 2019, no. 2, рр. 52–61 (In Russ.).Шарыкин, Р. Е. Верификация распределенных объектно-ориентированных стохастических гибридных систем / Р. Е. Шарыкин, А. Н. Курбацкий // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Сер. 2. Математика. Физика. Информатика, вычислительная техника и управление. – 2019. – Т. 9, № 2. – С. 123–133.Sharykin R. E., Kourbatski A. N. Verification of distributed object-oriented stochastic hybrid systems. Vestnik Grodnenskogo gosudarstvennogo universiteta imeni Yanki Kupaly. Seriya 2. Matematika. Fizika. Informatika, vychislitel'naya tekhnika i upravlenie [Bulletin of Grodno State University named after Yanka Kupala. Series 2. Mathematics. Physics. Informatics, Computer Technology and Management], 2019, vol. 9, no. 2, рр. 123–133 (In Russ.).Maude: Specification and programming in rewriting logic / M. Clavel [et al.] // Theoretical Computer Science. – 2002. – Vol. 285, iss. 2. – P. 187–243.Clavel M., Duran F., Eker S., Lincoln P. D. Maude: Specification and programming in rewriting logic. Theoretical Computer Science, 2002, vol. 285, iss. 2, рр. 187–243.Building equational proving tools by reflection in rewriting logic / M. Clavel [et al.] // CAFE: An Industrial-Strength Algebraic Formal Method. – Amsterdam, 2000. – P. 1–31.Clavel M., Duran F., Eker S., Meseguer J. Building equational proving tools by reflection in rewriting logic. CAFE: An Industrial-Strength Algebraic Formal Method. Amsterdam, 2000, рр. 1–31.Sebastio, S. MultiVeStA: Statistical model checking for discrete event simulators / S. Sebastio, A. Vandin // Proc. of the 7th Intern. Conf. on Performance Evaluation Methodologies and Tools, Torino, Italy, 10–12 Dec. 2013. – Torino, 2013. – P. 310–315.Sebastio S., Vandin A. MultiVeStA: Statistical model checking for discrete event simulators. Proceedings of the 7th International Conference on Performance Evaluation Methodologies and Tools, Torino, Italy, 10–12 December 2013. Torino, 2013, рр. 310–315.Sen, K. On statistical model checking of stochastic systems / K. Sen, M. Viswanathan, G. Agha // Lecture Notes in Computer Science. – 2005. – Vol. 3576. – P. 266–280.Sen K., Viswanathan M., Agha G. On statistical model checking of stochastic systems. Lecture Notes in Computer Science, 2005, vol. 3576, рр. 266–280.The maude formal tool environment / M. Clavel [et al.] // Lecture Notes in Computer Science. – 2007. – Vol. 4624. – P. 173–178.Clavel M., Duran F., Hendrix J., Lucas S., Meseguer J., Olveczky P. The maude formal tool environment. Lecture Notes in Computer Science, 2007, vol. 4624, рр. 173–178.Шарыкин, Р. Е. Применение формальных методов при проектировании коллаборационной системы противовирусной защиты / Р. Е. Шарыкин, А. Н. Курбацкий // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. – 2020. – № 1. – P. 59–69.Sharykin R. E., Kourbatski A. N. Application of formal methods in the design of a collaborative virus defense system. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika. Informatika [Journal of the Belarusian State University. Mathematics. Informatics], 2020, no. 1, рр. 59–69 (In Russ.).Шарыкин, Р. Е. Апробация модели стохастической коллаборационной защиты от вирусов / Р. Е. Шарыкин // Системный анализ и прикладная информатика. – 2021. – № 4. – С. 62–70.Sharykin R. E. Approbation of the stochastic group virus protection model. Sistemnyi analiz i prikladnaia informatika [System Analysis and Applied Informatics], 2021, no. 4, рр. 62–70 (In Russ.).Шарыкин, Р. Е. Применение формальных методов при проектировании системы одного окна / Р. Е. Шарыкин // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. – 2021. – № 1. – С. 79–90.Sharykin R. E. A method of applying format methods in the design of a single window system. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika. Informatika [Journal of the Belarusian State University. Mathematics. Informatics], 2021, no. 1, рр. 79–90 (In Russ.).Шарыкин, Р. Е. Методика применения формальных методов при проектировании системы закупок предприятия / Р. Е. Шарыкин // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Сер. 2. Математика. Физика. Информатика, вычислительная техника и управление. – 2022. – Т. 12, № 1. – С. 134–143.Sharykin R. E. A methodology to apply formal methods in the design of an enterprise procurement system. Vestnik Grodnenskogo gosudarstvennogo universiteta imeni Yanki Kupaly. Seriya 2. Matematika. Fizika. Informatika, vychislitel'naya tekhnika i upravlenie [Bulletin of Grodno State University named after Yanka Kupala. Series 2. Mathematics. Physics. Informatics, Computer Technology and Management], 2022, vol. 12, no. 1, рр. 134–143 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.