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安全可靠的软件设计理论与方法一、引言软件已经在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，涵盖了诸如电子商务、医疗保健、金融交易、公共交通、智能家居等方面。
然而，由于软件开发质量和安全意识的缺乏，软件中的漏洞和错误给社会带来了极大的损失和威胁。
因此，如何设计和开发安全可靠的软件成为了一个亟待解决的问题。
二、安全可靠的软件设计理论和方法1. 软件质量保证软件质量保证是指在软件开发过程中，考虑通过制定合适的规范、流程和技术方法，确保软件最终交付给用户的质量，具有正确性、可靠性、健壮性和可维护性。
内部包括质量管理、质量控制和质量度量等方面。
例如，制定可维护的代码、采用代码审查、遵循标准开发流程以及进行自动化测试等都是软件质量保证的重要组成部分。
2. 安全设计安全设计是指通过在软件设计和开发过程中，考虑关注安全性，设计并实现安全功能和措施，满足安全性要求。
安全设计可以分为三个阶段：需求分析阶段、设计阶段和实现阶段。
在需求分析阶段，首先要明确软件的安全目标、威胁和风险等，以便为后续的设计和实现提供必要的依据。
在设计阶段，必须确保设计方案满足安全目标和要求，选择合适的安全技术和算法，设计系统安全策略。
在实现阶段，必须采用一些常见的安全技术措施，例如加密模块和身份认证等，以确保系统的安全。
3. 漏洞分析和修复漏洞分析和修复是指通过识别软件中的漏洞，实现应对措施，以防止软件受到攻击等。
在现代软件开发中，最常见的漏洞来源是对用户数据的输入过滤不足，无限制的输入能够卸载卡利戈拉及其他攻击代码，从而导致系统运行失败或被黑客攻击。
因此，对输入参数和输出等进行合规性检查、设置访问权限和数据加密等都是有效的漏洞修复措施。
4. 安全意识培训软件设计中一个最微观的细节，即普通员工用户安全意识的培养。
恶意用户一直对软件设计师和普通用户造成一定的威胁，因此加强员工和员工的安全知识，有助于提高软件的安全性和保密性。
安全意识培训应包括：知识教育、行为标准和协议、安全维护措施培训和业界安全案例分享等。
嵌入式软件可信性建模与验证技术的研究及其应用嵌入式软件在关键领域的广泛应用使其对可信性的需求远远高于一般软件。
由于嵌入式软件在体系架构、资源限制、应用环境等方面的特殊性,以及近年来复杂化、规模化与开放化的发展趋势,保障和评估嵌入式软件的可信性已成为国内外越来越关注的研究热点之一。
在嵌入式软件开发早期对其可信性进行分析、验证与评估,能够减少潜在的软件缺陷,从而降低后期测试与维护的成本。
本文立足于可信嵌入式软件的建模与验证问题,旨在建立基于模型驱动的嵌入式软件建模与验证集成框架;采用Z语言为该框架提供形式化语义,针对嵌入式软件可信属性开展建模、验证与评估技术的研究;设计并实现了相应的原型系统,在嵌入式软件实例上进行应用研究。
论文研究工作的主要创新性成果如下:(1)根据嵌入式软件的可信需求,提出了一种嵌入式软件形式化模型Z-MARTE,包括Z-MARTE时间模型、结构模型与行为模型。
与现有模型相比,Z-MARTE是一种静态结构与动态行为的综合模型,能够同时描述嵌入式软件功能结构、时序行为以及可信约束。
在Z-MARTE模型中引入了可信构造型的概念,通过对可信构造型的声明与约束,能够描述包括数据约束与时间约束在内的各类可信约束,为嵌入式软件可信性的验证与评估提供形式化语义基础。
(2)为了对Z-MARTE模型描述的可信约束进行自动验证,提出了一种基于模型检测技术的嵌入式软件可信验证方法。
首先,给出了有限域上Z-MARTE行为模型的语义解释,为模型检测方法提供了行为语义基础;其次,扩展了CTL的语法与语义,定义了一种描述嵌入式软件可信性质的时序逻辑公式ZMTL;最后,设计了有限域Z-MARTE行为模型上的模型检测算法FZMCA,能够在有限域内对Z-MARTE模型中的实时性、安全性等可信性质进行自动验证。
(3)为了对Z-MARTE模型进行进一步的评估与分析,提出了一种嵌入式软件风险评估方法RAMES。
首先,对Z-MARTE结构模型进行精化与扩展,提出了一种嵌入式软件对象-消息-角色模型OMR;在此基础上提出了风险分析算法RAOMR,以OMR模型中的嵌入式软件对象为评估单位,以对象间的通信行为与软件安全约束为评估依据进行风险评估,并进行了算法复杂度分析与实例研究。
软件系统可靠性研究软件系统的可靠性是指软件在规定的环境中，具有保持规定功能的能力，它比简单的程序可靠性更为复杂。
因为软件系统由多个程序组成，这些程序之间相互联系，互相影响。
软件系统的可靠性在很大程度上决定着软件应用的可靠性和安全性。
软件系统的可靠性不只是一个基础性问题，而是解决复杂性问题和可扩展性问题，保证系统高度稳定和可靠的关键因素之一。
软件系统的可靠性是一个较为复杂的问题。
它涉及到各种软件设计、开发、测试和维护的方面，需要针对每一个环节进行分析和优化。
软件系统的可靠性的研究可以从以下几个方面进行：1.需求分析软件系统的可靠性的研究从需求分析开始。
在需求分析过程中，必须充分考虑系统的可靠性需求，并制定相应的可靠性指标和标准。
可靠性需求应该在软件设计过程的早期明确出来，这将为后续的软件开发和测试提供指导和保障。
因此，需求分析是软件可靠性研究的基础和前提。
2.软件设计软件设计是软件系统可靠性的关键。
良好的软件设计可以最大限度地减少软件缺陷和故障的产生，保证软件系统的可靠性。
在软件设计过程中，需要考虑系统的稳定性、模块间的耦合度以及代码的可读性和可维护性等因素，以确保软件系统的可靠性。
同时，在设计过程中，应该充分考虑使用高质量的编程语言和开发工具，提高软件的质量和稳定性。
3.软件测试软件测试是软件系统可靠性的保障。
在软件测试过程中，应该针对系统的可靠性需求进行多方面的测试，包括功能测试、性能测试、负载测试、安全测试等。
测试活动应该首先针对可靠性进行测试，确保软件系统符合用户要求和可靠性标准。
4.软件维护软件维护是保证软件系统可靠性的关键。
在软件维护过程中，应该及时修复已发现的缺陷和问题，以确保软件系统的可靠性。
维护活动还应该包括软件更新和版本管理等，以保证软件系统的及时更新和维护。
总之，软件系统的可靠性研究不仅需要从需求分析、软件设计、软件测试和软件维护等多方面进行考虑和优化，而且还需要采用一系列的可靠性工具和方法，以提高软件系统的可靠性。
UG软件在机械设计中的应用研究UG软件（又称Unigraphics软件）是一款专业的三维CAD/CAM/CAE软件，常被用于产品设计、工艺规划、模具设计和数控加工等领域。
UG软件在机械设计中的应用已经成为现代机械设计领域中不可或缺的一部分。
本文将从UG软件在机械设计中的应用研究展开介绍。
一、UG软件在机械设计中的基本功能UG软件是一款领先的三维设计软件，具有强大的建模、组件建立、多轴加工、多通路刀具等方面的功能。
在机械设计中，UG软件能够帮助工程师将设计概念迅速转化为三维实体，进行设计评审、动态仿真、装配分析、工艺规划等工作，显著提高设计效率和产品质量。
1.建模功能：UG软件可以帮助工程师快速创建各种形状和曲线，进行实体和曲面的建模，并进行实体切割、扫掠、圆角等多种功能处理，满足了各种不同形式和要求的设计。
2.装配分析：UG软件可以进行大型机械装配结构及其动态仿真分析，可以对零部件的运动、相互作用等进行模拟，从而发现设计中的潜在问题。
3.数控加工：UG软件综合了数控加工技术，可以进行精细的刀具路径、切削条件等参数的设定，并能直接输出加工代码，提高加工精度和效率。
4.工艺规划：UG软件可以实现工艺设计和生产规划，支持智能工艺设计、工艺资源管理等功能，帮助制造企业优化生产流程和提高生产效率。
二、UG软件在机械设计中的应用案例1.汽车零部件设计汽车是机械设计的重要领域之一，UG软件在汽车零部件的设计中有着广泛的应用。
在车身设计方面，UG软件可以帮助设计师进行三维建模、结构分析、碰撞仿真等工作，提高车身的安全性和舒适性。
在发动机等零部件的设计中，UG软件可以进行高精度的建模和计算，以确保零部件的精准配合和优化结构。
2.航空航天领域航空航天领域的机械设计要求极高，UG软件在这一领域的应用也十分广泛。
通过UG 软件，设计师可以进行飞机、导弹、卫星等复杂产品的设计与分析，包括结构强度、气动特性、热特性等方面的仿真分析，确保产品在复杂环境下的可靠性与安全性。
可靠性分析在机械结构设计中的应用研究引言：在现代工程设计中，机械结构的可靠性是一个至关重要的指标。
可靠性分析作为一种评估和优化机械结构设计的方法，已经被广泛应用于许多领域。
本文将探讨可靠性分析在机械结构设计中的应用研究，并重点介绍一些常用的可靠性分析方法和工具。
一、可靠性分析方法可靠性分析方法是评估机械系统中部件和系统的可靠性的数学和统计学方法。
其中，最常用的方法包括故障模式与效果分析（FMEA）、故障树分析（FTA）和可靠性增益图（RBD）等。
故障模式与效果分析（FMEA）是一种通过分析系统中各个部件的故障模式和故障对系统的影响程度来评估系统可靠性的方法。
通过FMEA，工程师们可以识别和评估系统中的潜在故障，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。
故障树分析（FTA）是一种通过构建树状图来分析和评估系统故障概率的方法。
在FTA中，各个事件（包括故障事件和故障的原因）通过逻辑门（例如与门、或门和非门）相连接，形成树状结构。
通过分析系统中各个事件的故障概率，可以计算系统整体的故障概率，并提出相应的改进方案。
可靠性增益图（RBD）是一种通过图形的方式来表示系统结构和可靠性指标的方法。
在RBD中，每个系统组件由一个方框表示，方框之间通过线段连接。
通过分析RBD中各个组件的可靠性指标，可以评估整个系统的可靠性，并对系统进行优化设计。
二、可靠性分析工具为了支持可靠性分析的实施，工程师们使用了许多可靠性分析工具。
其中，最常用的工具包括故障模式与效果分析软件（如FMEA软件）、故障树分析软件（如FTA软件）和可靠性增益图软件（如RBD软件）等。
故障模式与效果分析软件是一种用于支持FMEA分析的工具。
通过这种软件，工程师们可以方便地识别、评估和管理系统中的潜在故障。
此外，这种软件还可以生成报表和图表，以便更好地分析和优化系统的可靠性。
故障树分析软件是一种用于支持FTA分析的工具。
通过这种软件，工程师们可以方便地构建和分析故障树，从而评估系统的故障概率。
《利用软件PrimerPremier5.0进行PCR引物设计的研究》篇一一、引言PCR（聚合酶链式反应）是现代分子生物学领域中常用的一种技术，广泛应用于基因克隆、基因表达、突变检测等研究领域。
而PCR引物设计作为PCR实验的关键步骤，直接影响到实验的成败和结果的准确性。
随着计算机技术的飞速发展，利用软件进行PCR引物设计已经成为研究者的得力助手。
本文将详细介绍如何利用PrimerPremier5.0软件进行PCR引物设计，并探讨其在实际研究中的应用。
二、PrimerPremier5.0软件简介PrimerPremier5.0是一款功能强大的引物设计软件，它可以根据用户提供的DNA序列信息，自动设计出合适的PCR引物。
该软件具有界面友好、操作简便、引物设计精确等特点，深受广大研究者喜爱。
三、PCR引物设计的基本原则在进行PCR引物设计时，需要遵循一定的原则，以确保引物的特异性和有效性。
主要包括以下几点：1. 引物长度：一般控制在18-27bp之间，过短可能导致特异性降低，过长则可能增加实验难度。
2. 引物序列：应选择与模板序列高度互补的序列，以增加PCR的特异性。
3. 退火温度：应选择合适的退火温度，以保证PCR反应的稳定性和重复性。
4. 避免二级结构：引物设计时应尽量避免形成二级结构，以减少非特异性扩增的可能性。
四、利用PrimerPremier5.0进行PCR引物设计的步骤1. 打开PrimerPremier5.0软件，导入待设计的DNA序列。
2. 设置引物设计的参数，包括引物长度、GC含量、退火温度等。
3. 进行引物设计。
软件将根据设定的参数，自动在DNA序列中寻找合适的引物。
4. 查看和分析引物结果。
软件将显示所有设计的引物及其相关信息，如位置、长度、GC含量等。
研究者可以根据实际需要选择合适的引物。
5. 导出引物信息。
将选定的引物信息导出，用于PCR实验。
五、PrimerPremier5.0在PCR引物设计中的应用PrimerPremier5.0软件在PCR引物设计中具有广泛的应用。
复杂大系统建模与仿真的可信性评估研究一、概述复杂大系统建模与仿真的可信性评估是当前系统工程领域的重要研究课题。
随着科技的飞速发展，越来越多的领域面临着处理大规模、高维度、非线性等复杂系统的挑战。
如何构建准确、可靠的模型，并通过仿真手段对系统进行深入分析与预测，成为了解决复杂系统问题的关键所在。
复杂大系统建模是指利用数学、物理、计算机等多种手段，对现实世界中的复杂系统进行抽象和描述，以揭示其内在规律和特性。
而仿真则是基于这些模型，通过计算机模拟或物理模拟的方式，重现系统的运行过程，以便对系统进行性能评估、风险预测和决策支持。
由于复杂大系统本身的复杂性和不确定性，建模与仿真过程中往往存在诸多挑战。
例如，模型的结构和参数可能难以准确确定，仿真算法的选择和参数设置也可能影响仿真结果的准确性。
仿真数据的质量和完整性也是影响可信性的重要因素。
对复杂大系统建模与仿真的可信性进行评估，具有重要的理论价值和实践意义。
可信性评估的主要目的是衡量建模与仿真过程的有效性和可靠性，以确保仿真结果能够真实反映系统的实际运行状况。
这包括评估模型的精度、仿真算法的稳定性、仿真数据的可靠性等方面。
通过可信性评估，可以及时发现建模与仿真过程中的问题，为改进模型和提高仿真精度提供指导。
复杂大系统建模与仿真的可信性评估研究具有重要的理论价值和实践意义。
未来，随着计算机技术和数据处理技术的不断发展，相信这一领域的研究将取得更加深入的进展，为解决复杂系统问题提供更加可靠和有效的支持。
1. 复杂大系统建模与仿真的重要性随着科技的飞速进步，我们所面对的系统日益呈现出复杂化和大规模化的特点。
复杂大系统，如社会网络、经济系统、生态环境以及现代工业体系等，不仅内部元素众多、关系错综复杂，而且往往具有动态演化、自适应性等特性。
对这些系统进行深入理解和有效管理成为一项极具挑战性的任务。
建模与仿真作为研究复杂大系统的重要手段，其重要性日益凸显。
建模可以帮助我们抽象出系统的核心结构和运行机制，从而以更加清晰和直观的方式理解系统的行为。
安全与可信软件设计及应用研究随着信息技术的不断发展和普及，软件已经成为各行各业的核心工具。
然而，软件设计和应用中的安全问题一直是人们担忧的焦点之一。
因此，如何设计和应用安全可信的软件成为了一个值得关注的问题。
本文将对软件设计和应用中的安全问题进行分析，并探究如何确保软件的可信性。
一、安全问题的来源安全问题通常来源于软件本身和应用场景两个方面。
软件本身的安全问题主要包括漏洞、后门、暗藏恶意代码等。
这些问题可能是由于软件编写不够规范、测试不够充分、安全策略不够完善等原因导致。
此外，应用场景也会对软件的安全产生重要影响。
比如，黑客攻击、网络监控、数据泄露等都是可能出现的应用场景问题，这些问题可能需要采取不同的策略进行解决。
二、软件设计与安全问题软件设计中的安全问题往往是由软件中存在的漏洞导致的。
因此，在代码编写时，需要合理使用安全编程技术，如注重输入输出检查、避免格式化字符串、禁止使用弱密码等。
此外，在设计时还需要注意不足之处的检测与修复，建立有效的出错机制以及规范的访问控制。
由于软件安全主管的权重巨大，一个不合适的设计最终会导致影响安全的漏洞。
三、安全可信的软件应用安全可信的软件应用需要考虑软件基础设置和数据安全。
首先，软件应与操作系统进行建立连接，以确保外壳和基础设置的安全性。
其次，软件应配置合理的入侵检测和监视，及适用的防火墙策略。
同时，数据安全也需要考虑，尤其是对于一些重要的数据、信息和文件。
需要合理地设计数据的存储和加密，定时备份和还原，以保障数据的完整性。
四、安全与可信软件的实践需要把安全、可信度融入到软件的开发与实践中。
首先，需要对软件开发人员进行安全教育培训，在培养意识的同时也力求实战的能力培养。
另外，可以采用漏洞扫描工具和代码检测工具，最终达到从内部到外部的完全检测以保证软件被正确入侵检测和数据连接识别系统中。
五、结语软件信息安全一直是全球IT技术工作者非常重视的问题。
正常的软件设计、应用和运维都意味着对安全管理越高的请求，因此安全和可信的软件是需要全行业共同努力实现的目标。
软件系统的可靠性研究一、引言随着计算机应用的广泛普及，软件系统也日益成为我们工作、生活中必不可少的重要工具。
但是，由于软件本身的复杂性和开发过程中的不可预测性等因素，软件系统的可靠性问题一直是人们关注的焦点。
其可靠性不仅涉及到个人的使用体验，更与生产、安全等大局性问题紧密相关，因此研究软件系统的可靠性，具有重要的意义。
二、软件系统可靠性的概念与影响因素软件系统的可靠性指系统在特定条件下能够维持规定的功能和要求而不出现故障的能力。
根据国际标准IEC（International Electrotechnical Commission）的定义，软件系统的可靠性包括以下几个特性：1.可用性：软件在规定时间内保持可用的概率。
2.可靠性：软件在规定条件下运行不出错的概率。
3.可维护性：软件在规定条件下，经过适当的维护和修正后能够正确运行的概率。
4.可恢复性：软件能够从错误中恢复的概率。
5.安全性：软件在规定条件下不泄露或者遭到攻击的概率。
软件系统的可靠性不仅受到软件本身的复杂性和开发过程中的不可预测性等因素的影响，还包括以下几个主要因素：1.软件开发过程的管理水平：包括软件设计、编码、测试等环节的管理水平。
2.软件本身的质量：包括代码实现的正确性、接口的规范性、资源的管理等方面。
3.运行环境的稳定性：包括硬件设备的可靠性、操作系统的稳定性、网络通信环境的稳定性等方面。
4.用户使用方式的正确性：包括用户在使用软件时是否符合规范、操作是否正确等方面。
三、软件系统可靠性的研究方法针对以上影响因素，研究软件系统可靠性需要采用多种方法，具体包括：1.测试方法：通过测试软件各个模块的功能实现情况、性能表现等方面，以此来评估软件可靠性。
2.静态检查方法：通过对软件代码的分析，发现潜在的缺陷和问题，以此来提高软件的可靠性。
3.模拟仿真方法：通过模拟软件在各种环境下的运行状况，以此来评估软件的可靠性。
4.统计分析方法：通过对软件发生问题的统计分析，以此来识别和解决软件的可靠性问题。
项目名称：现代设计大型应用软件的可信性研究首席科学家：孙家广清华大学起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：教育部一、研究内容在现代制造业，随着产品设计规模和设计难度的增加，设计系统和产品设计过程的复杂性越来越高，个性化设计需求越来越强烈，设计活动越来越突出地体现了知识密集性和通讯密集性的特点。
本项目将围绕三个科学问题，对产品设计过程和设计模型的可用性、安全性、可靠性和可验证性等可信性内容进行深入研究。
主要研究内容有以下几个方面：产品模型数据表示和计算误差可控性以及模型表示的一致性，以提高设计过程中数据表示可信性；设计系统程序代码与规约说明的一致性验证，以提高设计系统程序代码的正确性；产品设计流程的可信保障机制，以解决产品数据模型在全生命周期的一致性；基于GPU集群的数字模型仿真优化计算，以保证产品交互设计的一致性和高效性；构建产品设计与仿真优化交互设计平台，以增强产品功能和性能仿真优化设计的实用性和可靠性。
2.1 产品数据模型表示的一致性及其误差控制理论2.1.1 复杂产品数据模型的高精度表示及其误差控制研究表示复杂产品的新型数据结构，研究产品数字模型中几何操作的误差精度控制方法，研究设计过程误差精度统一表示（研究产品设计误差以及各设计环节的误差关联约束）和产品数据表示误差和设计过程误差的约束、传播和扩散机制，研究产品设计轻量化表示中的精度保持方法。
1、几何运算中的误差精度控制本项目将几何运算分解成为底层的单元几何运算和高层次的特征几何运算。
研究从单元几何运算到高层次特征几何运算的误差传播机制，设法统一同一阶段的不同单元几何运算的误差精度控制方法，设法统一不同阶段的单元几何运算的误差精度控制方法。
研究在产品设计过程中统一的几何运算误差精度控制理论和方法。
2、设计过程误差精度统一表示本项目将分析在产品设计周期中从产品概念设计、几何设计到结构设计及其迭代分析过程中各种相关数据之间的对应关系，对精度的要求，以及在实际操作过程中所能达到的误差精度。
同时将分析和总结在产品设计周期中所涉及到的误差种类。
在此基础上，将形成产品设计过程的误差精度统一表示理论和方法，研究误差动态控制理论和技术，以适应在产品设计周期中各个阶段以及迭代过程的误差不断积累及动态发生变化的情况。
由此进一步规范产品设计的实现手段，形成与其相适应的理论和方法。
本项目将研究产品设计数据的轻量化表示方法及其精度保持的策略。
还将研究有损精度和无损精度的多种数据压缩理论和策略，进一步控制几何和非几何数据的规模。
将进一步研究各多层次模型之间的精度度量理论和策略。
2.1.2 面向产品设计全生命周期的数据模型和设计过程的一致性度量本项目将研究复杂产品设计手段可达性，研究产品数据模型的结构特征的语义表示方法，研究产品迭代设计过程中数据模型修改中的结构特征约束方法，研究产品结构特征模型的可重用度量方法，研究产品全生命周期的设计迭代交互过程中的数据模型统一表示（研究异构系统或者设计流程各设计环节之间的数字模型数据转换机制）和研究产品全设计流程的数据表示完整性。
1、产品设计过程的数据模型表示一致性产品设计过程中，从CAD的部件设计到CAE有限元优化设计，再回到CAD 数据模型设计，设计过程迭代反复修改，但是整个设计过程需要考虑产品设计手段是否能够满足设计全过程的要求，也就是需要考虑设计全过程的设计手段的可达性，同时也需要考虑产品模型的覆盖域和产品表示的完备性，使得产品设计过程方便快速，产品数据模型表示一致和完备。
同时将考虑产品模型中的各种特征的提取方法和特征与产品模型之间的约束关系及其度量方法，在产品迭代修改过程中，产品模型中的结构特征必须与数据模型保持相对应的约束关系，产品特征在设计修改过程中具有特征的一贯性和连续性，同时还研究异构系统中模型数据之间的数据转换机制，考虑模型特征的连贯性，产品特征的可重用性，以保证模型数据的一致性，为此将研究可重用特征的设计逻辑一致性和可重用的度量方法。
2、基于设计时序关系和逻辑关系的设计迭代求精从时序性关系角度，产品设计流程与规范可以被描述为一系列时间节点所构成的子任务行为及其迭代的集合。
“逻辑关系”是设计流程与规范间的一种抽象，这种抽象的关系主要体现在设计主体对设计目标及设计系统认知的深度及抽象性上。
逻辑关系在更深的层次上揭示了产品特征设计和数据流的相互作用和结构关系的相互制约，包括设计目标的表征、设计特征提取及语义化描述；设计过程中语义演化及物理造型属性的迭代过程。
建立符合人的预期的产品设计迭代求精机制，为基于领域知识的复杂产品设计迭代模型和领域任务的一致性和可度量性奠定基础。
2.2 支持产品全生命周期的交互设计系统的可验证理论2.2.1 产品设计系统的程序代码可验证理论研究产品数据模型中几何算法和几何操作的程序自动验证方法，研究产品设计系统构件及其组装的程序健壮性和可靠性。
1、程序代码与规约说明的一致性验证现代设计软件中包含了大量的算法及其实现代码。
如何对算法进行形式化规约说明，如何保证代码的最终实现与算法的规约说明一致，是本项目要研究的重要内容，为此，将研究基于类型论的命令式程序表示方法和算法的模块化规范描述和证明等问题。
2、基于模型检测的程序验证技术在大型设计软件的编码过程中，除了由于代码实现与规约说明不一致而造成的逻辑错误之外，还存在大量由于编码人员的熟练程度和编码水平而产生的代码缺陷。
本项目拟研究将模型检测应用于现代设计软件核心代码的自动验证，通过谓词抽象等方法缩减状态空间和映射无穷域，避免状态空间爆炸。
另一方面，考虑到现代设计软件程序中涉及大量有关数组、向量、矩阵等的数值操作，我们也将研究针对这些特定数据结构的程序验证方法学。
2.2.2.按需组装的产品全设计流程的一致性验证产品设计的可信性包括产品全生命周期的可维护性和可靠性，产品全生命周期从需求分析、概念设计、概要设计和详细设计，再到产品的具体设计过程的几何设计、结构设计到CAE仿真模拟，再到产品制造销售、产品使用维护乃至产品回收处理等全过程，因此产品可信性设计不仅需要考虑产品具体的产品设计流程及其迭代设计，而且还需要考虑产品全生命周期的全过程质量控制和管理。
本项目的主要研究内容包括产品设计全流程质量控制机制、产品数据模型表示全流程一致性等内容，基于产品全流程的产品设计系统主要包括软件系统的设计、构件集成再到交互操作和产品统一数据表示模型、复杂产品交互设计系统的可用性和易用性度量等。
同时将研究产品迭代设计过程中的需求一致性问题，解决设计系统过程中的功能需求的迷路问题，解决产品设计和验证的信息孤岛问题，本项目将研究产品设计中的数据安全问题等。
研究产品设计数据自保护安全信任模型,数据存储、处理、传输的机密性和完整性等保护，研究产品设计数据内核级自保护技术，研究设计数据安全访问许可策略及多约束力的使用许可协议。
2.3 产品功能和性能高效仿真优化理论和方法2.3.1 产品功能设计的仿真计算方法研究基于产品CAD模型的仿真方法，研究产品几何设计与功能设计迭代优化仿真方法。
研究基于线性插值单元理论的高精度仿真计算方法，建立自主开发而且具有较强工程应用能力的仿真软件。
研究基于产品CAD模型的仿真计算理论与方法，研究基于GPU的计算方法，利用图形卡的并行性能和高密集的运算性能，来实现一般意义上的计算，针对大规模数值计算部分进行GPU并行化。
2.3.2 复杂产品结构组合的高效仿真计算与优化研究多领域多学科产品优化计算及其并行仿真可视化方法，研究基于GPU 集群的复杂产品系统性能优化设计方法。
通过建立高效的优化设计模块，建立自主研发的复杂产品设计优化平台。
建立基于GPU构架的并行优化程序，解决复杂性中等的实际工程问题，研究基于GPU构架的并行智能布点技术，研究混合近似模型技术，通过不同方法近似模型的组合，加强近似模型的鲁棒性和精度。
并行仿真模拟计算得到的大规模数据，通过有效的可视化显示，可以更有效地对产品设计功能性能进行分析验证，本项目将研究基于特征分析的高质量大规模数据可视化算法，研究面向多核、分布式集群、GPU、GPU集群以及网格环境的大规模仿真数据并行可视化算法。
二、预期目标3.1 总体目标本项目旨在面向重大制造装备和复杂产品设计等重要应用领域展开CAD/CAE大型应用软件的可信性研究，建立重大制造装备和复杂产品模型的统一数据表示，保证几何设计、结构设计、模型分析和仿真验证等各环节迭代求精和分析在产品设计生命周期中的一致性，提供系统构件之间的可验证机理，建立数据和模型的多级安全动态保护理论和策略，给出应用软件的可信度分析方法，为提高我国汽车、重大制造装备等复杂产品的国际竞争力，提供其自主创新的理论和技术支撑。
本项目总体研究水平力求进入国际先进行列，力争在以下三个方面取得创新突破：产品数字模型表示的误差控制和一致性理论与技术；设计系统程序代码的正确性验证理论与方法；产品功能和性能的仿真优化设计理论与技术。
以期在国产品牌汽车和重大装备制造的创新设计与仿真优化中得到成功应用。
项目拟完成15-20项有自主知识产权的核心算法或软件技术（包括技术专利和版权登记）。
本项目拟在国内外核心刊物和国际会议上发表论文30-50篇/年，其中国际刊物与国际会议论文集的论文发表12-18篇/年；学术著作3部，技术报告平均10篇/年；博士论文平均12篇/年。
力争本项目80％以上的研究成果、技术标准、规范和专利等被转化到国家863计划或科技支撑计划，为我国现代设计大型应用软件的研究开发与应用提供高效可靠的技术支撑，在汽车和IC装备复杂机械部件的设计与制造领域实际应用，产生明显的经济和社会效益。
3.2 五年预期目标上述目标将分阶段分步实施。
根据目前的工作基础、未来五年的研究目标大致可分为以下三部分，具体叙述如下。
3.2.1 产品设计数据表示模型和设计系统的可信性度量理论将研究以下关键内容并取得重要进展：1、复杂产品数据模型的高精度数据表示及其误差控制；2、面向产品设计全生命周期的产品数据和设计过程的一致性度量；3、产品设计系统的程序代码可验证理论；4、按需组装的产品全设计流程的一致性验证。
3.2.2 产品数据模型的一致性验证及产品功能与性能的高效仿真模拟将研究以下关键内容并取得重要进展：1、产品数据模型功能设计的仿真优化；2、复杂产品结构组合的高效仿真计算。
同时，将研究开发一个用户设计复杂产品及其功能与性能仿真模拟的大型设计软件平台，集成上述各关键科学问题的研究成果，确保设计数据处理的灵活性和可扩展性；克服数据本身的异构性和系统的异构性引起的不协调性，即时审计入侵等不安全因素，使该核心平台安全、可靠、实用。
3.2.3 集成应用检验结合汽车和IC装备等复杂机械部件在现代设计方面的实际需求，研究开发现代设计大型应用软件系统，并在实际应用中取得经济和社会效益。
