Вашиот брод изведува неочекуван судир - колку сигурен е софтверот за да се справите со него?
Статијата беше подготвена за материјалите на Icarus Interstellar специјалист Donna A. Dulo, водечки математичар, софтверски научник, системски инженер на Министерството за одбрана на САД. Прочитајте повеќе за Icarus Interstellar во написот Discovery News.
Кога вашиот вселенски брод галопира галаксијата со брзината на светлината, ќе најдете едвај видлив бран на сензорите на допир. Колку повеќе се приближувате до изворот, толку е посилен нејзините текови, секој од нив во густа форма е испратен во вашата насока. Во анксиозност, вие и вашиот тим ги заземате местата на бродот и сфаќајте најлошото: мора да се соочите со голема армада на коцки Борг и нивните сфери.
За среќа, можевте да го водите бродот од сериозен судир, маневрирате низ мала, едвај забележителна дупка откриена за време на претходната подготовка на планот за навигација, а бродот останува неповреден. Требаше малку да се оддалечи од курсот, но бродот е безбеден и вашата екипа е сега безбедна.
Веднаш штом ќе почнете повторно да ја пресметате вашата траса, откривате друг сигнал. Модулот за систем за одржување на живот на бродот не успеа поради софтверската грешка што се случи за време на маневрирање за избегнување на судир. Софтверот ги оштетил системите за одржување на животот на тимот, и разбирате дека бродот веќе не е во можност да нацрта воздух за дишење во следните 24 часа. Системот за бекап е беспомошен, а самата хардверска компонента за резервни копии ги користи истите софтверски процедури. Спасувачките уреди дозволуваат 48 часа да станат воздух за дишење, а мобилните единици на бродот имаат воздушни комплети дизајнирани за 8 часа дишење.
Вие ги испраќате вашите најдобри компјутерски научници и софтверски инженери во просторијата на моторот да дијагностицирате проблем. Тие ве известуваат дека барем ќе потрае четири дена за да се реши проблемот со цел да се изолираат и да се елиминираат грешките во неколку стотици милиони линии на шифри кои ги контролираат системите за одржување на животот на бродот.
Вашата ситуација е особено тешко сега. Барате извештај од некритични системи и итно испратете тим на програмери. Сега ќе чекате, знаејќи дека животот на сите присутни членови на екипажот сега е во рацете на тимот за развој на софтвер.
Сценариото опишано погоре ја покажува виталната природа на софтверот на долго патување со брод. Се поставува природно прашање: што е голем непријател: флотила на негативци во вселената или слабост во софтверскиот систем на бродските системи?
За оние кои се запознаени со многу сложената природа на софтверскиот систем, одговорот е очигледен; ова е софтвер кој претставува најголема опасност.
Патувањето во меѓуѕвездени простори бара самодоволен брод и екипаж, што подразбира брзи одлуки од најсериозните инженерски проблеми. Експоненцијалната комплексност и фрагилност својствени за финалниот софтвер ја прави една од најслабите врски во потребата за долгорочен опстанок на бродот меѓуѕвезден брод. Замислете целосно оперативни вселенски летала, со стотици милиони линии на код и десетици, па дури и стотици илјади нивните променливи и држави. Дијагностицирање на една грешка во линија на код е речиси невозможно во итен случај, дури и со најнапредните автоматски постапки за тестирање. Затегнатоста на ситуацијата во комбинација со вродените потешкотии во математичката логика и огромен број кодови ќе создадат напнатост во работата на дури и најдобрите тимови на инженери кои во моментов работат.
Како и во ситуацијата со Борг, каде што однапред размислувавте по сè, направите планови за непредвидени ситуации и планирани евакуациони правци, тогаш можно е безбедно планирање на долгорочниот софтвер на вселенското летало. Сепак, ова планирање мора да се случи за време на развојот на бродот, како и за време на неговите меѓуѕвездени операции. Клучот за новата инженерска парадигма се нарекува "одржливост", и ова може лесно да се примени за развој и развој на софтвер.
Во долгорочната вселенска мисија, можните граници на софтверот ќе бидат оспорени, меѓутоа, можноста за неуспех нема да одговара на никого.
Софтверот, како и членовите на екипажот што го користат, мора да бидат стабилни за да се справат со сите критични ситуации во одржувањето на безбедноста. Концептот на одржливост како дисциплина во инженерството се појави во средината на 2000-тите години како начин да се намали неуспехот во сложените системи, во светлината на звучните инженерски напори. Одржливоста на инженерството, како софтверски концепт, е зафатена во тоа како луѓето се справуваат со сложеноста на софтверскиот систем со цел да успеат за кратко време, дури и во најтешките ситуации. Инженерската еластичност се фокусира на способноста на системот да се прилагоди на постојано менување на ситуацијата и условите за да се одржи позитивна состојба на контрола врз системот за да се избегне неуспех. Во комбинација со способноста на системот да се адаптира, способностите на човечкиот фактор во системот се неопходни за поголема прилагодливост на променливите услови. Комбинацијата на системи со човечки машини носи нов приод кон безбедноста, овозможувајќи им на луѓето да ги стекнат знаењата и да ги предвидат процесите во системот, овозможувајќи им да станат проактивен дел од безбедносната операција на самиот систем.
Постојат два аспекти на инженерството на еластичност: софтверска еластичност преку звучниот процес на ориентираниот развој на безбедност и тековното работење на софтверот во реално време со позитивен одговор на луѓето во циклус операции. Целокупната програма работи во согласност со концептот дека безбедноста е основна вредност, заедно со постојаното очекување на потенцијален софтверски неуспех.
Така, лицето, со ориентирано внимание на безбедноста, помага да се промени равенката на ризик во системот за поддршка на мерките, да се прекине синџирот на каскаден софтверски неуспех на каузалноста, во исто време, да се намали ранливоста на системот. Резултатот е побезбеден, поефикасен и предвидлив софтвер перформанси, во соработка со корисниците, кои учествуваат во целост на софтверски процеси и еволуција.
Стабилноста на инженерските методи продолжува да се манифестира и се фокусира на вишок на логички софтвер, адаптивни методи на интервенција, интелектуална анализа, меѓу многу други звучни инженерски техники. Меѓу инженерските структури постои звук кој е оправдан од човечки ресурси, а оперативните протоколи за управување се дизајнирани да се фокусираат на способностите на екипажот да се прилагодат на променливите услови и да ги ублажат дури и најсложените софтверски итни случаи. Преку канџите на еластични методи за развој на софтвер и одржливоста на техничко-организациско лидерство и тим фокусиран на управување со итен софтвер, комплексниот систем има способност да преживее катастрофален неуспех, кој помага да се спречи целосната грешка на екипажот.
Во нашиот пример, системот за поддршка на животниот век на напојувањето не успеа, бидејќи тоа беше истото програмирање како и главниот систем, а со тоа и во истата ситуација, резервната исто така беше неуспешна. Поцврстиот систем ќе користи друга програма од софтверскиот пакет и збир на алгоритми за резервната систем за да ја направи истата работа, со што системот ќе стане постабилен.
Системот што е толерантен за вина, како софтверот, е повеќе модуларен и математички докажан, со што се обезбедува се повеќе и повеќе одржливи начини на адаптација, рефакторинг и поправка. Намалената комплексност и повеќе стандардизиран софтвер и алгоритамски структури ќе обезбедат дополнителни гаранции за подобрување на стабилноста.
Тогаш човекот, како елемент на одржлив систем, влегува во играта. По неуспехот на системот за одржување на живот, екипажот е на должност, веднаш го префрла системот на резервните компоненти, во кои тече различен сет на софтверски процедури, вклучувајќи и комплетно различен сет на математичка логика.
Сите членови на екипажот се обучуваат во нијансите на хардверот и софтверот на бродот, како и одговорностите за разбирање на сите видови пресметковни грешки и како да се справат со нив. Значително време подоцна, софтверскиот систем на инженерскиот тим продолжува да работи за да се поправи неисправноста во логичкиот синџир на примарниот сет на софтверски процедури, бидејќи бекап системот функционира беспрекорно.
Задачата за поправка е поедноставна, бидејќи софтверот е повеќе модуларен, лесно разграден хиерархиски и внимателно документиран во дизајнот, архитектурата, но и во математички докажаните структури. Тимот е надополнет со сет од второстепени софтверски инженери кои го имаат потребниот развој и извршуваат секундарни функции на екипажот и високо квалификуван основен софтверски тим.
Скриптата беше добро пробана однапред, за време на тренингот, а играчот на секој тим е запознаен со неговата функција: кодер, верификатор, математичар, тестер и изведувач. Во систематски организирана активност за управување со инженеринг, новиот сет на логика е развиен и кодиран за главниот систем. Во рок од два дена тој се проверува и на крај оди на работа. По спроведувањето на експериментот со целосно учество на екипажот, бродот се врати во оригиналниот ред на битката.
Со примена на упорност во развојот на софтверот и во реално време работењето на вселенското летало, екипажот може да ја зголеми опстанеста на бродот, дури и во време кога се појавуваат сериозни софтверски проблеми. Благодарение на развојот и примената на најсовремените теории и методологии за развој на софтвер за одржливост, бродот ќе има алатки и обучена екипа за безбедно извршување на детални софтверски операции.
Методите на одржливост, исто така, може да се применат и на други форми на технологија, како и на операциите на бродови, создавајќи холистичка култура на безбедност која ќе го подобри општото опстојување на бродот.
Така, одржливоста ќе го направи бродот долготраен, наменет да помине низ галаксија со бескрајни можности за сегашните и идните генерации. Дури и кога нема шанси пред Борг. Мисијата на Icarus Interstellar е да го промовира развојот на истражувања на вселенски летала, како за екипи со екипаж и за беспилотни возила. Софтверот ќе заземе огромен дел од идните системи, а стабилноста на студијата ќе помогне да се постигнат крајните цели, пред сè, да се стигне до ѕвездите, а потоа да се движат меѓу нив, како и во меѓуѕвездената цивилизација.
