El alumno Jon Ayerdi Cantalejo obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE con mención ‘Doctorado Internacional’
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Título de tesis: "Simulation-based Metamorphic Testing of Cyber-Physical Systems"
Tribunal:
- Presidencia: Óscar Díaz García (UPV/EHU)
- Vocalía: Robert Hierons (University of Sheffield)
- Vocalía: : Annibale Panichella (Delft University of Technology)
- Vocalía: Aitor Agirre Andueza (Ikerlan S. Coop.)
- Secretaría: Leire Etxeberria Elorza (Mondragon Unibertsitatea)
Resumen:
Los sistemas cyber-físicos (CPSs) son sistemas heterogéneos en los que componentes de software y procesos físicos interactúan entre ellos. Estos sistemas tienen requisitos estrictos que son difíciles de verificar, lo que resulta en costosos procesos de verificación que no suelen estar automatizados. A medida que los CPSs y sus requisitos se vuelven más complejos, las prácticas del proceso de desarrollo que dependen de la intervención manual escalan cada vez peor. Debido a esto, hay una necesidad de identificar los problemas fundamentales que bloquean la automatización de estos procesos, así como de encontrar soluciones a estos problemas. Uno de estos problemas es la dificultad de definir el comportamiento esperado de los sistemas durante su verificación, lo que se conoce como el problema del oráculo. Debido a factores como los requisitos ambíguos o el no determinismo de los sistemas, las actividades de testeo para CPSs suelen involucrar oráculos humanos, puesto que la implementación de oráculos de testeo automatizados requiere la definición de propiedades específicas a verificar.
Metamorphic Testing (MT) es una técnica de verificación alternativa que permite definir oráculos de testeo. El lugar de centrarse en ejecuciones individuales del sistema, MT permite definir propiedades basadas en múltiples ejecuciones con relaciones específicas entre las entradas y salidas del sistema, las llamadas relaciones metamórficas (MRs).
Esta tesis tiene como objetivo avanzar en la práctica actual del testeo de sistemas cyber-físicos mediante la propuesta de métodos para aliviar el problema del oráculo de testeo mediante el uso de MT. En primer lugar, presentamos una arquitectura DevOps para CPSs que permitirá automatizar todas las tareas de desarrollo del sistema, centrandonos en los componentes de verificación en los que se integrarán las técnicas de MT. En segundo lugar, proponemos métodos para identificar MRs en CPSs. Por una parte, proponemos un patrón general para MRs basadas en métricas de rendimiento, el cual puede ayudar a instanciar MRs para CPSs concretos de forma más fácil. Por otra parte, implementamos una técnica completamente automática para generar MRs para cualquier sistema a partir de ejecuciones que demuestren su comportamiento correcto e incorrecto. Desarrollamos dos prototipos de esta técnica. El primer prototipo es capaz de generar MRs basadas en métricas de rendimiento de forma automática a partir de parejas de ejecuciones del sistema proporcionadas por los usuarios. El segundo prototipo demuestra la automatización completa del proceso de generación de MRs genéricas. Finalmente, proponemos una técnica de optimización para MT que consiste en la selección de testeos metamórficos. La finalidad de esta técnica es maximizar la eficiencia de MT mediante la reducción del número de testeos que tienen que ser ejecutados, lo cual es muy relevante dado el alto coste de ejecutar CPSs.