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2022 年度 実績報告書

ソフトウェアの整合性証明情報を演繹的に用いた環境変化への妥協付き適応

研究課題

研究課題/領域番号 19K20249
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

小林 努  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (10803405)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードソフトウェア / 形式手法 / システムモデリング / 段階的詳細化 / 定理証明 / Event-B / 自動運転 / RSS
研究実績の概要

変化する複雑な環境の中で動作する、高い安全性が求められるソフトウェアの需要が増加している。これに対し、動作環境と制御器の動作を形式的な仕様で記述して検証するアプローチが有効だが、現実の環境には開発時の想定と違う振る舞いや変化が存在する。そこで、本研究では、環境が変化した際に、要求を満たすように整合性のある形で制御器を適切に変更(適応)することで、実世界で動くソフトウェアの安全性向上に寄与することを目指した。
2022年度においては、自動運転車を対象として、既存の安全アーキテクチャ(Simplex architecture)を用いた制御器のモデルの構築・検証手法を提案した。この制御器には研究代表者が開発に関わった適応ルールが組み込まれている。ここでは達成目標と振舞いを定めたときに、特定の前提のもとで安全性と目標達成が両立できることが数学的に保証されており、この前提を環境の状態と比較することで適切な適応が可能になる。また、安全アーキテクチャを用いることにより、高い性能を得るためのブラックボックス制御器(機械学習を用いたものなど)を持つ制御器に対しても安全性と目標達成を確実にする適応が可能になっている。このように、現実的な問題に対する制御器の安全・適切な適応に寄与することができた。
期間全体を通じて、複雑な環境の中で動作するソフトウェアについて、パターンを用いた特定の変化に対応する制御器の自動変換、妥協の必要性や対応可能な変化の限界に関する分析、現実的な問題に対する適応機構の検証のための手法を提案できた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Sorbonne University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Sorbonne University
  • [雑誌論文] Goal-Aware RSS for Complex Scenarios Via Program Logic2022

    • 著者名/発表者名
      Hasuo Ichiro、Eberhart Clovis、Haydon James、Dubut Jeremy、Bohrer Rose、Kobayashi Tsutomu、Pruekprasert Sasinee、Zhang Xiao-Yi、Pallas Erik Andre、Yamada Akihisa、Suenaga Kohei、Ishikawa Fuyuki、Kamijo Kenji、Shinya Yoshiyuki、Suetomi Takamasa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Intelligent Vehicles

      巻: (to appear) ページ: 1~33

    • DOI

      10.1109/TIV.2022.3169762

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Formal Modelling of Safety Architecture for Responsibility-Aware Autonomous Vehicle via Event-B Refinement2023

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi, Martin Bondu, Fuyuki Ishikawa
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Formal Methods (FM 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting Faulty Sequences of FDIR Functions on Spacecrafts Using Model Checking2023

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Horikawa, Tsutomu Kobayashi, Shoma Takatsuki, Hiroki Umeda, Yasushi Ueda
    • 学会等名
      2023 IEEE Aerospace Conference
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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