[논문 리뷰] Modeling Physical/Digital Systems: Formal Event-B vs. Diagrammatic Thinging Machine

Sabah Al‐Fedaghi|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 20.

Model-Driven Software Engineering Techniques참고 문헌 15인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 물리적/디지털 시스템을 위한 형식적 Event-B와 다이어그램 기반 Throwing Machine(TM) 모델링을 대비하여 브리지 교통 사례 연구를 통해 분석한다. Event-B는 집합 이론과 일阶논리에 기반한 엄밀한 형식적 검증을 제공하는 반면, TM는 다섯 가지 핵심 연산과 이벤트를 통해 직관적이고 계층적인 시각화를 제공함으로써 소프트웨어 공학 분야에서 시스템 모델링의 상호보완적인 강점을 입증한다.

ABSTRACT

Models are centrally important in many scientific fields. A model is a representation of a selected part of the world, which is the model s target system. Here, a system consists of a software portion as a component among many others. Event-B is a modeling method for formalizing and developing systems whose components can be modeled based on set theory and first-order logic. The thinging machine (TM) is a diagram-based model establishes three levels of representation: (1) a static structural description, which is constructed upon the flow of things in five generic operations (activities; i.e., create, process, release, transfer, and receive); (2) a dynamic representation, which identifies hierarchies of events based on five generic events; and (3) a behavioral representation according to the chronology of events. This paper is an exercise in contrasting the formal Event-B to the diagrammatic TM. The purpose is to further understand modeling in computer science. This is motivated by the claim that computer scientists should not invent specific languages to do the modeling. Important notions such as events and behavior are contrasted, and a case study system of traffic on a bridge is modeled in Event-B and TM. The results seem to indicate the need for both modeling approaches.

연구 동기 및 목표

• 물리적/디지털 시스템을 위한 모델링 접근법으로서 형식적 Event-B와 다이어그램 기반 Throwing Machine(TM)을 비교하기 위해.
• 각 방법이 이벤트, 행동 및 시스템 구조를 어떻게 표현하는지 적합성을 평가하기 위해.
• 복잡한 물리적/디지털 시스템 모델링에 있어 형식적 접근과 다이어그램 기반 접근이 동시에 필요한지 조사하기 위해.
• Event-B와 TM을 모두 활용한 브리지 교통 사례 연구를 제공하여 비교 분석을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 집합 이론과 일阶논리에 기반한 형식적 명세를 통해 브리지 교통 시스템을 Event-B로 모델링하기 위해.
• 다섯 가지 일반적 연산인 생성, 처리, 해제, 이관, 수신을 사용하여 TM에서 정적 구조적 기술을 구성하기 위해.
• 다섯 가지 일반적 이벤트의 계층을 통해 TM에서 동적 표현을 개발하기 위해.
• 이벤트의 연속성에 기반한 TM에서 행동적 표현을 개발하기 위해.
• 두 방법을 동일한 사례 연구에 적용하여 직접 비교가 가능하도록 하기 위해.
• 구조적, 동적, 행동적 측면을 모두 시각화하기 위해 18幅의 그림을 활용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Event-B와 Throwing Machine은 시스템 구성 요소와 상호작용을 어떻게 다르게 표현하는가?
• RQ2 형식적 모델링(Event-B)과 다이어그램 기반 모델링(TM) 간에 시스템 행동을 포괄하는 데서 나타나는 강점과 한계는 무엇인가?
• RQ3 형식적 모델링과 다이어그램 기반 모델링이 복잡한 물리적/디지털 시스템 모델링에서 효과적으로 공존할 수 있는가?
• RQ4 TM의 다섯 가지 일반적 연산과 이벤트는 Event-B의 형식적 논리에 비해 시스템 이해에 어떻게 기여하는가?
• RQ5 브리지 교통 사례 연구는 형식적 및 다이어그램 기반 방법의 실용적 활용에 대해 어떤 통찰을 제공하는가?

주요 결과

• Event-B는 집합 이론과 일阶논리에 기반하여 수학적으로 엄밀한 시스템 명세 기반을 제공한다.
• TM는 다섯 가지 핵심 연산과 이벤트를 통해 시스템 구조, 동적 특성, 행동을 직관적이고 계층적인 방식으로 표현한다.
• 사례 연구 결과, 두 접근 방식은 상호보완적인 통찰을 제공한다: Event-B는 형식적 검증을 통해 정확성을 확보하고, TM는 직관적 이해를 향상시킨다.
• 결과적으로 형식적 모델링과 다이어그램 기반 모델링 접근 방식은 시스템 개발에서 각각 다른 역할을 하지만 가치 있는 기여를 한다.
• 두 방법의 통합은 소프트웨어 공학 분야에서 보다 강력하고 이해하기 쉬운 시스템 모델을 도출할 수 있음을 시사한다.