KhronoSim: Sistema de Simulação e Teste de Sistemas Complexos
Enquadramento
Num sistema complexo, o correcto funcionamento em separado de todas as partes que o constituem não é, em boa parte dos casos, garantia suficiente de que o sistema irá também funcionar de forma correcta. A interligação de sistemas não é uma coisa nova mas a escala dessa interligação está a passos de dar mais um salto quântico com a actual vaga da Internet das Coisas (IoT no Inglês). Esta tendência tecnológica acontece ao mesmo tempo que a concorrência entre mercados atinge níveis inéditos, forçando as economias a procurar sucessivos ganhos de eficiência, que se manifestam em métodos de desenho, teste e produção cada vez mais integrados e automatizados.
Uma das grandes dificuldades que existe no desenvolvimento de sistemas electrónicos – e.g. os vários sistemas de controlo que existem num automóvel moderno e as Coisas da famosa IoT – é a capacidade de testar esses sistemas num ambiente próximo daquele onde vão operar. Esta dificuldade existe porque por um lado, em boa parte dos casos, fazer testes em ambiente real é demasiado caro, ou demasiado lento para responder à crescente redução dos ciclos de desenvolvimento. Por outro lado, validar comportamentos em situações de erro, implica frequentemente a execução de testes destrutivos que, ou não são viáveis em ambiente real ou são uma vez mais demasiado caros. Este problema torna-se tanto maior quão maior é a interligação entre os componentes dum sistema ou, como também já é vulgo dizer-se, quando estamos a trabalhar em sistemas de sistemas.
Muitos dos sistemas computacionais que fazem hoje parte do nosso quotidiano, juntamente com todos aqueles que a breve prazo irão integrar a tecnosfera onde vivemos, mais do que utilitários para as nossas vidas, são críticos para a nossa sociedade - para o indivíduo, para a comunidade que nos é próxima e para a população em geral. Assim sendo, mais importante se torna garantir que a tecnologia que produzimos funciona bem e de forma segura.
Para completar a imagem do problema com que nos deparamos, devemos ter em conta que o domínio dos sistemas críticos, até agora propriedade das grandes nações industriais, está a abrir-se a novos actores, muito por causa da pressão exercida por economias emergentes como a China e a Índia. Do ponto de vista português esta pressão só pode ser vista como uma oportunidade que devemos aproveitar de forma estratégica, retendo e capitalizando o nosso capital humano. Há uma necessidade premente em testar sistemas complexos de forma eficiente e eficaz que, emboca num desafio tecnológico e económico.
O Projeto
O propósito do projecto KhronoSim é o desenvolvimento de uma plataforma para o teste de sistemas ciber-físicos em malha fechada. Uma plataforma modular e extensível, utilizável em múltiplos domínios e sectores de mercado, que permita controlo em tempo-real estrito e integração de modelos de simulação para criação de um ambiente de teste em malha fechada. Uma plataforma que permita comutar facilmente entre sistemas físicos e virtuais à medida da necessidade dos cenários de teste.
O nome adoptado para este projecto é KhronoSim. Este nome que aglutina uma estilização inglesa da palavra grega para tempo "Χρόνος" e a palavra "simulação", denota duas características chave que o projecto trata. A primeira dessas características é a capacidade de estimular o sistema sob teste em tempo-real porque, esse mesmo sistema será ele próprio na maioria dos cenários de utilização previstos, um sistema de tempo-real. A segunda característica é a capacidade de simular o meio onde o sistema sob teste irá operar - esta capacidade é importante para precisamente dar conta do teste de sistemas complexos. Por outras palavras a complexidade advém da interacção entre vários sistemas e, entre todos esses sistemas, incluindo aquele que está a ser testado, e o ambiente físico onde eles operam.
O projecto KhronoSim visa o desenvolvimento de testes de sistemas complexos, endereçando três aspectos fundamentais para esse efeito. Esses aspectos são a capacidade: de simular ambientes complexos, de controlar em tempo-real um ou mais equipamentos (i.e., sistemas HW/SW integrados) sob teste e de emular computadores embebidos, em particular computadores embebidos multi-core.
O KhronoSim aposta numa oferta de valor para integradores de sistemas, fornecedores de equipamento e operadores/homologadores de equipamentos e sistemas, dando resposta às limitações das práticas actuais da indústria e as necessidades sentidas por estes tipos de utilizadores.
Aos integradores de sistemas, o KhronoSim oferece a possibilidade de integração incremental, permitindo começar a testar o sistema muito mais cedo, antes que todos os equipamentos que o irão constituir estejam disponíveis. Para tal o KhronoSim permite a capacidade de implementação de simuladores e emuladores em malha fechada, i.e., a integração pode começar com equipamento simulado numa malha fechada por simuladores de dinâmica e ambiente.
O Apoio do COMPETE 2020
O projetoARNET é promovido pela Critical Software em copromoção com a Universidade de Coimbra e o Instituto Superior de Engenharia do Porto e conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistemas de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Copromoção, envolvendo um investimento elegível de 850 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de 566 mil euros.
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