Los métodos formales hacen que el desarrollo de software adquiera un carácter más científico y similar a otras disciplinas ingenieriles, así como promueve el uso de herramientas con fundamentos matemáticos sólidos como ocurre en las disciplinas bien consolidadas. Estos métodos se denominan formales por estar basados en matemáticas, principalmente en lógica matemática. Hasta hace pocos años el desarrollo industrial de sistemas, usando dichas técnicas, era considerado un complejo ejercicio teórico e inviable en problemas reales. Pero la creciente complejidad e importancia de los sistemas informáticos acabó por hacer patente la importancia de que dichos sistemas fueran fiables y seguros, es decir carecieran de errores o fallos. No sólo por las terribles repercusiones que pueden tener estos fallos en áreas donde la seguridad es crítica, sino también por las repercusiones económicas y de calidad que afectan a las empresas. Ello, junto a que los sistemas informáticos desempeñan un papel cada día más esencial en la sociedad (en particular, están cada día más presentes en los aparatos que los seres humanos usamos a diario), hizo que el mundo industrial cambiase de actitud. Así, en las últimas décadas los métodos formales han adquirido un notable avance y su uso en el ámbito industrial ha dejado de ser la utopía que sus detractores aseguraban. En la actualidad hay grandes empresas, como Intel, IBM, Sony, Siemens, Amazon o Microsoft, que colaboran muy activamente tanto en la creación de herramientas de ayuda al desarrollo formal de software, como en la aplicación de dichas herramientas para obtener aplicaciones industriales fiables. De hecho, en esta asignatura se utiliza una herramienta de desarrollo de software que ha sido creada por Microsoft: Dafny. Aunque la utilidad de los métodos formales y su eficiencia en desarrollos industriales están hoy en día demostradas, todavía falta más trabajo para que la mayoría de ingenieros los conozcan y apliquen. Esta labor la deben realizar las universidades, que deben incluirlos en sus contenidos académicos, y los/las profesores(as), quienes se deben formar e investigar en esta área de conocimiento, y también los/las estudiantes, quienes deben tener una formación más sólida en matemáticas y lógica. Esta asignatura contribuye a esta tarea de lograr que la labor del ingeniero del software sea verdadera ingeniería, para que el usuario final reciba productos fiables y seguros.

Los objetivos concretos de esta asignatura son:

- Entender la importancia de que la programación sea una actividad más científica que artesanal.

- Conocer la historia y motivación de los métodos formales de desarrollo de software.

- Conocer el estado del arte del área del desarrollo formal de software.

- Conocer lenguajes, métodos y herramientas concretos de desarrollo formal de software.

- Capacidad para manejar lenguajes y herramientas concretas de desarrollo formal de software.

Tema 1.- Introducción

Tema 2.- Inducción matemática

Tema 3.- Introducción al lenguaje y verificador Dafny

Tema 4.- Generación de condiciones de verificación

Tema 5.- Tipos de valores

Tema 6.- Inducción Estructural y Datatypes

Tema 7.- Arrays y Framing

En esta asignatura se utilizan diversas metodologías de enseñanza. Se impartirán tanto clases de exposición de los contenidos conceptuales de la materia, como laboratorios de resolución de problemas prácticos utilizando la herramienta Dafny, de forma interactiva, en la que los/las estudiantes utilizan la herramienta a la vez que la profesora. Se proporcionarán problemas y ejercicios que los/las estudiantes deberán desarrollar individualmente. Para facilitar y asegurar el aprendizaje del alumnado, se hará un seguimiento tanto de las prácticas de aula como de las de ordenador. Se proporcionará un detallado feed-back de todos los ejercicios planteados y en especial de los que sirven para la evaluación continua, de manera que los y las estudiantes puedan ser conscientes de su nivel de aprendizaje a lo largo del cuatrimestre.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Trabajos individuales (%): 100

Para superar la asignatura en evaluación continua los/las estudiantes deberán realizar en el laboratorio varios trabajos prácticos individuales que prueben su conocimiento de las herramientas y técnicas que abordadas en clase. Los/Las estudiantes recibirán feedback sobre dichos trabajos a medida que la profesora los vaya corrigiendo, de modo que resulten útiles para el aprendizaje.

La evaluación global consiste en realizar en el laboratorio un trabajo práctico individual que equivale al conjunto de trabajos realizados durante el curso para la evaluación contínua.

- Transparencias de clase.

- El tutorial on-line y la documentación de la página Web:
https://dafny.org/

Bibliografía básica

- Documentación de la página Web:

https://dafny.org/

Bibliografía de profundización

- K. Rustan M. Leino. Program Proofs. MIT Press, March 2023. ISBN 9780262546232

- Jim Woodcock, Peter Gorm Larsen, Juan Bicarregui, and John Fitzgerald.
Formal methods: Practice and Experience.
ACM Computing Surveys, 41(4):19:1–19:36, October 2009.

- Jason Koenig and K. Rustan M. Leino. Getting started with Dafny: a guide. In Marktoberdorf 2011 lecture notes. (http://research.microsoft.com/en-us/um/people/leino/papers/krml220.pdf)

- K. Rustan M. Leino. Dafny: An Automatic Program Verifier for Functional Correctness. In LPAR-16, volume 6355 of LNCS, pages 348-370. Springer, 2010. (http://research.microsoft.com/en-us/um/people/leino/papers/krml203.pdf)

- Edsger W. Dijkstra. A Discipline of Programming. Prentice-Hall, Incorporated, 1976, ISBN 0-613-92411-8

Revistas

- ACM Transactions on Computational Logic
- ACM Transactions on Software Engineering and Methodology
- Applicable Algebra in Engineering, Communication and Computing.
- Formal Aspects of Computing
- Formal Methods in System Design
- Journal of Automated Reasoning
- Software Testing Verification & Reliability

Direcciones web

- Dafny: a language and program verifier for functional correctness
https://dafny.org/

- Formal Methods and Software Technology - Interesting Conferences
http://user.it.uu.se/~bengt/Info/conferences.shtml