Teie laev täidab ootamatut kokkupõrget - kui usaldusväärne on tarkvara sellega toime tulla?
Artikkel valmistati Icarus Interstellar spetsialisti Donna A. Dulo, juhtiva matemaatiku, tarkvarateadlase, USA kaitseministeeriumi süsteeminseneri materjalide põhjal. Loe lähemalt Icarus Interstellari kohta Discovery News artiklist.
Kui teie kosmoselaev hoiab galaktika valguse kiirusel, siis leiate laeva kauguseandurite vaevu nähtava tõusu. Mida rohkem lähenete allikale, seda tugevam on selle vool, igaüks neist tihedas vormis saadetakse teie suunas. Ärevuses, teie ja teie meeskond võtavad oma koha laeval ja mõistavad kõige hullemat: peate seisma silmitsi suure Borgi kuubikute ja nende sfääridega.
Õnneks õnnestus teil laeva tõsiselt kokkupõrkelt juhtida, liikudes läbi väikese, vaevu märgatava lünga, mis avastati navigatsiooniplaani esialgse ettevalmistamise käigus, ja laev lahkus vigastamata. Sa pidid kursist veidi kõrvale kalduma, kuid laev on ohutu ja teie meeskond on nüüd ohutu.
Niipea, kui hakkate marsruuti uuesti arvutama, avastate teise signaali. Laeva elu toetava süsteemi moodul ebaõnnestus kokkupõrke vältimise manöövri ajal tekkinud tarkvaravea tõttu. Tarkvara kahjustas meeskonna elu toetussüsteeme ja te mõistate, et laev ei suuda järgneva 24 tunni jooksul õhku hingata. Varusüsteem oli abitu ja varukoopia enda riistvarakomponent kasutab samu tarkvaramenetlusi. Päästevahendid võimaldavad 48 tunni jooksul õhku hingata ja pardal olevad mobiilsed seadmed on varustatud õhukomplektidega, mis on kavandatud 8 tundi hingamiseks.
Sa saadad oma parima arvutiteadlase ja tarkvara inseneri masinaruumi probleemi diagnoosimiseks. Nad teatavad teile, et probleemi lahendamiseks kulub vähemalt neli päeva, et isoleerida ja kõrvaldada vigu mitmetes sadades miljonites koodide ridades, mis kontrollivad laeva elu toetavaid süsteeme.
Teie olukord on praegu eriti raske. Te taotlete raportit mittekriitilistest süsteemidest ja saadate kiiresti programmeerijate meeskonna. Nüüd ootate, teades, et kõigi kohalolevate meeskonnaliikmete elu on nüüd tarkvaraarenduse meeskonna käes.
Ülalkirjeldatud stsenaarium näitab tarkvara elutähtsust pika laeva teekonnal. Tekib loomulik küsimus: mis on suur vaenlane: kosmosesõltlaste flottill või laeva süsteemide tarkvarasüsteemi nõrkus?
Neile, kes tunnevad tarkvarasüsteemi väga keerukat olemust, on vastus ilmne; see on tarkvara, mis kujutab enim ohtu.
Ajutiste ruumide reisimine eeldab iseseisvat laeva ja meeskonda, mis tähendab kiiret otsustamist kõige tõsisemate tehniliste probleemide lahendamiseks. Lõplikule tarkvarale omaseks eksponentsiaalseks keerukuseks ja ebakindluseks on see üks nõrgemaid sidemeid tähtedevahelise laeva pardal pikaajalise ellujäämise vajaduses. Kujutage ette täielikult toimiv kosmoselaev, millel on sadu miljoneid kodeeringuid ja kümneid või isegi sadu tuhandeid nende muutujaid ja olekuid. Koodisüsteemis ühe vea diagnoosimine on hädaolukorras peaaegu võimatu isegi kõige arenenumate automatiseeritud testimisprotseduuride korral. Olukorra pinged koos matemaatilise loogika loomulike raskustega ja suure hulga koodidega tekitavad pingeid isegi parimate inseneride meeskondade töös, kes praegu teevad tööd.
Sarnaselt Borgiga, kus sa mõtlesid kõik ette, tegid situatsiooniplaanid ja planeeritud evakuatsiooniteed, siis on võimalik kosmoseaparaadi pikaajalise tarkvara turvalisuse planeerimine. See planeerimine peab siiski toimuma nii laeva arendamise kui ka tähtedevaheliste operatsioonide ajal. Uue inseneri paradigma võti on nn jätkusuutlikkus, mis võib olla ka tarkvara arendamisele ja arendamisele kergesti kohaldatav.
Pikaajalises kosmosevaldkonnas vaidlustatakse tarkvara võimalikud piirid, kuid ebaõnnestumise võimalus ei sobi kõigile.
Tarkvara, samuti seda kasutavad meeskonnaliikmed peavad olema kindlad, et tulla toime kõigi kriitiliste olukordadega turvalisuse säilitamisel. Jätkusuutlikkuse kontseptsioon kui inseneriteaduse distsipliin tekkis 2000. aastate keskpaigas, et vähendada keerukate süsteemide rikkeid, pidades silmas usaldusväärseid inseneritegevusi. Inseneritööstuse kui tarkvarakontseptsiooni jätkusuutlikkus jäädvustatakse sellega, kuidas inimesed hakkavad tarkvarasüsteemi keerukusega toime tulema, et saavutada lühikese aja jooksul isegi kõige raskemates olukordades edu. Tehniline paindlikkus keskendub süsteemi võimele kohaneda pidevalt muutuva olukorraga ja tingimustega nii, et ebaõnnestumise vältimiseks säilitatakse süsteemi positiivne seisund. Koos süsteemi kohanemisvõimega on süsteemi muutuvale olukorrale suurema kohanemisvõime saavutamiseks vajalikud inimteguri võimed süsteemis. Inim-masina süsteemide kombinatsioon toob turule uue lähenemisviisi, pakkudes inimestele elemente, et saada teadmisi ja ennetada süsteemis toimuvaid protsesse, võimaldades neil saada süsteemi turvalisuse operatiivseks osaks.
Tarkvara paindlikkuse inseneritööst on kaks aspekti: tarkvaraläbilaskevõime läbi usaldusväärse orienteeritud turvalisuse arendamise protsessi ning tarkvara reaalajas toimimise, millel on positiivne vastus inimtegevusele tsüklioperatsioonides. Kogu programm töötab kooskõlas põhimõttega, et turvalisus on põhiväärtus koos võimaliku tarkvara ebaõnnestumise pideva ootusega.
Seega aitab inimene, pöörates turvalisuse tähelepanu, muutma meetme tugisüsteemis riskivõrrandit, murdes samal ajal ka kausaalsuse kaskaadi rikkeid, vähendades süsteemi nõrkust. Tulemuseks on turvalisem, elujõulisem ja prognoositavam tarkvara jõudlus koostöös kasutajatega, kes osalevad tarkvaraprotsesside ja evolutsiooni täies ulatuses.
Insenerimeetodite stabiilsus ilmneb endiselt ja keskendub loogilise tarkvara koondamisele, adaptiivsete sekkumise meetoditele, intellektuaalsele analüüsile paljude teiste heli- tehniliste meetodite seas. Inseneristruktuuride hulgas on hulk, mis on inimressursiga õigustatud, ning operatiivjuhtimise protokollid on mõeldud keskenduma meeskonna võimele kohaneda muutuvate tingimustega ja leevendada isegi kõige keerulisemaid tarkvara hädaolukordi. Läbi elastsete tarkvaraarenduse meetodite sidemete ja tehnilise organisatsiooni juhtimise elujõulisuse ning hädaolukorra tarkvara haldamise keskme võime keerulises süsteemis toime tulla katastroofilise rikke tõttu, mis aitab vältida meeskonna täielikku rikkeid.
Meie näites ebaõnnestus varukoopiate tugisüsteem, sest see oli sama peamine süsteem kui peamine süsteem ja seega oli samas olukorras ka varukoopia. Tugevam süsteem kasutab teist paketti tarkvarapaketist ja varundussüsteemi algoritme, et teha sama tööd, muutes süsteemi stabiilsemaks.
Häirekindel süsteem, nagu tarkvara, on modulaarsem ja matemaatiliselt tõestatav, pakkudes seeläbi üha elujõulisemaid kohandamis-, refakteerimis- ja remondiviise. Stabiilsuse parandamiseks annavad täiendavad tagatised väiksema keerukuse ja standarditud tarkvara ja algoritmiliste struktuuride vähenemise.
Siis siseneb mäng jätkusuutliku süsteemi osana mängu. Pärast elupõhise süsteemi rikke tekkimist on meeskond kohapeal, vahetades süsteemi kohe varukomponentidena, kus erinevad tarkvaramenetlused, sealhulgas täiesti erinevad matemaatilise loogika kogumid, voolavad.
Kõik meeskonnaliikmed on koolitatud laeva riistvara ja tarkvara nüanssidega, samuti vastutusega mõista kõikvõimalikke arvutusvigu ja nendega toime tulla. Palju aega hiljem jätkab insenerimeeskonna tarkvarasüsteem esmase tarkvaraprotseduuride loogilise ahela rikke parandamist, kuna varusüsteem toimib veatult.
Remonditöö on lihtsam, kuna tarkvara on modulaarsem, hierarhiliselt kergesti lagunev ja disainis, arhitektuuris ja ka matemaatiliselt tõestatud struktuuris hoolikalt dokumenteeritud. Meeskonda täiendab komplekt teise taseme tarkvara insenerid, kellel on vajalik arendus ja kes täidavad meeskonna ja kõrgelt kvalifitseeritud esmase tarkvara meeskonna teiseseid funktsioone.
Skripti harjutati eelnevalt hästi, treeningu ajal ja iga meeskonna mängija tunneb selle funktsiooni: kooder, tõendaja, matemaatik, tester ja rakendaja. Süstemaatiliselt korraldatud insenerihaldustegevuses töötatakse välja ja loetakse põhisüsteemi jaoks uus loogika. Kahe päeva jooksul kontrollitakse teda ja lõpuks läheb tööle. Pärast katse rakendamist koos meeskonna täieliku osalemisega pöördus laev tagasi algse lahingukorralduse juurde.
Rakendades püsivust tarkvaraarenduses ja kosmoselaeva reaalajas toimimises, võib meeskond suurendada laeva püsivust isegi siis, kui tekivad tõsised tarkvara probleemid. Tänu tipptasemel teooriate ja meetodite väljatöötamisele säästva arengu tarkvara arendamiseks on laeval vahendid ja koolitatud meeskond, et ohutult läbi viia põhjalik tarkvara.
Jätkusuutlikkuse meetodeid saab rakendada ka teiste tehnoloogiate vormidele, samuti laevade operatsioonidele, luues tervikliku ohutuskultuuri, mis parandab laeva üldist ellujäämist.
Seega muudab jätkusuutlikkus laeva pikaealiseks, mille eesmärk on läbida galaktika, millel on lõputud võimalused praegustele ja tulevastele põlvedele. Isegi siis, kui Borgile ei ole mingit võimalust. Icarus Interstellari missioon on edendada kosmosesõidukite uurimistööd nii mehitatud kui ka mehitamata sõidukite puhul. Tarkvara võtab suure osa nendest tulevastest süsteemidest ning uuringu stabiilsus aitab saavutada esmaseid eesmärke, eelkõige tähtede juurde pääseda ja seejärel liikuda nende vahel, nagu tähtedevahelisel tsivilisatsioonil.
